La arquitectura naval es el arte de concebir estructuras capaces de navegar por mar o en los ríos y lagos, que pueden desplazarse sobre el agua y bajo el agua, es decir haciendo referencia principalmente a todos los tipos de barcos y naves.
En su concepción moderna, la arquitectura naval levanta dos grandes dominios : la Arquitectura y la Ingeniería.
También se refiere al campo de todo el conocimiento del arte del diseño realizado por arquitectos navales y la construcción en los astilleros de estos medios de navegación.
El hombre ha imaginado y creado dispositivos que le permiten navegar por el elemento líquido desde los albores de la humanidad, pero la definición de arquitectura naval para esta actividad tan antigua solo data del siglo XVII . , cuando comenzamos a recopilar el conocimiento de los artefactos náuticos.
Un arquitecto naval debe diseñar una nave ( Buque, barco,Embarcación de vela plataforma petrolera, submarino ...) que debe cumplir con unas especificaciones . Por ejemplo :
Llegar a un compromiso entre un gran número de restricciones técnicas y reglamentarias es la esencia misma de la arquitectura naval.
En primer lugar, el armador presenta sus especificaciones al arquitecto. Las especificaciones pueden ser muy detalladas, por ejemplo, al elegir la marca del motor, o por el contrario, muy sucintas (una carretera, una velocidad, una capacidad).
De este modo, el arquitecto puede crear un boceto, dando algunas dimensiones, una silueta general, a veces capacidades. Para esto, generalmente utiliza los datos existentes en embarcaciones similares, así como sus propios logros pasados.
Si el propietario del buque está satisfecho, el arquitecto pasa al anteproyecto, que fijará las dimensiones, el diseño general de los volúmenes, los materiales utilizados y dará una estimación del precio total. En este nivel, el propietario todavía puede intervenir, pero rara vez en la etapa del proyecto en sí. Desde esta primera etapa, interviene la parte reguladora (bandera del barco, sociedad de clasificación elegida ...) de manera decisiva. El trío arquitecto / armador / sociedad de clasificación debe funcionar bien.
El arquitecto finalmente va al proyecto en sí, que tiene como objetivo producir planes suficientemente detallados para la construcción. También es durante esta fase que el arquitecto verifica la conformidad del proyecto con los reglamentos y las normas de seguridad . Las regulaciones nacionales y las recomendaciones de las sociedades de clasificación guían con precisión los detalles del diseño, así como los aspectos generales. En muchos casos, el arquitecto se basará en firmas consultoras especializadas, en el sitio de construcción o en los proveedores para llevar a cabo los estudios específicos (cálculos de estabilidad, cálculos estructurales, seguridad contra incendios, optimización de las formas del casco para reducir el impacto). Consumo, motor y hélices ...).
Hoy en día, para la construcción de grandes buques (buques de línea, petroleros ...), los astilleros son compañías muy grandes cuyo arquitecto es a menudo un empleado que actúa como un gerente de proyecto.
El proyecto terminado consta de una serie de planos y documentos. :
Además, un proyecto podrá también incluir los elementos siguientes :
El proyecto de un buque tiene que tener en cuenta diferentes elementos imprescindibles :
Los arquitectos navales utilizan actualmente herramientas informáticas. : CAD / CAM, incluidos los programas especializados (cálculo de peso y balance, cálculos de casco, cálculos de estabilidad, cálculos estructurales y restricciones ...).
Por ejemplo, para la parte hidrodinámica naval del bucle del barco, el arquitecto naval cuenta con herramientas CFD (dinámica de fluidos computacional) cada vez más eficientes, con el modelado cada vez más complejo ( Flujo inestable de Navier-Stokes con superficie libre). ), que le permiten elegir entre docenas de formas de barcos que corresponderán a sus especificaciones. Este formulario será luego, en su mayoría para proyectos de barcos grandes (barco de línea, velero de carrera, buque militar, de investigación, comercial, de pesca), y se probará a pequeña escala en tanques de prueba de casco para confirmar Predicciones de cálculos numéricos.
El sistema de construcción de forro primero, basado en los machihembrados fenicios y complementado por un refuerzo de cuerdas para resistir los esfuerzos longitudinales, permitió la construcción de naves relativamente grandes a partir de piezas de madera de dimensiones limitadas. Fenicios, cartagineses, griegos, romanos y bizantinos (y algunos otros) dispusieran de barcos de guerra y de naves mercantes relativamente similares.
Un resumen simplificado de este largo período se puede presentar a partir del trirreme griego y de la navis Oner romana.
