ASPECTOS TECNICOS DE LOS AEROMODELOS |
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POR: ALFREDO GALVAN a) Diseño de los Pontones DISEÑO DE LOS PONTONES (FLOTADORES) El diseño de los flotadores o pontones esta relacionado con la teoría de flujo de fluidos, por lo que no deben considerarse únicamente reglas o consideraciones empíricas; es decir hay varios factores adicionales que hay que considerar en el diseño como son los siguientes: -Tipo de perfil de ala -Peso del avión/dimensiones del pontón -Potencia del motor disponible -Montaje y ajuste de los pontones El tipo de ala que posee el modelo en el que se van a instalar los pontones, influirá en el desempeño de los mismos, es decir un ala con perfil tipo gottingen cuya base es plana tendrá una mayor fuerza de sustentación que un ala cuyo perfil requiera de mas velocidad para ejercer la fuerza de sustentación al despegue. El peso del avión es un factor fundamental en el dimensionamiento de un pontón, ya que este determinara que tanto estará sumergido en el agua y por tanto, que tanta resistencia al deslizamiento tendrá. La línea de flotación se determina con esta consideración, ya que esta debe fijarse en la mitad de la altura total del pontón, considerada desde en borde inferior del pontón a la superficie de soporte del mismo.
Si consideramos que utilizaremos el mismo motor que usamos cuando despegamos de tierra, debemos obtener la menor resistencia en el agua para alcanzar la velocidad de despegue, es decir, debemos evitar que los pontones no estén sumergidos mas allá de la línea de flotación, ya que si esto sucede, se requerirá de mayor velocidad para el despegue, lo que se traduciría en un motor con mayor potencia. El montaje y ajuste de los pontones es otro factor importante, el ajuste se refiere al ángulo de ataque del ala referido a la superficie soporte del pontón, el cual se recomienda de 1-2° (este ajuste puede determinarse también mediante el ángulo de despegue considerado de 10 °, como se indicara mas adelante). El balance debe permitir que el avión se recargue ligeramente sobre la parte delantera del pontón y la posición del escalón sea de 0.5 a1 plg. del centro de gravedad o centro de presión del ala (este varia de un 25 a un 33% de la cuerda del ala). Otra forma de ubicar la posicion del escalon, es proyectar una emplomada con un hilo o regla, desde el CG del avion, hacia abajo, manteniendo una inclinacion del ala de 10 grados como se muestra en la figura 2. El dimensionamiento de los flotadores ha sido sujeto a polémicas y opiniones diversas. Algunos consideran que hay que tomar como referencia el peso del aparato por una parte (es el caso de los fabricantes de aviones reales), y por otra, la longitud del fuselaje. El problema, es que hay que considerar una combinación de los dos criterios para su diseño. Los flotadores demasiado gruesos por una parte sólo aumentarán la resistencia al deslizamiento del avión y el peso del mismo, y por otra, demasiado pequeños y delgados, el avión se hundirá en el agua con una inestabilidad peligrosa y dificultades para despegar. Las dimensiones de los flotadores responden al principio de Arquímedes en el cual se expresa que el volumen que desplaza un cuerpo, es igual a su masa; es decir, si un cuerpo tiene una masa de 3Kg, este desplazara un volumen de 3 lts. La longitud del flotador va a definir la estabilidad del aparato al cabeceo. Se considera que la longitud del flotador debe ser el 75 % de la longitud del fuselaje considerado del eje de la hélice al timón (longitud total) o del 80% de la longitud del eje de la hélice a la parte fija del timón. Si usted posee un avión muy ligero (tipo 3D), la longitud podrá considerarse hasta el 60 % respecto al la longitud del fuselaje, pero hay que poner especial atención en la estabilidad y el eje de flotación. Si la longitud es definida de acuerdo al criterio anterior, la anchura va a definir en el volumen a desplazar y por tanto en el peso que éste podrá soportar. De esta manera, la altura del pontón podrá considerarse de 12 - 15 % de la longitud del flotador y la selección de este será definido por la estética, ya que hay fuselajes delgados en aviones acrobáticos o de velocidad, mientras que en aviones entrenadores o de escala, los fuselajes tienden a ser mas robustos. DISEÑO LATERAL DEL FLOTADOR Podemos considerar que los flotadores están constituidos en dos partes: la delantera o quilla de ataque y la parte trasera o quilla de velocidad a partir del escalón de turbulencia. La parte delantera es la parte principal del flotador, tiene la forma de quilla de barco. Cuando se alcanza un valor de velocidad determinado, esta parte va a hacer salir de agua al conjunto de flotador-avion, hasta lograr que el deslizamiento sobre el agua sea únicamente sobre el escalón de turbulencia. El ángulo de ataque en la proa se considera de 35° y debe de iniciar justo con la línea de flotación. El ángulo de inclinación considerado desde la zona de esquí debe ser de 8° y el Ángulo de ataque en la zona de esquí debe ser 5º . La parte trasera tiene como función principal mantener los flotadores horizontales en equilibrio; y su función es dar dirección durante el proceso de despegue. Cuando el avión alcanza la velocidad de despegue, esta parte deberá estar paralela a la superficie del agua y tener un contacto mínimo con esta ya que de otra manera le restaría velocidad al aparato e impediría el despegue del avión. Por esta razón el ángulo de salida debe considerase en base al ángulo de despegue del ala, esto es de 8°. El remate o terminación debe ser perpendicular a la base soporte del pontón, o bien tener como máximo 35° respecto a la la superficie inferior. EL ESCALON La unión entre estas dos partes se hace en el escalón. Tiene como función de evitar el efecto "ventosa " que pegaría irremediablemente el aparato el agua por el flujo laminar generado por la velocidad del avión. Se considera que este debe ser el 1.5% de la longitud del pontón. EL ESQUI Delante del escalón, hay una pequeña parte que se extiende con la proyección del ángulo de salida de la parte posterior del pontón y el escalón, es la parte que se desliza sobre el agua en el momento de la toma de velocidad. En este lugar se encontrará el centro de gravedad del conjunto y el ángulo recomendado es de 5º.
