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Monocasco ( / ˈ m ɒ n ə k ɒ k , - k oʊ k / MON -ə-ko(h)k ) , también llamado revestimiento estructural , es un sistema estructural en el que las cargas son soportadas por el revestimiento externo de un objeto, en un forma similar a la cáscara de un huevo. La palabra monocasco es un término francés que significa "cáscara única". [1]
Utilizado por primera vez para barcos, [2] un verdadero monocasco soporta fuerzas de tracción y compresión dentro del revestimiento y puede reconocerse por la ausencia de un marco interno que soporte la carga. Pocos aviones de metal, aparte de aquellos con revestimiento fresado, pueden considerarse estrictamente monocasco puros, ya que utilizan una carcasa o láminas de metal reforzadas con marcos remachados al revestimiento, pero la mayoría de los aviones de madera se describen como monocasco, aunque también incorporan marcos.
Por el contrario, un semimonocasco es un híbrido que combina una piel tensada por tracción y una estructura compresiva formada por largueros y nervaduras o marcos . [3] Otros semimonocascos, que no deben confundirse con los verdaderos monocascos, incluyen monocascos de vehículos , que tienden a ser compuestos, y cascos inflables o tanques de globos , ambos estabilizados por presión.
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Los primeros aviones se construían utilizando estructuras, normalmente de madera o tubos de acero , que luego podían cubrirse (o revestirse ) con tela [4] como lino o algodón irlandés . [5] La tela hizo una contribución estructural menor en tensión pero ninguna en compresión y estaba allí solo por razones aerodinámicas. Al considerar la estructura como un todo y no sólo la suma de sus partes, la construcción monocasco integró la piel y el marco en una única carcasa de carga con mejoras significativas en resistencia y peso.
Para hacer el caparazón, se laminaron finas tiras de madera para darles una forma tridimensional; una técnica adoptada de la construcción de cascos de barcos. Uno de los primeros ejemplos fue el monocasco de carreras Deperdussin en 1912, que utilizaba un fuselaje laminado formado por tres capas de chapa de álamo encolada, que proporcionaba tanto el revestimiento externo como la estructura principal de carga. [6] Esto también produjo una superficie más suave y redujo la resistencia de manera tan efectiva que pudo ganar la mayoría de las carreras en las que participó. [6]
Este estilo de construcción fue desarrollado aún más en Alemania por LFG Roland utilizando la forma patentada Wickelrumpf (cuerpo envuelto) que luego otorgaron a Pfalz Flugzeugwerke , quien la usó en varios aviones de combate. Cada mitad del fuselaje se formó sobre un molde macho utilizando dos capas de tiras de madera contrachapada con una envoltura de tela entre ellas. La primera madera contrachapada utilizada era propensa a sufrir daños debido a la humedad y la delaminación. [7]
Si bien los aviones totalmente metálicos, como el Junkers J 1 , aparecieron ya en 1915, no eran monocasco, sino que añadían un revestimiento metálico a una estructura subyacente.
Los primeros monocascos metálicos fueron construidos por Claudius Dornier , mientras trabajaba para Zeppelin-Lindau. [8] Tuvo que superar una serie de problemas, entre ellos la calidad de las aleaciones de aluminio lo suficientemente fuertes como para usarlas como materiales estructurales, que frecuentemente formaban capas en lugar de presentar un material uniforme. [8] Después de intentos fallidos con varios hidroaviones grandes en los que algunos componentes eran monocasco, construyó el Zeppelin-Lindau V1 para probar un fuselaje monocasco. Aunque se estrelló, aprendió mucho de su construcción. El Dornier-Zeppelin DI se construyó en 1918 y, aunque demasiado tarde para entrar en servicio operativo durante la guerra, fue el primer avión monocasco totalmente metálico que entró en producción. [8] [9]
Paralelamente a Dornier, Zeppelin también contrató a Adolf Rohrbach , quien construyó el Zeppelin-Staaken E-4/20 , que cuando voló en 1920 [10] se convirtió en el primer avión monocasco multimotor, antes de ser destruido por orden de la Inter- Comisión Aliada. Al final de la Primera Guerra Mundial, la Comisión Técnica Interaliada publicó detalles del último hidroavión Zeppelin-Lindau mostrando su construcción monocasco. En el Reino Unido, Oswald Short construyó varios aviones experimentales con fuselajes monocasco de metal, comenzando con el Short Silver Streak de 1920 en un intento de convencer al Ministerio del Aire de su superioridad sobre la madera. A pesar de sus ventajas, los monocascos de aleación de aluminio no se volverían comunes hasta mediados de la década de 1930 como resultado de una serie de factores, incluido el conservadurismo del diseño y los costos de instalación de la producción. Short eventualmente demostraría los méritos del método de construcción con una serie de hidroaviones, cuyos cascos metálicos no absorbían agua como lo hacían los cascos de madera, mejorando enormemente el rendimiento. En Estados Unidos, Northrop fue un gran pionero al introducir técnicas utilizadas por su propia empresa y Douglas con la Northrop Alpha .