Olympias. Reconstrucción moderna de una Trier griega
Disposición de los remeros en un trirreme griego. Véase la parexeiresia, a modo de balcón que se proyecta desde la cubierta, y los ángulos de los remos.
Modelo de nave romana de carga. Israeli National Maritime Museum, Haifa
Croquis de un buque mercante romano
Las dos variantes más importantes de la construcción naval medieval hacen referencia a la construcción de los cascos. Atendiendo al aspecto cuantitativo hay dos sistemas predominantes: cascos con forro tinglado y cascos con forro liso (formado por planchas yuxtapuestas sobre una estructura de cuadernas).
Sin tener en cuenta las excepciones, el forro trincado se usaba a las costas del mar Báltico y del océano Atlántico.
El forro designado como liso (en este artículo) resume el sistema típico de construcción de barcos en el área mediterránea. Primeramente se construía una estructura o esqueleto (formado por la quilla, la rueda de proa, el codaste y las cuadernas) y se forraba con planchas yuxtapuestas. Las planchas se orientaban en sentido longitudinal y en posición horizontal. La superficie exterior -a diferencia del caso anterior de forro tinglat- presentaba un aspecto liso.
A grandes rasgos, hacia el siglo XV la construcción tinglada predominaba al Atlántico hasta Lisboa. La construcción lisa se emprava a todo el Mediterráneo y llegaba, continuando por el Atlántico, hasta Lisboa.
De manera parecida a las épocas anteriores, los barcos medievales pueden clasificarse en tres grupos:
Muchas ciudades medievales disponían de astilleros estables para construir barcos con regularidad. Son famosos los casos de Venecia, Ragusa, Pisa, Génova,. . . En nuestras costas: Mallorca, Valencia, Tortosa, Barcelona ,. . .
Los rasgos a destacar de este largo periodo podrían ser muchos. La tendencia general fue la de construir barcos más grandes, más pesados y reforzados, con capacidad de resistir la artillería (la propia y la del enemigo) y los largos viajes oceánicos.
A partir del siglo XVI una parte significativa del comercio con barcos mercantes se basaba en las importaciones y exportaciones de los varios imperios con sus colonias americanas, africanas, de la costa índica o del Pacífico.
Los portugueses empraren carabelas, galions y carraques (naos de carreira da India). Las carraques de Portugal eran de grandes dimensiones.
Carabela latina Boa Esperanza
Galeón Frol del mar
Aparato de un barcos de tres árboles del siglo XVI
Carraca Madre de Deus
La velocidad de los barcos propulsados a vela siempre había sido considerada importante, pero nunca se había procurado buscarla por todos los medios posibles. Un velero resultaba veloz casi por casualidad, pero los carpinteros de ribera no sabían construir otro similar. La Guerra anglo-estadounidense de 1812-1815 fue el detonante que inició una verdadera carrera en busca de la velocidad. Los barcos corsarios americanos, a menudo con armadores y capitanes franceses, demostraron que un barco rápido podía capturar muchas tomas y recuperar el capital invertido de manera rápida.
Los primeros clípers eran de madera con la obra viva forrada de plancha de cobre o de metal Muntz . Algunos clípers famosos se construyeron con el sistema compuesto (cuadernas de hierro forjado industrial, quilla y ruedas de madera, y forro de madera. En pocos años todo el casco fue de plancha de acero. E incluso los machos de los árboles se fabricaron de hierro forjado en forma tubular.
La primera embarcación con el casco completamente de hierro fue la gabarra Vulcan, en 1819. Las planchas, de hierro forjado industrial (wrought iron en inglés), fueron forjadas manualmente. Aún no existían las máquinas laminadoras.
En cuanto a los barcos de guerra, la fragata de madera francesa Gloire fue acorazada con una banda de hierro forjado de 121 mm de espesor (1859). El primer barco acorazado de hierro, botado en 1861, fue el barco inglés HMS Warrior con un casco de 114 mm de espesor.
Las primeras uniones fijas de piezas metálicas utilizaron uniones remachadas . Los remaches pueden disponerse de varias maneras, en frío o en caliente.
