Hidrostática de Navios

Transcrição

1 Programa de Cálculo de Estabilidade de Navios - AutoHydro

2 1.1 - Noções Básicas O programa de cálculo de estabilidade AutoHydro encontra-se integrado num software de integração de todo o processo de construção naval, designado por AutoShip e este programa pode ser dividido em dois módulos: ModelMaker módulo que serve para criar e editar os ficheiro de modelação geométrica do navios, designados por GEOMETRY FILES (*.GF); AutoHydro este módulo lê o ficheiro de geometria que é depois utilizados para calcular as características hidrostáticas do navio. Cada módulo do programa possui as suas janelas e um conjunto alargado de funções e comandos, os quais serão descritas a seguir.

3 1.2 - Noções Básicas O módulo ModelMaker serve para criar um novo ficheiro GF, editar um ficheiro GF existente ou ainda modificar um ficheiro GF que tenha sido criado com um outro programa, capaz de exportar um ficheiro nesse formato (por exemplo: Rhinoceros). Um ficheiro GF é apenas um conjunto de secções transversais 2D do navio e os seus atributos, os quais definem o modelo do navio. Cada conjunto de secções é definido como uma parte ("part ) que descreve uma parte particular do modelo geométrico do navio, por exemplo, o casco ( hull ) ou um dado compartimento do navio.

4 1.3 - Noções Básicas Para criar um novo ficheiro GF no Modelmaker podem utilizar-se as funções do menu Edit ou escrever-se um conjunto de linhas de comando em linguagem Modelmaker num ficheiro do tipo *.CMD, que depois é corrido neste módulo. No menu editar comece por criar uma PART e atribuir-lhe um nome e alguns atributos, tais como: um factor de lateralidade (Center, Port ou Starboard), uma classe (Displacer, Container ou Sail), conteúdo e massa volúmica. Podem ser criadas um número qualquer de partes, mas é obrigatório existir uma designada hull. Pois sem essa parte designada hull, o Autohydro não será capaz de processar o ficheiro *.GF e efectuar os cálculos pretendidos. Depois, para cada uma das partes, define-se a geometria das formas através da criação de uma componente, ou de um conjunto de componentes, às quais são atribuídos os atributos, tais como o factor de lateralidade ou a sua permeabilidade.

5 1.4 - Noções Básicas O Modelmaker tem pré-definidas algumas componentes com formas geométricas primitivas, e.g., Box, Cylinder, etc. para as quais deverão ser definidos os limites para que seja construido automaticamente o modelo. A forma da componente pode ser posteriormente alterada graficamente, ou através da edição das coordenadas dos seus pontos. Dentro de uma dada parte, um determinado componente pode ainda ser colado ( join ) a outro para formar um componente único dessa parte. Podemos também utilizar as operações: ajuste ( fit ) ou corte ( trim ), para combinar um dado componente com outro. Através de repetições destas operações de criação, modelação das suas formas, colagem e ajuste de componentes acaba por ser possível obter um modelo completo do navio: o casco, a superestrutura e os seus diversos compartimentos.

6 2.1 Utilização de Comandos Em ambos os módulos ModelMaker e AutoHydro, podemos utilizar inter-activamente as instruções que fazem parte dos menus ou os comandos escritos pelo utilizador. No ModelMaker, os comandos deverão ser agrupados num ficheiro criado com um editor de texto e gravados com a extensão "COMMAND" (*.CMD). O ficheiro de comandos é posteriormente corrido como um ficheiro de instruções e é utilizado para criar o modelo geométrico do navio. A utilização de ficheiros de comandos é uma técnica bastante conveniente para efectuar a modelação geométrica do navio porque permite efectuar, em qualquer instante, alterações ao modelo ou corrigir pequenos erros através da simples edição das linhas de comando (e depois correndo esse ficheiro), em vez de criar novamente todos os pormenores do modelo desde o seu início, tal como sucede quando se opta pelo modo inter-activo. Podemos ainda utilizar as linhas de comandos para efectuar tarefas repetidas, como é o caso da criação de vários tanques.

