Hidrostática de Navios

Transcrição

1 Capítulo 6 - Encalhe, Docagem e Lançamento à Água 1

2 Encalhe, Docagem e Lançamento à Água Existem várias situações que ocorrem, ou podem ocorrer, durante a vida operacional do navio que envolvem a aplicação de forças num ou mais pontos do fundo do navio. Estas forças têm efeitos negativos na condição geral do navio, pelo que interessa estudar essas situações de modo a acautelar eventuais perigos para o navio. A primeira situação deste tipo é o encalhe do navio, acidente este bastante vulgar. A segunda situação é a docagem, uma operação periódica que deve portanto ser estudada atentamente. A terceira situação é o lançamento à água, que marca o início da vida do navio e envolve uma série de cuidados que adiante se mencionarão. 2

3 Definição e Efeitos do Encalhe O Encalhe de um navio ou embarcação, geralmente acidental, consiste em tocar no fundo e ficar nele preso sem flutuar. Antigamente, procedia-se ao encalhe propositado do navio, em locais apropriados, de modo a proceder à beneficiação do fundo ou por outro motivo. O encalhe traduz-se na aplicação de uma força num determinado ponto ou área do fundo do navio. Esta força, dirigida de baixo para cima, é igual, em intensidade, à diferença entre o deslocamento do navio e a sua impulsão. Pode demonstrar-se que os efeitos dessa força poderão ser: Uma variação da imersão média. Uma variação do caimento do navio. Uma variação do ângulo de adornamento. Uma subida virtual do centro de gravidade, provocando uma variação da altura metacêntrica transversal. 3

4 Encalhe de Navios em Fundos Rochosos 4

5 Encalhe de Navios em Fundos Arenosos 5

6 Encalhe na Vertical do Centro de Flutuação - 1 Considere-se um navio que encalha num ponto da quilha situado na vertical do centro de flutuação. No momento em que o navio encalha a sua linha de água é L 1 A 1, o deslocamento é Δ 1, o centro de gravidade situa-se em G 1 e a impulsão actua no centro de impulsão, o ponto C 1. Se a maré começar a baixar, ao fim de algum tempo a nova linha de água do navio é L 2 A 2. O deslocamento e o centro de gravidade do navio mantém-se iguais, mas os calados diminuiram a vante e a ré a um bordo e a outro, de uma quantidade δc. 6

7 Encalhe na Vertical do Centro de Flutuação - 2 O volume da carena é agora menor do que antes de a maré baixar, sendo a diferença representada pela fatia de carena (assinalada a tracejado) compreendida entre as linhas de água inicial, L 1 A 1, e a linha de água final, L 2 A 2. O centro de impulsão, que é função da carena do navio, mudou assim de localização, encontrando-se agora em C 2. Para que permaneça em equilíbrio, o navio a flutuar com a linha de água L 2 A 2 apoia-se sobre o ponto de encalhe. Recebe nesse ponto uma reacção do fundo (R) igual ao peso de fluido compreendido na faixa de carena perdida (entre L 1 A 1 e L 2 A 2 ). 7

8 Encalhe na Vertical do Centro de Flutuação - 3 Para libertar o navio do encalhe seria necessário retirar de bordo um peso igual à reacção R no ponto de encalhe. Tal deve-se a que sem o peso R a bordo o navio teria um novo deslocamento, agora reduzido, que seria igual à impulsão que actua na carena até à linha de água L 2 A 2. Ou seja, o navio poderia agora flutuar livremente e, portanto, libertarse do ponto de encalhe. A reacção pode ser calculada aproximadamente usando: R = δc. D u A reacção poderia ainda ser calculada, mais exactamente, usando o GCD para retirar os deslocamentos do navio à imersão inicial,δ 1, e final,δ 2, calculando-se então R por meio de: R = 1 2 8

9 Encalhe na Vertical do Centro de Flutuação - 4 O encalhe tem também um efeito sobre a estabilidade transversal do navio. O efeito da força de encalhe R é equivalente a desembarcar um peso com o mesmo valor de R e localizado no ponto de encalhe. Uma vez que se desembarcou um peso do ponto de encalhe, o centro de gravidade do navio sobe, passando de G 1 para G 2. O centro de gravidade sobe de uma distância dada por: G G 1 2 = R. KG 1 1 R 9