En las primeras épocas de reblament manual, eran necesarios dos operarios. El remache se posicionaba en caliente (al rojo cereza-blanco) y se introducía en los agujeros. El operario que hacía esta operación sostenía firmemente un contra-punzón para permitir el remachado por el otro lado. Desde el otro lado, el segundo operario martilleaba para deformar el extremo cilíndrico que sobresalía de forma aproximada. Este segundo fin se repicaba con un mazo y una matriz o punzón para que adoptara la forma regular definitiva redondeada. En los cascos de barcos era frecuente interponer, entre las dos planchas a unir, un papel untado con mini para asegurar la estanqueidad. En el reblament en caliente, una vez enfriado el remaches, su contracción provoca unas fuerzas de compresión entre las piezas unidas. La unión de las piezas queda asegurada por las fuerzas de rozamiento resultantes entre las superficies en contacto.
Con algunos precedentes desde la Primera Guerra Mundial (gabarra AC 1,320; barco de 420 toneladas Fullagar, en 1920) el primer uso masivo de cascos soldados fecha de la Segunda Guerra Mundial en los barcos de transporte del tipo Liberty. La construcción soldada era un 11% más económica que la construcción remachado y permitía un forro un 30% más ligero.
Al principio hubo problemas de ruptura frágil que hubo que resolver.
En la construcción naval moderna cada barco se construye de acuerdo con un proyecto previo. En función de las prestaciones deseadas los ingenieros-arquitectos navales determinan y calculan todos los detalles del futuro construcción.
El casco de un barco tradicional (que navega parcialmente sumergido) debe ser estanco, tener una forma adecuada (que minimice la resistencia al avance) y debe ser estructuralmente resistente a los esfuerzos previstos. También hay que tener en cuenta la estabilidad en todas las condiciones de servicio. En la actualidad la Arquitectura naval es una tecnología científica consolidada que permite el proyecto de barcos con un nivel de garantía suficientemente alto.
El sistema de propulsión, generalmente formado por motores y hélices (o unidades de reacción a base de un chorro de agua), es responsabilidad de un ingeniero naval.
Cada proyecto incluye los detalles de los alojamientos, servicios generales, camarote, bodegas de carga, depósitos de reserva, ... etc. El sistema eléctrico (generador, red de distribución), sistema de agua potable, sistema de aguas residuales y otros, también están incluidos en el proyecto general.
Un barco consta de muchas piezas. A menudo, de muchos miles de piezas. Cada pieza queda determinada por un plano dibujado previamente.
Sala de gálibos a Tyneside Shipyards (1943)
Sala de gálibos a Tyneside Shipyards (1943)
Los grandes astilleros son las que permiten la construcción de barcos de gran tamaño. Una clasificación arbitraria, basada en la eslora, podría definir una gran astillero a partir de la capacidad de construir barcos de más de 200 metros de largo. Otras consideraciones son posibles.
Astilleros Stocznia Gdynia, en Gdynia
Astilleros de la Hyundai Construction Co. Ltd. (1976)
Astilleros Meyer Werft en Papenburg
Vista aérea de los astilleros Norfolk Naval Shipyard
Una gran astillero ocupa una superficie muy grande, con espacios al aire libre y numerosas naves auxiliares que permiten trabajar en el interior. Los espacios destinados a almacenes también son muy importantes.
La construcción moderna se basa a menudo en la fabricación de grandes módulos que pueden ser construidos en instalaciones relativamente lejanas. El montaje final se efectúa al astillero principal.
Desde la Segunda Guerra Mundial el sector de la construcción naval ha experimentado varias crisis. Una gran astillero exige inversiones muy grandes y requiere unos costes de producción competitivos para sobrevivir. Algunas industrias navales europeas, a pesar de importantes ayudas oficiales (por parte de los estados respectivos) no han podido resistir la competencia.
Los astilleros con capacidad para construir barcos de entre 100 y 200 metros en longitud, en escala reducida, los mismos problemas y características que el astillero más grande.
Las pequeñas astilleros, clasificadas en este artículo con capacidad de construir barcos inferiores a los 100 metros de eslora, presentan una variedad muy grande.
A diferencia de los barcos más grandes, construidos de planchas de acero soldado, las embarcaciones más pequeñas pueden ser de madera, de aluminio o de PRFV (fibra de vidrio).
Los barcos más grandes son muy similares en cuanto a las formas de los cascos. Las embarcaciones pequeñas comercializadas actualmente tienen aspectos y concepción muy diferentes entre sí.
Junto a los astilleros modernas hay constructores artesanos que, tanto en países tecnológicamente avanzados como en sociedades más atrasadas, siguen fabricando embarcaciones de acuerdo con las técnicas tradicionales. Entre los muchos ejemplos posibles pueden recordarse los siguientes:
Pioneering Spirit
Según el tipo de embarcaciones construidos hay astilleros con características especiales. Algunos de los tipos de los barcos particulares son los siguientes:
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