La arquitectura marina (ingeniería marina), junto con la ingeniería automotriz y la ingeniería aeroespacial , es la rama de la ingeniería de la disciplina - ingeniería de transporte , en relación con el proceso de diseño , construcción , mantenimiento y operación de embarcaciones y estructuras marinas .[ ¿Qué? ] .
El diseño preliminar de la embarcación, su diseño de detalle, construcción, pruebas de mar, operación, mantenimiento y reparación son las principales actividades; También se requieren cálculos de diseño de barcos para barcos modificados mediante conversión, reconstrucción, modernización o reparación.
La arquitectura naval también incluye el desarrollo de reglas de seguridad y reglas de control de daños, así como la aprobación y certificación de diseños de barcos para cumplir con los requisitos legales y no reglamentarios [1] .
La ingeniería marina utiliza la investigación, el diseño, el desarrollo, la evaluación del diseño, la clasificación y los cálculos fundamentales y aplicados en todas las etapas del ciclo de vida de un vehículo marino. Para ello, incluye elementos de ingeniería mecánica , ingeniería eléctrica , electrónica , software e ingeniería de seguridad .
Embarcación - un medio de transporte de cualquier tipo, operado en el ambiente marino, incluye hidroalas , aerodeslizadores , submarinos , hidroaviones , embarcaciones y plataformas fijas o flotantes [2] [3] .
La hidrostática es el estudio y determinación de las condiciones a las que se somete un buque en reposo en el agua y su capacidad para mantenerse a flote. Esto incluye el cálculo de la flotabilidad , la insumergibilidad y otras propiedades hidrostáticas como el asiento (el ángulo de cabeceo del barco) y la estabilidad (la capacidad del barco para recuperar su posición vertical después de haber sido inclinado por el viento, el mar o la carga [4] .
La hidrodinámica es el estudio del movimiento de un buque bajo la acción de fuerzas y momentos externos que se le aplican. También se refiere al estudio del efecto del flujo de agua alrededor del casco, la proa y la popa del barco, y alrededor de objetos como palas de hélices, palas de timón oa través de túneles de propulsores . De esta manera, el cálculo del empuje del barco está relacionado con la hidrodinámica y, en consecuencia, el cálculo del motor necesario para mover el barco con la ayuda de hélices (tornillos, propulsores, chorros de agua , velas ) y el cálculo de controlabilidad (maniobras), que incluye el control y mantenimiento de la posición y dirección del buque [4] .
El diseño estructural incluye la elección del material de construcción, el análisis estructural de la resistencia global y local del buque, la vibración de los elementos estructurales y las características estructurales del buque cuando se mueve en el mar. Dependiendo del tipo de embarcación, la estructura y el diseño dependerán del material a utilizar, así como de la cantidad. Algunos barcos están hechos de fibra de vidrio, pero la gran mayoría están hechos de acero , quizás con algo de aluminio en la superestructura [5] . Toda la estructura de la nave está diseñada con paneles rectangulares, formados por planchas de acero, a base de 4 aristas. Aunque la estructura del barco es lo suficientemente fuerte, la fuerza principal que debe superar es el pandeo, que ejerce presión sobre su casco. Los principales elementos longitudinales son el tablero, las chapas de revestimiento y el fondo interior, estructuralmente realizados en forma de celosías con rigidizadores adicionales longitudinales ( larguerillos ) y transversales ( cuadernas y vigas ) .
Los esquemas de distribución incluyen el diseño conceptual, la distribución de las habitaciones, la ergonomía , la distribución y el acceso, que también afectan la protección contra incendios y la capacidad .
La construcción de la embarcación depende del material utilizado. Cuando se utiliza acero o aluminio, se utiliza la soldadura de placas y perfiles después del laminado , marcado, corte y doblado de acuerdo con el plano o modelo de diseño estructural, seguido de la instalación. La unión se utiliza para otros materiales como fibra de vidrio y fibra de vidrio. El proceso de construcción se considera cuidadosamente teniendo en cuenta todos los factores, como la seguridad, la resistencia estructural, la hidrodinámica y el diseño de la embarcación. Cada factor considerado proporciona una nueva elección de materiales, así como una elección para el propósito del barco. Al evaluar la resistencia de una estructura, se analizan las colisiones de los barcos y se considera cómo cambia la estructura del barco en tales casos. Por lo tanto, las propiedades de los materiales se consideran cuidadosamente, ya que el material aplicado en los barcos que chocan tiene propiedades elásticas. La energía absorbida por el barco que choca se desvía en la dirección opuesta, provocando un fenómeno de rebote que previene o reduce daños mayores [6] .
