Mantendo altitude - Gurit
Decolagem ... carrapato. Voo intermitente ... tick. Voo constante sobre ondas e oceanos ... as cargas estão quase fora da escala. No entanto, com a ajuda de alguma engenharia de composição brilhante, isso está acontecendo
Desde as primeiras fotos de tirar o fôlego do Charal de Jeremie Beyou em vôo, agora há muitas evidências de que essa exibição impressionante não foi uma peça única de festa. Para muitos na frota da Imoca 60, voar ao largo da costa com uma aeronave de sete toneladas e 60 pés viajando a bem mais de 20 nós em ondas enquanto se equilibra em uma lâmina gigante para sotavento e uma barbatana para o clima é agora a nova norma. Não é surpresa, então, que os especialistas em compósitos
Gurit já gastou mais de 6,000 horas nos vários projetos da Imoca 60 em que está envolvido desde a última Vendée Globe. Projetar uma estrutura que possa lidar com um desempenho tão extremo raramente foi tão importante. A Gurit Composite Engineering trabalha em estreita colaboração com a Imoca 60s há mais de 20 anos. Desde o famoso Kingfisher de Ellen MacArthur, que foi projetado em colaboração com Humphreys Yacht Design e Owen / Clarke, a empresa acumulou uma experiência considerável neste campo, o que contribuiu para sete dos oito novos barcos da frota Vendée Globe deste ano usando materiais Gurit, enquanto 12 campanhas envolveram os engenheiros da Gurit para aspectos de sua engenharia. Dos novos barcos da frota, Charal, Hugo Boss e dmg mori levam a assinatura da Gurit Structural Engineering em colaboração com o projeto de iates VPLP.
A quantidade de tempo gasto em projetos individuais também aumentou.
'Quando comparado com o ciclo anterior, o tempo que gastamos nesta iteração de projetos Vendée aumentou em pelo menos 50 por cento', diz o engenheiro principal de Gurit, Paolo Manganelli. 'À medida que as equipes se concentram mais em encontrar uma vantagem de desempenho, estamos gastando mais tempo nos estágios iniciais do projeto, onde trabalhamos em diferentes conceitos e opções de design para permitir esses ganhos de desempenho.'
Nos últimos 20 anos, as velocidades médias em todo o mundo aumentaram em cerca de 30 por cento, com as velocidades máximas aumentando em cerca de 50 por cento, enquanto as estruturas se tornaram mais leves. E à medida que a pressão por desempenho continua, a safra atual é capaz de realizar um ato de equilíbrio como nenhuma outra, desafiando as leis da física e desafiando o pensamento convencional de como é navegar um barco de corrida.
Exemplos semelhantes em outros lugares são raros, exceto a America's Cup, que liderou o ataque e viu grandes saltos no desempenho em um curto espaço de tempo. Então, o quanto a Copa influenciou ou informou o novo visual do Imoca 60s?
'A Copa certamente ajudou a desenvolver ferramentas e processos de projeto para prever o comportamento do barco e, portanto, a simulação das cargas', diz Manganelli. “Essa foi uma grande contribuição. Além disso, a capacidade de prever a atitude de vôo dos barcos também foi melhorada graças aos trabalhos realizados na Copa.
'Mas, embora haja semelhanças e ligações entre as duas áreas, os barcos da Copa voltam ao cais todos os dias e têm barcos de perseguição nas proximidades. Uma Imoca 60 pode demorar um mês ou mais para voltar, por isso enfrentamos um conjunto de desafios muito diferente no que diz respeito à forma como estes barcos operam no seu ambiente normal. '
Para a Imoca 60s, tirar o barco da água é uma coisa, mas os efeitos indiretos no design, engenharia e construção viram mudanças significativas em outros lugares que exigiram uma cooperação muito mais próxima entre designers, construtores e fornecedores de materiais do que nunca.
“A introdução das folhas modificou as condições de carga, uma vez que a folha de sotavento trabalha com a barbatana da quilha inclinada para levantar o barco em alta velocidade”, explica Manganelli. 'Portanto, não precisamos apenas lidar com a estrutura de suporte da própria folha, mas agora temos que considerar as cargas adicionais que são colocadas na estrutura do barco.
'A estrutura em torno da folha é bastante complexa e algumas das cargas do projeto são da mesma ordem de magnitude que as que temos na quilha. Então, na verdade, adicionamos um momento de correção extra, produzindo apêndice que coloca um grande momento adicional no barco. O resultado é que você tem um segundo elemento estrutural importante para lidar em uma escala semelhante à da quilha e, ainda assim, não estamos realmente dobrando o peso da estrutura de suporte da quilha nesses barcos. Em vez disso, estamos integrando a estrutura de suporte de folha na estrutura de suporte da quilha para que alguns dos elementos tenham um duplo propósito, a fim de evitar o acréscimo de massa aos barcos. '
“A estrutura em outras partes do barco também evoluiu, pois temos vários desafios adicionais para enfrentar. Por exemplo, no caso de as folhas atingirem algo, precisamos ter certeza de que o barco não se despedaça. o Hugo Boss A colisão na Transat Jacques Vabre do ano passado é um bom exemplo em que o barco sofreu sérios danos, mas conseguiu voltar para a costa.