En el automovilismo, la seguridad del conductor depende de la carrocería, que debe cumplir estrictas normas, y sólo unos pocos coches se han construido con estructuras monocasco. [11] [12] Un chasis monocasco de aleación de aluminio se utilizó por primera vez en el auto de carreras de Fórmula 1 Lotus 25 de 1962 y McLaren fue el primero en utilizar polímeros reforzados con fibra de carbono para construir el monocasco del McLaren MP4/1 de 1981 . En 1990, el Jaguar XJR-15 se convirtió en el primer coche de producción con un monocasco de fibra de carbono. [13]
El término monocasco se aplica erróneamente con frecuencia a los automóviles unibody . Las carrocerías de automóviles comerciales casi nunca son verdaderos monocascos, sino que utilizan el sistema unibody (también conocido como construcción unitaria, carrocería unitaria-chasis o construcción integral carrocería-bastidor), [14] en el que la carrocería del vehículo, su planta y El chasis forma una sola estructura, mientras que el revestimiento añade relativamente poca resistencia o rigidez. [15]
Algunos vehículos blindados de combate utilizan una estructura monocasco con una carrocería construida a partir de placas de blindaje , en lugar de unirlas a un marco. Esto reduce el peso para una determinada cantidad de armadura. Los ejemplos incluyen el TPz Fuchs y el RG-33 alemanes .
El industrial e ingeniero francés Georges Roy intentó en la década de 1920 mejorar los cuadros de motocicletas inspirados en las bicicletas de la época, que carecían de rigidez. Esto limitó su manejo y por tanto su rendimiento. Solicitó una patente en 1926 y en el Salón del Automóvil de París de 1929 presentó su nueva motocicleta, la Majestic 1930 de estilo Art-Deco. Su nuevo tipo de carrocería monocasco resolvió los problemas que había abordado y, junto con una mayor rigidez, cumplió una doble función, ya que el bastidor y la carrocería proporcionaban cierta protección contra los elementos. Estrictamente considerado, era más bien un semimonocasco, ya que utilizaba un marco de acero prensado de sección en caja con rieles laterales gemelos remachados entre sí mediante travesaños, junto con paneles de piso y mamparos delanteros y traseros. [2]
En la década de 1950 se fabricó un scooter ligero Piatti utilizando una carcasa hueca monocasco de chapa de acero soldada entre sí, en la que se instalaban el motor y la transmisión desde abajo.
La máquina se podía inclinar de lado, apoyada sobre los estribos atornillados para acceso mecánico. [dieciséis]
Yamaha produjo un scooter con estructura monocasco entre 1960 y 1962. El modelo MF-1 estaba propulsado por un motor de 50 cc con transmisión de tres velocidades y un depósito de combustible incorporado en el bastidor. [17]
El fabricante español Ossa desarrolló una motocicleta con estructura monocasco para la temporada de carreras de motos del Gran Premio de 1967 . [18] Aunque el Ossa monocilíndrico tenía 20 caballos de fuerza (15 kW) menos que sus rivales, era 45 libras (20 kg) más liviano y su bastidor monocasco era mucho más rígido que el de las motocicletas convencionales , lo que le otorgaba una agilidad superior en la pista de carreras. [18] Ossa ganó cuatro carreras de Grandes Premios con la motocicleta monocasco antes de que su piloto muriera después de un accidente durante el evento de 250 cc en el TT de la Isla de Man de 1970 , lo que provocó que la fábrica de Ossa se retirara de la competencia de Grandes Premios . [18]
Diseñadores notables como Eric Offenstadt y Dan Hanebrink crearon diseños monocasco únicos para las carreras a principios de los años 1970. [19] Peter Williams ganó el evento F750 en las carreras TT de la Isla de Man de 1973 con el John Player Special con estructura monocasco que ayudó a diseñar basándose en Norton Commando . [20] [21] Honda también experimentó con la NR500 , una motocicleta monocasco de carreras de Gran Premio en 1979 . [22] La motocicleta tenía otras características innovadoras, incluido un motor con cilindros de forma ovalada, y finalmente sucumbió a los problemas asociados con el intento de desarrollar demasiadas tecnologías nuevas a la vez. En 1987, John Britten desarrolló el Aero-D One, con un chasis monocasco compuesto que pesaba sólo 12 kg (26 lb). [23]
Se utilizó por primera vez un bastidor monocasco de aluminio en una motocicleta producida en serie a partir de 2000 en la ZX-12R de Kawasaki , [24] su moto deportiva de producción insignia destinada a ser la motocicleta de producción más rápida . Cycle World lo describió en 2000 como una "columna vertebral monocasco ... una sola viga de gran diámetro" y "fabricada a partir de una combinación de piezas fundidas y estampados de chapa". [25]
Los cuadros de bicicleta de fibra de carbono de una sola pieza a veces se describen como monocasco; sin embargo, como la mayoría utiliza componentes para formar una estructura de cuadro (incluso si están moldeados en una sola pieza), [26] estos son cuadros, no monocascos, y la industria de las bicicletas de pedales continúa refiriéndose a ellos como conjuntos de cuadros.
Varios cohetes han utilizado diseños monocasco estabilizados por presión, como el Atlas [27] y el Falcon 1 . [28] El Atlas era muy liviano ya que una parte importante de su soporte estructural lo proporcionaban sus tanques de combustible de globos de acero de pared simple , que mantienen su forma mientras están bajo aceleración por presión interna. Los tanques de globos no son verdaderos monocascos pero actúan de la misma manera que los cascos inflables . El revestimiento de un tanque de globo solo soporta fuerzas de tracción, mientras que la presión del líquido interno resiste la compresión de una manera similar a los semimonocascos reforzados por un marco sólido. Esto se hace evidente cuando se pierde la presión interna y la estructura colapsa.
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