7 2.2 - Utilização de Comandos No AutoHydro, também pode ser escrito um grupo de comandos num ficheiro do tipo *.RUN, utilizando um editor de texto, ou escrevendo individualmente cada um dos comandos na linha de comandos dipsonibilizada para o efeito no ecrán principal. Quando se corre o ficheiro *.RUN, este ficheiro irá simplesmente instruir o módulo AutoHydro como devem ser efectuados um determinado conjunto de cálculos hidrostáticos, para um dado modelo de um navio e numa condição de carga préestabelecida.

8 2.3 - Utilização de Comandos Quando o ficheiro *.GF de modelação geométrica do navio se encontrar completo e portanto terminado, este pode ser carregado no módulo AutoHydro para se proceder ao cálculo hidrostático. Após o modelo ter sido carregado, este surge no ecrán e reflecte em cada instante a ultima condição de carregamento definida pelo utilizador. Com este módulo, o modelo do navio em equílibrio pode ser analizado de três formas distintas: Dados: Pode ser calculado: a. Imersão, caimento, adornamento Peso, centro de gravidade b. Peso(s) Imersão, caimento, adornamento c. Linhas-de-água Caracteristicas do navio

9 2.4 - Utilização de Comandos Estas tarefas podem ser efectuadas de três formas distintas: a. Escrevendo um comando (e.g., DRAFT) e os seus valores (e.g., 20a 20f) na linha de comandos do AutoHydro; b. Escolhendo esta opção nos menus do écran do AutoHydro; c. Editando e correndo estes comandos a partir de um ficheiro *.RUN. Colocando as instruções adequadas no ficheiro de comandos, podem ainda ser analizadas rapidamente um conjunto alargado de distintas condições de carregamento. O AutoHydro vai ilustrando graficamente no écran a situação actual do navio, nas três vistas disponiveis (perfil, transversal e de topo) e na janela de texto das Características Hidrostáticas do navio mostra ainda quais os valores que vão sendo calculados. Diversos relatórios com uma descrição das caracteristicas de estabilidade do navio se encontram disponíveis no menus respectivos ou escrevendo os comandos adequados. Reunindo os relatórios, pode produzir-se um caderno de estabilidade do navio.

10 3.1 - Terminologia e Conceitos Básicos Sistema de Coordenadas: Um sistema de eixos tri-axial ortonormado é utilizado. Este sistema de eixos é alinhado como os eixos do navio da seguinte forma: Origem: Ponto com coordenadas (x,y,z) = (0,0,0). Pode ser colocada num ponto qualquer do modelo. Tipicamente: a meio-navio, na linha de centro e na linha-base, com possibilidade de ser escolhida a PPAR ou a PPAV. O modelo serás posicionado relativamente ao sistema de coordenadas quando se introduzir a primeira informação sobre a geometria do casco. No entanto, o modelo pode ser deslocado posteriormente para uma nova posição. Eixos: Longitudinal (X) ao longo do comprimento do navio. Transversal (Y) ao longo da largura do navio (EB/BB). Vertical (Z) perpendicular à linha-base (Z=0).

11 3.2 - Terminologia e Conceitos Básicos Unidades: Unidades de comprimento podem ser definidas em décimais de pé (ft) ou de metro (m). As actualizações neste programa são automáticas e o utilizador poderá escolher o sistema métrico (SI) ou imperial (ES), quer no ModelMaker quer no AutoHydro. As unidades são: Unidades no Sistema Métrico Imperial Comprimento: [m] [ft] Peso/Deslocamento: [MTon] [LTon] Volume: [m 3 ] [ft 3 ]