ANCHO DEL PONTON El dimensionamiento final del pontón es el ancho, el cual esta determinado por la consideración del peso total del conjunto. El peso final que tendrá el modelo con los pontones, podrá considerarse como sigue: W (Peso Final) = Peso sin pontones x 1.20 Este será el valor a emplear en la siguiente ecuación para la determinación del ancho del pontón. C=0.5*W/(0.000409*L^2-0.00256*E*L) C=ancho del pontón en Plg W= Peso del avión en Kg E y L en plg. A continuación se presenta una tabla con las dimensiones determinadas para un avión con motor 0.40 y 0.60
AJUSTE DEL ANGULO DE DESPEGUE Una vez diseñados, el ajuste de la inclinación para el despegue se hace considerando un ángulo de ataque del ala de 8-10°, en esta condición la quilla de velocidad debe permanecer paralela a la superficie del agua, ya que de otra manera, esto restara velocidad al despegue y el avión no tendrá la fuerza de sustentación para volar .
FIGURA 2 SELECCION DE LA FORMA DEL PONTON La selección de la forma que tendrá el pontón dependerá de la de la estética y la habilidad para su construcción. En este sentido, presentaran las opciones de diseño superior e inferior. 1) La forma superior que es el sobre el flotador 2) La forma inferior que es la parte patín de este último LA FORMA SUPERIOR es una mezcla entre estética y facilidad de construcción. Esto puede influir también sobre las cualidades de vuelo. Existen tres tipos con sus ventajas e inconvenientes. 1.-FORMA CUADRADA VENTAJAS:Facilidad de construcción: basta un bloque de foam (espuma de poliestireno) cortado con cúter. Ideal para pruebas porque fácilmente modificable, es económico. INCONVENIENTES 2.-FORMA TRAPEZOIDAL Se recomienda un angulo de15 grados desde la base mayor a la base menor del trapecio, o bien el ancho de esta ultima sera de 1/3 del ancho de la base mayor VENTAJAS Mejor apariencia
3.-FORMA REDONDA VENTAJAS Menor resistencia al viento, menor efecto campana INCONVENIENTES EL FONDO DEL PONTON La parte inferior tiene por su parte una influencia más grande sobre el resultado del flotador. Esta puede ser plana , con forma de V u ondulado. FONDO PLANO Las superficies planas se recomiendan para aguas que no tienen mucho oleaje o bien cuando hay poco viento,ya que el timón de aire puede ser suficiente para dar control del avión en el despegue. sin embargo, es recomendable siempre usar timón de agua. Este tipo tiene como características: tiene como ventaja de ser muy fácil para construir, Él es muy poco tolerante sobre un defecto de alineación. El aparato tiende a patinar en el momento de la toma de velocidad. Él frena más en el momento del amarizage. Al momento que el avión toca el agua, debe ser muy paralelo a la superficie y bien en línea. FONDO EN V La quilla en forma de V es recomendable cuando las aguas son mas turbulentas o existe mayor fuerza de viento, ya que permitirá fijar la dirección del modelo durante el despegue y será menos susceptible al efecto del viento, esto reduce en efecto de patinado. Se recomienda un angulo de quilla de 8°. Es un poco más difícil de construir, pero reduce todos los inconvenientes del fondo plano. EL FONDO ONDULADO El fondo ondulado es mas difícil de construir, pero tiene el mejor desempeño. Porque además de las ventajas del fondo en V, tiende a formar una estela de agua sobre los costados, lo que evita que el agua golpee demasiado en la hélice. Permite el asenso gradual del avión con la toma de velocidad y mejora el control. No queda más que a subir sus flotadores sobre su avión |