10 Encalhe na Vertical do Centro de Flutuação - 5 Considere-se que um navio que se encontra encalhado num determinado ponto K se inclinou a um pequeno ângulo θ. Pode verificar-se que a impulsão é uma força vertical com valor de onde R é a força de encalhe. Fazendo o equilíbrio de momentos em torno de G para determinar o momento endireitante que actua no navio: R M e = ( R). GZ R. KG.sinθ M e = ( R). GM.sinθ R. KG. sinθ 10

11 Encalhe na Vertical do Centro de Flutuação - 6 Assim, o braço endireitante é dado por: GZ R. KG = ( GM ).sinθ R Conclui-se que: O efeito da força de encalhe é equivalente a uma subida virtual do centro de gravidade. Essa subida é por sua vez equivalente a um desembarque de um peso de magnitude R localizado na quilha. O termo entre parêntesis pode assim ser encarado como sendo uma altura metacêntrica virtual. 11

12 Encalhe na Vertical do Centro de Flutuação - 7 Também a posição vertical do metacentro transversal passa do ponto M 1 para o ponto M 2. Isto deve-se a que a altura do centro de carena se altera por virtude da passagem da linha de água L 1 A 1 para a linha de água L 2 A 2. Deve-se também a que o raio metacêntrico se altera na passagem da linha de água L 1 A 1 para a linha de água L 2 A 2. A altura metacêntrica transversal do navio, na linha de água L 2 A 2 é então dada por: GM 2 = KM 2 KG 2 = KM 2 KG 1 R. KG1 + = KM R KG1 R 1 12

13 Encalhe num Ponto Qualquer do Fundo do Navio - 1 Suponhamos agora que um navio encalhou no fundo a uma distância transversal d t da quilha (plano de mediania) e a uma distância longitudinal d f do centro de flutuação. Após algum tempo, o nível da maré desceu uma quantidade δc. Pretende-se calcular os calados finais após a descida da maré bem como a reacção no fundo. Usar-se-á, para resolver o problema o seguinte artifício: Encalha-se o navio na vertical do centro de flutuação. Translacciona-se o ponto de encalhe longitudinalmente até ao verdadeiro ponto de encalhe. Translacciona-se o ponto de encalhe transversalmente, para o ponto de encalhe real. 13

14 Encalhe num Ponto Qualquer do Fundo do Navio - 2 Os efeitos do encalhe num ponto qualquer do fundo são os mesmos que a desembarque de um peso igual à reacção R no ponto de encalhe. Assim, a dita reacção R tem o efeito de provocar uma diminuição uniforme da imersão e uma variação do caimento. A diminuição uniforme da imersão corresponde à passagem da linha de água L 1 A 1 para a linha de água L 2 A 2. A variação de caimento corresponde à passagem da linha de água L 2 A 2 para a linha de água L 3 A 3. Podemos também expressar essa variação de calado no ponto de encalhe como: c c s d d f f = i. L u pp R R. d f d c f ci =. D M L u f pp 14

15 Encalhe num Ponto Qualquer do Fundo do Navio - 3 Por outro lado, a variação do calado no ponto de encalhe é exactamente igual à descida da maré nesse ponto: onde δc é a descida da maré. Logo, sabendo quanto é a descida da maré, conseguimos saber o valor da reacção R. Os calados do navio, após a variação do nível da maré, à qual está associada a reacção no fundo R, são: c c AVf ARf = c = c AVi ARi R D u R D u R R. d f d c =. D M L R. d M u R. d + M u f f u L pp X 2. L pp L pp + X 2. L pp f f u f pp 15

16 Encalhe num Ponto Qualquer do Fundo do Navio - 4 O facto de a reacção R estar aplicada a uma distância d t do plano de mediania resulta também num adornamento. Pensando a reacção R como um desembarque de um peso à distância d t da mediania, a coordenada transversal do centro de gravidade passa a ser: O adornamento é dado por: y G y tanφ = GM R. d t = R = 1 R. d GM G t 3 ( 1 R). onde a altura metacêntrica é dada por: 3 GM 3 = KM 3 1. KG1 R 1 16