Tradicionalmente, la arquitectura naval ha sido más un oficio que una ciencia . La idoneidad de los contornos de la embarcación se evaluó utilizando un semimodelo de la embarcación. Las formas irregulares o las transiciones abruptas fueron condenadas como faltas. Esto incluía el aparejo , el diseño de la cubierta e incluso los montajes. Usó descripciones subjetivas como "torpe", "completo" y "elegante" en lugar de los términos más precisos que se usan hoy. La embarcación se describió y todavía se describe con una forma "hermosa". El término "hermoso" pretende significar no solo una transición suave de proa a popa, sino también una forma que es "correcta". Determinar lo que es "correcto" en una situación particular en ausencia de un análisis de apoyo definitivo no está resuelto en la arquitectura naval hasta el día de hoy. Las modernas computadoras digitales de bajo costo y el software especializado, combinados con una extensa investigación en tanques de prueba, permiten a los arquitectos navales predecir con mayor precisión el rendimiento de un vehículo marino. Estas herramientas se utilizan para calcular la estabilidad estática (tanto intacta como dañada), la estabilidad dinámica, la resistencia, la potencia, el desarrollo del casco, el análisis estructural y el análisis de golpe [ 7] . Los datos se publican regularmente en conferencias internacionales organizadas por la Sociedad de Arquitectos Navales e Ingenieros Marinos (SNAME ) y otras organizaciones . La dinámica de fluidos computacional se utiliza para predecir la respuesta de un cuerpo flotante en una condición aleatoria del mar.
Debido a la complejidad que implica trabajar en un entorno marino, la arquitectura naval es un esfuerzo colaborativo entre grupos de profesionales técnicamente calificados que son expertos en ciertas áreas, a menudo coordinados por un arquitecto naval líder [8] . Esta complejidad inherente también significa que las herramientas analíticas disponibles están mucho menos desarrolladas que las utilizadas para diseñar aeronaves, automóviles e incluso naves espaciales. Esto se debe principalmente a la cantidad insuficiente de datos ambientales que requiere un vehículo marino y la complejidad de calcular la interacción de las olas y el viento en la estructura del objeto diseñado.
La arquitectura naval en Rusia comenzó a desarrollarse desde la época de Pedro I con el comienzo de la construcción de la flota rusa. Famosos arquitectos rusos y soviéticos crearon algunas teorías importantes sobre el diseño y la construcción de barcos, así como los tipos de barcos únicos (los primeros de su tipo):
| Alexey Nikoláyevich Krilov |
Autor de obras clásicas sobre la teoría de las oscilaciones de los barcos en las olas, sobre la mecánica estructural de un barco, sobre la teoría de las vibraciones de los barcos y su insumergibilidad , sobre la teoría de los giroscopios , la balística externa, el análisis matemático y la mecánica aplicada a la construcción naval. | ||
| Stepán Osipovich Makarov |
Jefe de la comisión para el desarrollo y construcción del primer rompehielos del mundo de la clase ártica " Ermak " | Rompehielos "Ermak" | |
| Mijail Petrovich Naliotov |
Ingeniero-inventor, creador de la primera capa de minas submarinas del mundo: el submarino " Crab " | Minador "Cangrejo" | |
| Iván Grigorievich Bubnov |
Ingeniero naval, matemático y mecánico, desarrollador del proyecto del primer submarino ruso con motores de combustión interna - " Dolphin" | Submarino "Delfín" | |
| Vladímir Ivánovich Yurkevich |
Ingeniero naval ruso y estadounidense, desarrolló un proyecto para un gran transatlántico de pasajeros para rutas transatlánticas, proponiendo un perfil original del casco del barco, que tenía una especie de contornos "en forma de bulbo" " Normandie ". | Transatlántico "Normandía" | |
| Igor Dmítrievich Spassky |
Diseñador general de submarinos nucleares, desarrollador líder de todos los submarinos de Rubin Design Bureau | APRKSN clase Antey |