El resorte como término náutico se refiere a vibraciones resonantes globales (verticales) de la viga del casco inducidas por la carga continua de las olas . Cuando las vibraciones globales de la viga del casco se producen como resultado de una carga impulsiva de las olas, por ejemplo, un golpe de ola en la proa (golpe de proa) o en la popa (golpe de popa), el fenómeno se denota con el término "whipping" . El resorte es un fenómeno de resonancia y puede ocurrir cuando la frecuencia natural de la vibración vertical de 2 nodos del barco es igual a la frecuencia de encuentro de las olas o un múltiplo de esta. [1] El "whipping" es un fenómeno transitorio de las mismas vibraciones de la viga del casco debido a una carga impulsiva excesiva en la proa o la popa del buque. La frecuencia natural de 2 nodos es la más baja y, por lo tanto, el modo resonante más dominante que conduce a variaciones de tensión de la viga del casco, aunque en teoría también se excitarán modos de vibración más altos.
Las vibraciones inducidas por resorte ya pueden estar presentes en estados de mar bajos o moderados cuando ocurren condiciones de resonancia entre las longitudes de onda presentes en el espectro de olas y los modos naturales de la viga del casco, mientras que el azote generalmente requiere estados de mar agitado antes de que el impacto de golpe local tenga suficiente energía para excitar los modos de vibración estructural global.
La teoría hidrodinámica del resorte aún no se entiende completamente debido a la descripción compleja de las ondas superficiales y la interacción de la estructura. Sin embargo, es bien sabido que los barcos más grandes con períodos de resonancia más largos son más susceptibles a este tipo de vibración. Los barcos de este tipo incluyen buques de transporte de crudo y graneleros muy grandes , pero posiblemente también buques portacontenedores . La primera experiencia con este fenómeno estuvo relacionada con el agrietamiento por fatiga en los graneleros de los Grandes Lagos de 700 pies durante la década de 1950. Más tarde, los graneleros de los Grandes Lagos de 1000 pies experimentaron los mismos problemas incluso después de que aumentaran las especificaciones de resistencia. Los graneleros de los Grandes Lagos son típicamente barcos bastante romos y delgados (relación longitud a anchura de 10) que navegan a poco calado, lo que resulta en períodos naturales largos de aproximadamente 2 segundos. [2] Este modo puede ser excitado por ondas cortas en el espectro de olas. Se puede encontrar una descripción bastante completa de las experiencias a escala real y la literatura relevante sobre el resorte en las referencias [1] y. [3]
Los buques portacontenedores son más esbeltos, tienen velocidades de servicio más altas y tienen ensanchamientos de proa más pronunciados. También se sabe que los buques portacontenedores experimentan vibraciones de latigazo significativas ( transitorias ) debido a los impactos de proa. Los buques romos también pueden experimentar latigazos, especialmente con impactos de fondo plano en el área de proa. Sin embargo, la parte inferior de la proa rara vez sale del agua en estos buques. La vibración de los latigazos también puede aumentar la carga extrema de los buques, lo que puede provocar que los buques se partan en dos en caso de tormentas severas.
En casos extremos, la vibración puede provocar graves grietas por fatiga en detalles estructurales críticos, especialmente en mares de frente moderados a agitados con períodos pico bajos. Normalmente, las vibraciones se desencadenan con mayor facilidad por las olas en condiciones de lastre que en condiciones de carga. Lo inverso también puede ser cierto, ya que algunos barcos experimentan más viento en contra y olas en condiciones de lastre, mientras que otros barcos pueden experimentar más viento en contra y olas en condiciones de carga, por lo que vibran menos en general.
Los buques oceánicos no habían tenido este problema hasta hace poco, cuando se introdujo el acero de alta resistencia a la tracción como material común en todo el barco para reducir los costos iniciales. Esto hace que los barcos sean menos rígidos y el nivel de tensión nominal más alto.
Las especificaciones de los barcos actuales no tienen en cuenta el efecto elástico, que puede ser el factor de fatiga dominante en algunas embarcaciones.