“Para conseguir isso, estamos utilizando a experiência que adquirimos por meio de vários designs de estrutura de suporte de folha metálica para projetos envolvendo Maxis, Imoca 60s, barcos da Volvo Ocean Race e outros. Portanto, é um desafio de design complexo, mas não desconhecido. '
Mas esse não é o fim do problema. Assim como alterar a entrega de potência em um carro afetará várias outras áreas da caixa de marchas, freios, chassi e assim por diante, alterar os caminhos de carga e as condições de carga afetará quase todos os componentes a bordo do barco.
'Com esta última geração, a combinação de tanques de lastro, quilha inclinada e ajuste de ancinho nas folhas, há muito para ajustar e aprender e ajustar e tantos parâmetros; é uma evolução constante e acelerada. Se você considerar a progressão de desempenho de Caral desde quando ela foi lançada até agora, a melhoria é bastante extraordinária, como foi para outros membros da frota. Já havia alguma diferença entre o desempenho que se esperava do barco na fase de projeto, e o que ele realmente entregou quando saiu para velejar. E então houve outro passo à frente entre o que ela estava fazendo um ano e meio atrás e o que ela é capaz agora. O resultado final é que o ritmo de mudança tem sido incrivelmente rápido e a curva de aprendizado é íngreme. Portanto, o desafio para nós é nos mantermos à frente dessa curva. Trabalhar junto com as equipes é o que torna isso possível.
'À medida que o desempenho aumenta, bater é outra área crítica e, embora Corecell tenha se tornado o material escolhido para o núcleo na parte inferior do casco, pudemos otimizar ainda mais seu uso graças ao melhor entendimento de seu comportamento dinâmico. Nos últimos anos, obtivemos informações extremamente valiosas sobre as propriedades do Corecell em altas taxas de deformação por meio de extensos testes realizados por nosso escritório na Nova Zelândia em colaboração com a Universidade de Auckland. Parte desse conhecimento se infiltrou em nossos projetos. A estreita colaboração com as equipes é fundamental para melhorar ainda mais nossa compreensão das novas configurações de carregamento a que esses barcos estão expostos. '
Ao lidar com muitos dos principais jogadores do mundo, incluindo empresas como CDK Technologies e Carrington Boats, que produziram muitas das máquinas offshore mais extremas, junto com empresas mais jovens, como a Black Pepper Yachts, que construiu a L'Occitane de Armel Tripon, de aparência radical. Provence, o gerente de vendas técnicas de Gurit, Yannick Le Morvan, vê isso em primeira mão.
“A colaboração é a chave para levar esses projetos adiante”, diz ele. “O detalhe com que os designs modernos estão sendo construídos significa que todo o exercício é uma colaboração e não a relação anterior, onde os parceiros podem simplesmente ter fornecido materiais e / ou dados. Um bom exemplo de como isso funciona na prática está na construção de um laminado e na forma precisa como as fibras são colocadas.
'Para uma determinada área, agora estamos incorporando mais camadas que são mais finas e organizadas com mais precisão para obter as melhores propriedades estruturais. Onde no passado podemos ter usado 300g / m2 fibra a 0 ° e, digamos, 90 °, agora uma grande proporção do laminado é feita de camadas de 150 gramas colocadas em várias direções. Isso significa que o processo de layup deve ser mais preciso, o que, por sua vez, leva mais tempo e, em alguns casos, requer uma abordagem um pouco diferente. O processo de remoção de massa também é mais complexo, pois é necessário retirar o ar de cada camada.
“A natureza mais refinada dos laminados também influencia os ciclos de cura, que geralmente são mais complexos e nos quais é necessário entender mais sobre a ciência dos materiais para criar a melhor estrutura.
'Com esses e outros fatores em mente, foi ótimo trabalhar com tecnologias CDK porque é esse tipo de parceria que está ajudando a impulsionar esses projetos.'
Nem todas as equipes no atual ciclo da Vendée Globe tiveram o luxo de iniciar seus projetos a partir de uma tela em branco. Para times como o de Isabelle Joschke MACSF e de Boris Herrmann Explorador do Mar (ambos se beneficiando da colaboração entre Gurit Structural Engineering e VPLP), atualizar um projeto da geração anterior para aceitar o pensamento moderno em folha exigiu uma abordagem sutilmente diferente em alguns lugares. Esses barcos não foram originalmente projetados com o nível atual de florete em mente, tornando mais difícil incluir estrutura suficiente para acomodar as novas cargas das películas sem aumentar o peso total.
“Nesses casos, além de fornecer estrutura de suporte suficiente para as folhas, você também precisa se certificar de que não vai quebrar a estrutura existente em outro lugar do barco”, diz Manganelli. “Você precisa trabalhar em torno de um layout que não tenha sido realmente otimizado para aquele tamanho e posição de folha em primeiro lugar e também precisa levar em conta as cargas crescentes que estão sendo transferidas para outro lugar. Além disso, à medida que os barcos vão mais rápido, eles baterão com mais força e muitos dos barcos da geração anterior acabaram reforçando seus cascos como resultado da instalação de novas lâminas. '
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Este artigo foi publicado originalmente na Seahorse Magazine e é gentilmente reproduzido com a permissão deles. Para verificar o arquivo de artigos gratuitos, visite https://seahorsemagazine.com/archive/2020-archives
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