17 Desencalhe - 1 Quando um navio encalha num determinado ponto do seu fundo, haverá que tomar medidas para libertá-lo pois o navio fica sujeito à acção de vagas, o que rapidamente conduz a: Abertura de rombos, sobretudo no fundo, devido ao carregamento local da estrutura do navio. Poluição marinha devido à libertação de combustível, óleo lubrificante ou cargas líquidas. Deterioração global da estrutura do navio, entendido como viga-navio, podendo levá-lo a partir-se. Geralmente, opta-se por aguardar uma subida da maré e recorrer então ao auxílio de rebocadores. 17

18 Desencalhe - 2 Alternativamente, poderá proceder-se às seguintes operações: Desembarcar um peso igual à reacção R da vertical do ponto de encalhe, anulando assim a reacção no fundo do navio, que passa a flutuar livremente. Desembarcar um peso maior do que a reacção R de um ponto a ré do ponto de encalhe ou um peso menor de um ponto a vante do ponto de encalhe. Movimentar um peso P de um determinado ponto do navio para outro de modo a causar uma variação de calado no ponto de encalhe que seja igual e de sinal contrário, à variação de calado devida ao encalhe. Embarcar um peso P a ré do centro de flutuação que deverá fazer aumentar o calado a ré e diminuí-lo a vante, provocando uma variação de calado no ponto de encalhe que liberte o navio. Embarcar simultaneamente um peso a ré do navio e desembarcar um peso a vante. 18

19 Desencalhe mal sucedido 19

20 Docagem - 1 Docagem é uma operação periódica, às vezes forçada devido a acidente, em que o navio é introduzido numa doca-seca que é posteriormente esgotada. O navio pode também ser alado para um plano inclinado. A docagem do navio é uma operação que tem de ser realizada durante a vida operacional do navio. Destina-se a efectuar reparações e vistoria nas obras vivas do navio, as quais não podem ser efectuadas a nado. 20

21 Docagem

22 Docagem

23 Docagem - 4 A docagem pode efectuar-se quando: Seja necessário efectuar as inspecções associadas à renovação dos certificados de classificação. Seja necessário remover o fouling das obras vivas e proceder à posterior pintura do casco. Seja necessário efectuar reparações nos apêndices, no leme, no hélice ou na estrutura do casco, especialmente na sequência de acidentes. 23

24 Docagem - 5 Alguns cuidados a observar antes da docagem: Fazer um plano de docagem com as posições dos picadeiros, de modo a deixar desobstruídos os pontos não pintados na última docagem, tomadas de água, apêndices e zonas a reparar. O navio não deve ter adornamento. O navio deve ter o menor caimento possível, de preferência menos de 1% de Lpp. Todos os apêndices retrácteis devem ser retraídos. Deve determinar-se o deslocamento e posição do centro de gravidade do navio. Deve inspeccionar-se a condição de todos os tanques (sondagens). Os espelhos líquidos devem ser minimizados (tanques totalmente cheios ou vazios). 24

25 Docagem - 6 O caso que se verá corresponde à situação em que um navio entra numa doca cujos picadeiros se encontram, geralmente, na horizontal. Aquilo que anteriormente foi estudado a propósito do encalhe tem também aplicação no caso da docagem. Normalmente, no caso de uma docagem, a porção da quilha que assenta nos picadeiros (ponto de encalhe) primeiro é a zona do cadaste uma vez que os navios têm, geralmente, caimento a ré quando entram em doca e/ou caimento de traçado. Frequentemente, o plano de picadeiros tem uma pequena inclinação de modo a facilitar a docagem dos navios com caimento a ré. 25

26 Docagem - 7 À medida que o nível da água da doca seca cai devido à bombagem da água a quilha do navio entra em contacto com os picadeiros. Normalmente, a zona do cadaste é a primeira a tocar nos picadeiros. O peso suportado pelos picadeiros é, em qualquer altura da docagem, a diferença entre a impulsão no momento em causa e o deslocamento do navio. À medida que a água baixa, o declive da quilha aproxima-se do declive do plano de picadeiros. 26