12 3.3 - Terminologia e Conceitos Básicos Tipos e Hierarquia dos Dados: Parte é definida por um nome que a distingue dentro do modelo. Este nome terá uma extensão *.C para uma parte com simetria em relação à linha de centro, *.P para uma parte que se desenvolve para bombordo e *.S para estibordo. A parte deverá ter atribuído um determinado conteúdo, ao qual está associado um nome e uma data massa volúmica. Existe ainda uma designação de classe da parte, que pode ser: corpo flutuante ( Displacer ), compartimento ( Container ) ou uma superestrutura ( Sail ) Finalmente, a parte deverá ter um ponto-de-referência, que no caso dos tanques, que servirá para definir a condição de carregamento do tanque. Componente cada uma tem um nome e um factor de lateralidade distinto. Haverá uma permeabilidade, por defeito: de 1 para Displacers e.985 para tanques e uma referência à forma correspondente. Formas são simplesmente as coordenadas (y,z), de cada um dos pontos, de cada secção transversal, de um dado componente do modelo. Cada forma tem pelo menos duas secções transversais pelo que terá sempre um dado volume associado. Cada forma terá igualmente um nome e uma orientação. As formas encontram-se subordinadas às partes e estas por sua vez estão subordinadas ao componente.

13 4 Sequência Típica do Cálculo Um projecto em AutoHydro segue, habitualmente, as quatro etapas seguintes: 1. Modelar um casco, utlizando: a) Menus do ModelMaker; b) Ficheiro de Comandos Modelmaker; c) Digitalizando a minuta de traçado no ModelMaker; d) Um ficheiro *.GF proveniente do AutoShip. 2. Modelar a compartimentação interna do casco do navio, por exemplo: os diversos tanques e a geometria das suas sondas, utilizando o ModelMaker; 3. Modelar a superestrutura do navio e os equipamentos com elevadas área exposta, tais como gruas etc., utilizando o ModelMaker; 4. Determine as características hidrostáticas pretendidas do modelo do navio criado, utilizando o AutoHydro.

14 5.1 Exercício de Aplicação Este é um exercício introdutório ao programa AutoHydro, e no final serão propostos mais sete exercícios de aplicação para consolidar os conceitos aqui apresentados e aprendidos os métodos mais básicos de cálculo hidrostático em AutoHydro. Os objectivos deste exercício de aplicação são: Construir um batelão rectangular (40 x 10 x 5 [m]) com lançamento vertical do fundo na zona da proa e da popa (com um verdugo de 0.5 [m] nos painéis da proa e popa e uma dada inclinação do fundo desde os painéis até à quilha, ao longo de uma distância de 5 [m]; Calcular o deslocamento leve do batelão a partir de uma leitura de calados e os novos calados operativos após o embarque de um dado peso no convés. Estas tarefas serão executadas, utilizando em primeiro lugar o módulo ModelMaker e depois o módulo AutoHydro.

15 5.2 Exercício de Aplicação As tarefas a ser executadas são as seguintes: 1) Inicie o módulo ModelMaker no seu computador; 2) Crie a parte correspondente ao casco do batelão rectangular; 3) Crie a componente 1; 4) Crie a forma 1; 5) Crie a componente 2; 6) Cole as componentes 1 e 2; 7) Grave o ficheiro; 8) Inicíe o AutoHydro e determine os calados na condição de navio leve; 9) Calcule os novos calados após o embarque de um dado peso no convés; 10) Elabore e imprima um relatório.

16 6 Tutoriais de AutoHydro Este slide contém uma lista de sete tutoriais de introdução à utilização do Autohydro. Sugere-se que estes exercícios sejam elaborados individualmente e pela ordem apresentada de 1 a 7: 1) Projecto em ModelMaker utilizando os Menus disponíveis; 2) Correr o AutoHydro utilizando os Menus disponíveis; 3) Projecto em ModelMaker utilizando os Ficheiros de Comando; 4) Correr o AutoHydro utilizando os Ficheiros de Comando; 5) Modelação de um Navio utilizando os Ficheiros de Comando; 6) Elaboração de um Caderno de Estabilidade em AutoHydro; 7) Cálculos de estabilidade em Avaria no AutoHydro.