Resolução do exame de Hidrostática de Navios 2º Época 2016/2017

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1 Resolução do exame de Hidrostática de Navios 2º Época 2016/2017

2 1. Dados do problema: ρsw = t/m3 Densidade da água salgada g = m/s2 Aceleração gravítica L = m Comprimento da doca Bmax = m Boca máxima da doca Bint = m Boca interior da doca HD = m Pontal da doca HL-BB = m Altura dos tanques laterais BC-BB = m Largura dos tanques centrais BC = m Largura do tanque central Cmax = m Calado máximo ρsw = t/m3 Densidade da água salgada DWT = t Peso dos consumíveis LPP = m Comprimento entre perpendiculares do navio B = m Boca do navio H = m Pontal do navio Cm = m Calado médio do navio a) Calcule o peso leve da doca PA = PH = 0.0 Pa Pressão hidrostática nos pontos PB = PC = PC-D Pa Pa Pa PD = Pa PE1 = Pa PE2 = Pa Δ = t Deslocamento com calado de m P = t Peso da água de lastro PL = t Peso Leve da doca b) Verifique se a doca é estável na condição apresentada na Figura 1. BL-BB = 5.7 Largura do tanque lateral VCB = m Centro de carena vertical 1/2xIxx = m4 Momento de inércia da flutuação yf= Centro transversal de flutuação 1/2xAf= m2 Área da figura de flutuação 1/2xIxx m4 Momento de inércia da flutuação em torno de y=0 Ixx m4 Momento de inércia total V = m3 Volume de carena CMT = m Raio metacêntrico KGmax = m Valor máximo da altura do centro de gravidade V [m3] z [m] MZ [m4] V1 (c<6.5m) V2 (c>6.5m) Total

3 c) Calcule os calados da doca flutuante a bombordo e estibordo quando o peso é elevado, pela grua na situação representada na figura P = t Peso hgrua = m Altura da grua yp = m Posição transversal do peso hp = m Posição do peso acima do convés hbw = m Nivel de água desembarcado dos tanques de lastro KG = m KG da doca VBW = m3 Volume de água de lastro desembarcado Δ1 = t Deslocamento após desembarque de água δi1 = m Sobre imeersão após deslastrar C1 = m Imersão antes de levantar o peso zbw = m Zg da água de lastro desembarcada KG1 = m KG antes de levantar o peso TPC = t/cm Deslocamento unitário δi2 = m Sobre imersão devido ao levantamento do peso C2 = m Imersão após levantamento do peso KG2 = m KG após levantar o peso Δ2 = t Deslocamento após embarque do peso 1/2xIxxT = m4 Momento de inércia de cada tanque central δkgfsm = m Correção devido aos espelhos líquidos KG2corr = m KG corrigido CM2 = m Raio metacentrico após levantar o peso KC2 = m KC após levantar o peso GMT2 = m GMt após levantar o peso yg2 = m Yg após levantar o peso Tan(θ) = Tangente do ângulo θ = Ângulo de adornamento CBB = m Calado a BB CEB = m Calado a EB V [m3] z [m] MZ [m4] V1 (c<6.5m) V2 (c>6.5m) Total

4 2. Dados do problema: LPP = m Comprimento entre perpendicualres do navio B = m Boca do navio D = m Pontal do navio T = m Calado imersão de verão Δ = t Deslocamento à imersão de verão a) Verifique se o navio à imersão de Verão, com o centro de gravidade localizado a 12.0 m acima da linha base, cumpre com o critério de estabilidade da IMO A749, considerando o momento inclinante devido à ação do vento igual a 3444 t.m: KG = m Centro de gravidade vertical do navio MVento = 2500 t.m Momento devido à ação do vento GZVento = m Braço inclinante devido à ação do vento θ [ ] KN [m] sen θ [ ] GZE [m] T R S2 R S1 R cos θ [ ] GZI [m] GZE-GZI [m] Somas GMT = m -> Cumpre Altura metacêntrica transversal θmax = > Cumpre Ângulo de estabilidade máxima GZmax = m -> Cumpre Braço máximo de estabilidade u0-30 = m.rad -> Cumpre Área abaixo da curva GZ até aos 30 u0-40 = m.rad -> Cumpre Área abaixo da curva GZ até aos 40 u30-40 = m.rad -> Cumpre Área abaixo da curva GZ entre os 30 e os 40 θvento = > Cumpre Ângulo máximo estático devido à ação do vento b) Calcule a posição do ponto de encalhe em relação à perpendicular de ré e a força de encalhe neste ponto. C0 = m Calado isocarénico antes do encalhe CM-AR = m Calado nas marcas de ré CM-AV = m Calado nas marcas de vante CEB-AM = m Calado a meio a estibordo CBB-AM = m Calado a meio a bombordo xm-ar = m Posição das marcas de calado de ré xm-av = m Posição das marcas de calado de vante. Calados nas perpendiculares após o encalhe: d1 = m Caimento após o encalhe tan(d1) = Tangente do caimento após o encalhe CAR = m Calado a ré após o encalhe CAV = m Calado a vante após o encalhe CM = Calado a meio navio após o encalhe. Sobreimersão no centro de flutuação: fint1 = Fator de interpolação para o calado a meio navio no GCD xlcf = m Posição do centro de flutuação para o calado a meio navio CLCF = m Calado isocarénico δilcf = m Sobreimersão no centro de flutuação