27 Docagem - 8 A situação crítica atinge-se quando a força de encalhe for máxima, pois essa situação corresponde à máxima subida virtual do centro de gravidade. Essa situação ocorre: imediatamente antes de a quilha do navio assentar por inteiro no plano de picadeiros Imediatamente antes de se terem colocado os picadeiros de suporte do costado ou encolamento. Chama-se a esta fase da docagem, a Fase Crítica de Docagem. 27

28 Docagem - 9 Tal como no caso do encalhe, a força exercida pelos picadeiros no navio tem o mesmo efeito prático que um desembarque de um peso equivalente na posição onde essa força actua. O efeito da força de docagem é análogo ao efeito da força de encalhe. O efeito do desembarque de um peso significativo numa zona no fundo do navio é uma subida do centro de gravidade do navio. Resulta daí uma diminuição da altura metacêntrica do navio. Se o navio em questão tiver uma pequena altura metacêntrica, quando a flutuar livremente, no decurso da docagem poderá tornarse instável na posição direita. 28

29 Docagem - 10 Este facto ocorre entre o assentamento do cadaste e antes da colocação dos picadeiros do encolamento. Para evitar um adornamento do navio, nessa situação, devido à altura metacêntrica negativa, é desejável fazer docar o navio com um caimento o mais próximo possível do declive do plano de picadeiros. Deste modo, o navio irá baixar assentando toda a quilha sobre os picadeiros de uma só vez. Desta forma, os picadeiros do encolamento e as escoras para os lados da doca podem ser colocados em posição antes que a reacção no fundo seja muito elevada e portanto, antes de uma perda apreciável ter ocorrido no GM. 29

30 Docagem - 11 Quando o navio tiver assentado nos picadeiros, parte do seu peso é suportado pelos picadeiros e outra parte pela impulsão. À parte suportada pelos picadeiros chamaremos P e já foi referido que pode ser tratada como um desembarque de peso equivalente no ponto onde actua. Esse desembarque faz subir o centro de gravidade de: GG 1 = KG. P P ou seja, a altura metacêntrica do navio nessa posição é: G M 1 1 = KM 1 KG. P 30

31 Docagem - 12 Durante a docagem, a fase crítica da docagem ocorre quando o navio está prestes a assentar a quilha sobre o plano de picadeiros ao longo de toda a sua extensão. Se o navio tiver um caimento por ré d, em relação ao plano dos picadeiros (que pode não ser horizontal), este momento ocorre precisamente quando o navio rodou longitudinalmente para vante um ângulo correspondente a esse caimento. Esta variação do caimento resulta do momento imprimido pela força P exercida no picadeiro do extremo de ré da quilha. O valor de P será então dado por: P = X d. M P u X onde X P é o ponto de aplicação da força P. F 31

32 Docagem - 13 Um outro método mais exacto para calcular P é: 1 Calcular o deslocamento e a posição do centro de gravidade do navio a flutuar livremente antes de entrar em doca, apartir do conhecimento dos calados do navio. 2 Se o navio possuir muito caimento a ré será necessário utilizar um gráfico de carenas direitas com o correspondente caimento a ré. 3 Calcular o momento do deslocamento do navio em torno do extremo de ré da quilha (primeiro ponto de assentamento) na fase crítica da docagem. 4 Este momento é o produto da distância horizontal entre o picadeiro de ré e um ponto na vertical do centro de carena, e o deslocamento do navio. 32

33 Docagem Desenhar várias linhas de água inclinadas em relação à quilha, com o ângulo de inclinação dos picadeiros, representado deslocamentos menores do que o deslocamento inicial. Se os picadeiros não definirem um plano levemente inclinado, as linhas de água a considerar serão horizontais e paralelas à quilha. 6 Calcular a impulsão e o momento da impulsão em torno do ponto de assentamento a ré da quilha. 7 Num gráfico de forças representar em ordenadas as sucessivas imersões do navio para as várias linhas de água inclinadas e uma curva com as impulsões em abcissas. Representar o deslocamento do navio como uma linha vertical. 8 No gráfico acima, para as mesmas linhas de água em ordenadas representar uma outra curva com os momentos da impulsão em abcissas. 33

