Quando você está prestes a cair ao andar de bicicleta, você dirige na direção da queda sem mesmo perceber. Essa correção pode ser explicada usando os princípios da física; seus apoios, ou seja, as rodas, permanecer em equilíbrio devido ao centro de gravidade. Agora, pela primeira vez, também foi comprovado cientificamente que este princípio de estabilidade da bicicleta também pode ser usado para manter a estabilidade de um hidrofólio, como o barco solar TU Delft. Os alunos publicaram recentemente suas descobertas no Naval Engineers Journal, um jornal acadêmico publicado pela American Society of Naval Engineers.

Modelo matemático

Folhas (ou escoras) são pequenas asas sob um barco, que, desde que o barco esteja viajando a uma velocidade suficiente, pode levantar o casco da água da mesma forma que as asas de uma aeronave levantam o casco de uma aeronave no ar. Cientistas e pesquisadores têm lutado com o desafio de melhorar a estabilidade de 'barcos voadores' por muitos anos. Os alunos Gijsbert van Marrewijk e Johan Schonebaum foram dominados por esse fenômeno desde que eram membros da equipe de barcos TU Delft Solar em 2013. "Usamos um modelo matemático para validar se um hidrofólio de via única usando duas folhas uma atrás da outra em a água permaneceria estável da mesma forma que ficamos em pé em uma bicicleta, "diz Marrewijk. Experimentando com o Barco Solar TU Delft 2016, projetado e construído por alunos da TU Delft sob a supervisão do pesquisador de bicicletas Arend Schwab, eles mostraram que o hidrofólio pode, de fato, ser mantido em pé durante o vôo, usando o princípio de direção na queda.

Durante esses experimentos, o piloto dirigiu na direção da queda e os alunos registraram coisas como velocidade, altitude e ângulo de rotação. "Como dirigir e manter um hidrofólio na posição vertical é muito mais difícil do que andar de bicicleta, o piloto recebeu treinamento intensivo dos alunos da equipe do Barco Solar, "explica Schonebaum. Mas um barco não é uma bicicleta; em vez de rodas giratórias, tem pequenas folhas sob a superfície da água. Sem falar no fato de que o peso é distribuído e transportado de forma diferente." É extremamente difícil para um piloto de hidrofólio simplesmente coloque na água imediatamente, é por isso que desenvolvemos um simulador de computador para permitir que o piloto pratique de antemão. "O modelo matemático validado foi construído nesta ferramenta de treinamento. De agora em diante, as equipes poderão usar este modelo para calcular antecipadamente a estabilidade de novos projetos de barcos solares. "Antes de desenvolvermos este modelo, nós apenas descobriríamos que o barco não estava estável o suficiente quando o colocássemos na água. Este simulador provavelmente salvará as futuras equipes de barcos solares de muitas horas desnecessárias de construção e frustração, "diz Schonebaum. A pesquisa já foi colocada em uso no projeto do barco solar deste ano. A equipe expandiu o sistema de direção com base nos resultados da pesquisa, o que significa que o barco agora pode virar a uma velocidade maior e com um círculo de viragem menor.

Uma vez na água, logo ficou claro que o baixo peso do 2016 TU Delft Solar Boat (100 kg) combinado com o inovador mecanismo de direção significava que o barco era capaz de atingir velocidades máximas de até 55 km / h. Em 2016, esta velocidade rendeu ao TU Delft Solar Boat Team duas medalhas de prata; nos campeonatos mundiais de barcos solares na Frísia e na Copa Monte Carlo em Mônaco. Mas esta é a primeira vez que há qualquer evidência científica para apoiar esse mecanismo de estabilidade. "É fantástico que esses alunos tenham sido capazes de demonstrar com este trabalho de pesquisa que um piloto pode navegar um barco da mesma forma que andamos de bicicleta, "diz Schwab." E não é todo dia que pesquisas realizadas por alunos de mestrado são publicadas em um jornal acadêmico. "

"Ser publicado é ótimo, claro, mas mais importante, este novo conhecimento sobre como a tecnologia do hidrofólio funciona agora também pode ser usado para tornar o transporte marítimo mais sustentável no futuro, ", diz Marrewijk. Os barcos tradicionais sempre precisaram de vários floretes para tirá-lo da água sem perder o equilíbrio." Assim como os estabilizadores mantêm a bicicleta em pé quando as crianças estão aprendendo a andar, "explica Marrewijk. Um barco que é levantado da água desta nova maneira precisa de menos folhas e, portanto, enfrenta menos resistência à água, o que torna a navegação muito mais econômica. "A resistência envolvida aqui pode ser comparada à de uma mão humana deslizando pela água, "de acordo com Marrewijk." Pesquisas complementares são necessárias para descobrir exatamente o quanto isso poderia ser mais econômico para um barco maior, mas esperamos que as empresas de construção naval certamente se interessem por esse princípio de manter os hidrofólios em pé durante o vôo. "