5 . Reação no ponto de encalhe: fint0 = Fator de interpolação para o calado isocarénico antes do encalhe TPC0 = t/cm Deslocamento unitário antes do encalhe R = t Força de reação no ponto de encalhe. Posição longitudinal do ponto de encalhe: MCT1 = t.m/cm Momento de caimento unitário após o encalhe d1 = δd = m Variação de caimento provocado pelo encalhe MI= t.m Momento inclinante em torno de LCF provocado pela força de encalhe LCF1 = m Centro de flutuação longitudinal após o encalhe xe = m Posição longitudinal do ponto de encalhe. Posição transversal do ponto de encalhe: tan(θt) = Tangente do ângulo de adornamento KG1 = m Altura do centro de gravidade após o encalhe KMT1 = m Altura do metacentro transversal após o encalhe GMT1 = m Altura metacêntrica transversal após o encalhe δyg = m Variação do centro de gravidade transversal após o encalhe ye = m Posição transversal do ponto de encalhe c) Calcule quanto teria que subir a maré para que o navio voltasse a flutuar.. Variação de calado no ponto de encalhe devido ao encalhe: CE0 = C0 = m Calado no ponto de encalhe antes do encalhe CE y=0 = m Calado no ponto de encalhe após o encalhe δce = m Variação de calado no ponto de encalhe devido ao encalhe δzmaré = m Subida da maré para compensar a variação de calado no ponto de encalhe

6 3. Dados do problema: Lpp = B = D = T = Δ = ρsw = m m m 7.74 m t t/m3 LT = BT = HT = 10 m 8 m 11 m XGT = m YGT = m KG = m a) Calcule pelo método da perda de impulsão o ângulo de adornamento após o alagamento do porão, sabendo que este tem uma permeabilidade de 0.6. μ = Permeabilidade do tanque TPC = t/cm Deslocamento unitário Af = m2 Área total da figura de flutuação Aa = m2 Área alagada Ai = m2 Área intacta Va = m3 Volume alagado δif = m Sobreimersão isocarénica CMT0 = Raio metacêntrico transversal antes do alagamento Ixx0 = m4 Momento de inércia total inicial em torno de y=0 Ixx0T = m4 Momento de inércia do tanque em torno de y=0 Ixxi m4 Momento de inércia intacto em torno de y=0 δyf = m Variação transversal do centro de flutuação Ixxf = m4 Momento de inércia intacto em torno do yf CMT1 = m Raio metacentrico tranversal após alagamento T1 = m Calado isocarénico após alagamento VCB1 = m Centro de carena vertical após alagamento GMT1 = m Altura metacêntrica após alagamento TCB1 = m Centro de carena transversal após alagamento Tan(θ) = Tangente do ângulo de adornamento θ = Ângulo de adornamento b) Calcule os calados nas perpendiculares pelo método da massa adicionada. 1ª 2ª 3ª ht [m] = Nível de água do tanque MA [t] = Massa adicionada Δ1 [t] = Deslocamento após embarcar a massa adicionada fint = Fator de interpolação para o deslocamento TPC [t/cm] = Mdeslocamento unitário δif [m] = Sobreimersão isocarénica MCT [t.m/cm] = Momento de caimento unitário LCF [m] = Centro de flutuação longitudinal Mi [t.m] = Momento inclinante com espelhos líquidos δd [m] = Variação de caimento devido ao momento inclinante δit [m] = Sobreimersão no tanque devido ao caimento hext [m] = Nivel de água do tanque medido no exterior Cext [m] = Calado exterior no centro de flutuação do tanque Cext - hext [m] = Diferença de calados CAR = m Calado a ré CAV = m Calado a vante

7 d) Devido a limitações de espaço no convés apenas foi possível mover o peso longitudinalmente ficando o navio com o ângulo de adornamento devido ao alagamento. Calcule a quantidade que água que é necessário retirar dos tanques L-BB da doca seca flutuante para que a doca adquira o mesmo angulo de adornamento do navio. Tan(θ) = Tangente final do adornamento que a doca tem que atingir KGDoca = m Centro de gravidade vertical da doca já corrigido com os espelhos líquidos KMT Doca = m Altura do metacentro da doca GMT Doca = m Altura metacêntrica da doca δyg Doca = m Variação do centro de gravidade transversal para atingir a tangente requerida P = t Peso de água que é necessário retirar aos tanques de lastro δi = m Nivel de água que é necessário baixar nos tanques