34 Docagem No gráfico dos momentos, representar o momento do deslocamento do navio como uma linha vertical. 10 A intersecção das duas linhas dos momentos projectada no gráfico das forças permite obter a impulsão do navio no instante em que o navio toca com a quilha no plano dos picadeiros ao longo de toda a sua extensão. 11 A diferença entre esta impulsão e o deslocamento do navio dá a força P neste instante. 12 Poderá então ser calculada a altura metacêntrica na fase crítica da docagem e determinado se há lugar a instabilidade. 34

35 Lançamento à Água Aspectos Gerais Um dos momentos cruciais da vida do navio é o do lançamento à água. Os navios constroem-se, em geral, em planos inclinados em direcção à água denominados carreiras de construção. O lançamento à água realiza-se, normalmente, fazendo o navio escorregar pelo plano inclinado por acção da gravidade até atingir a água. Os lançamentos à água de popa são ainda o meio mais comum de transferir um casco novo do local de construção para a água. 35

36 Lançamento à Água Aspectos Gerais O uso de docas secas para a construção de navios confina-se a navios de grandes dimensões, caso em que o lançamento à água apresenta dificuldades especiais. A utilização de uma doca seca para construir e lançar um navio à água é bastante menos comum por esta ser extremamente dispendiosa. Assim, recorre-se muito frequentemente à pela construção e lançamento à água em planos inclinados, os quais são muito mais económicos. Ocasionalmente, pequenos cascos podem ser construídos num berço e descidos para a água montados num carrinho. 36

37 Lançamento à Água Aspectos Gerais Se um lançamento à água de popa tiver lugar num rio de largura relativamente pequena, o navio terá de se deter numa curta distância. Por essa razão, é frequente ter de de se recorrer a correntes de amarração e/ou âncoras. Nesses casos, é também comum que o estaleiro tenha as suas carreiras de lançamento montadas diagonalmente em relação ao rio. 37

38 Lançamento à Água Aspectos Gerais Quando o lançamento se efectua em rios pouco largos pode ainda optar-se por lançar o navio à água lateralmente. O lançamento é, usualmente, realizado de popa porque esta é a parte da carena do navio com maior impulsão. No entanto, lançamentos de proa não são desconhecidos. O lançamento é uma tarefa complexa e delicada que envolve massas muito elevadas movendo-se distâncias relativamente longas até atingirem a flutuação livre na água. Tecnicamente, trata-se de um problema complexo de natureza dinâmica, mas para simplificar esse problema as fases mais criticas do lançamento podem ser estudadas sob o ponto de vista estático. Neste caso estaticamente consiste em considerar o navio parado em determinados pontos do percurso, onde são avaliadas as forças envolvidas através dos cálculos de lançamento. As forças envolvidas no lançamento podem causar danos estruturais ao navio ou o colapso dos arranjos de lançamento. 38

39 Lançamento à Água Aspectos Gerais Antes do lançamento são construídas as carreiras deslizantes sobre as carreiras fixas e o peso do navio é transferido dos picadeiros para estas carreiras (1, 2 ou 4 carreiras). Muitas vezes são construídas duas carreiras de lançamento paralelas à linha de centro, separadas de 1/3 da boca do navio, e localizadas por debaixo de elementos estruturais longitudinais contínuos do navio. O declive da carreira varia de 1/24 para pequenos navios até 1/12 em navios mais pesados. 39

40 Lançamento à Água Aspectos Gerais A flecha destina-se a: Proporcionar um declive cada vez mais elevado durante o lançamento, Margem contra o assentamento das carreiras, Originar uma baixa velocidade inicial, Originar uma elevada velocidade final Originar uma imersão mais elevada. O movimento do navio é impedido até ao momento desejado pelo gatilho, que no momento escolhido para o lançamento é accionado, libertando o navio. 40

41 Lançamento à Água de Popa Stern Launching 41

42 Lançamento à Água Lateral Side Launching 42

43 Lançamento à Água Lateral Side Launching 43

44 Lançamento à Água em Doca Seca Floating out 44

45 Lançamento à Água 1 O processo de lançamento inicia-se com a descida lenta do navio pelo plano inclinado. Após a entrada na água a impulsão começa a actuar no navio até que atinge um valor suficientemente elevado para rodar o navio em torno do extremo de vante do berço. Antes de se atingir esse ponto, existe ao longo da carreira uma força distribuída, constituída pela diferença entre o deslocamento do navio e a impulsão. Após esse ponto, a força concentra-se no extremo de vante do berço (brion). O navio continua entretanto a descer as carreiras até que uma de duas coisas suceda: O navio fique a flutuar livremente, o que acontece se a altura de água sobre o extremo da carreira é igual ou maior do que o calado à proa do navio. O navio inicie a saudação por o berço se encontrar sem apoio das carreiras, o que sucede se o calado do navio é superior à altura de água no extremo da carreira. 45

46 Lançamento à Água - 2 Pode dizer-se que durante o lançamento se distinguem 5 fases ou períodos perfeitamente diferenciados: Período em que o navio se encontra fora de água. Período em que a água começa a molhar o berço e o navio até que o navio começe a rodar em torno do extremo de vante do dito berço. Período em que o navio está apoiado longitudinalmente somente no extremo de vante do berço. Período em que o berço deixa de apoiar-se no plano inclinado até que entram em acção os dispositivos que prendem o navio. Período em que actuam os dispositivos que prendem o navio até que o navio pare. 46

47 Lançamento à Água - 3 Alguns problemas comuns durante o lançamento: O navio pode não escorregar por haver demasiado atrito. O navio pode, em vez de levantar a popa, escorregar em torno do final das carreiras (Despenhamento). A proa do navio, quando este roda em torno do extremo de vante do berço, pode esmagar o berço, bater na carreira e deformar-se (Rotação). O extremo de vante pode cair do extremo das carreiras se no final destas o navio não se encontrar ainda a flutuar (Saudação). O navio pode não ter suficiente solidez estrutural local para suportar as cargas associadas ao lançamento. O efeito de eventuais amarras utilizadas para parar o navio pode ser muito forte ou muito fraco. O navio pode ficar instável num determinado instante. 47

48 Lançamento à Água - 4 A primeira situação grave que poderá ocorrer é o despenhamento. Este acontecerá após G passar o extremo das carreiras, se o momento do peso em torno do ponto B for superior ao momento da impulsão em torno de B. Ou seja: W. w >. b A carga aplicada no extremo das carreiras, ponto B, com o valor de W- poderá causar o colapso das carreiras ou danos estruturais no fundo ou hélices do navio. 48

49 Lançamento à Água - 5 Em determinado momento do lançamento, a popa do navio levantase e a proa permanece assente no extremo de vante do berço, chamando-se a este movimento rotação ou levantamento da popa. A reacção será máxima no ponto A, nesse momento, e poderá causar danos estruturais no navio ou uma perda de estabilidade. Este facto deve-se a que uma força aí aplicada corresponde a um desembarque de peso que poderá colocar o navio numa situação de baixa altura metacêntrica ou, mesmo, de altura metacêntrica negativa. 49

50 Lançamento à Água - 6 Raramente se constroem as carreiras de tal modo que o navio simplesmente flutue livremente antes de chegar ao fim das carreiras. Assim, a fase final do lançamento pressupõe uma imersão transiente da proa excessiva em relação à imersão de equilíbrio, chamada saudação. Esta situação pode originar o embate da proa ou do bolbo com o extremo da carreira, com o fundo do rio ou do mar. O conhecimento da carga no extremo de vante do berço neste momento do trajecto permite estimar a queda da proa. 50

51 Lançamento à Água Cálculos de Lançamento Para investigar as posições e cargas críticas durante o lançamento é necessário calcular as curvas da impulsão, do deslocamento e dos momentos destas duas forças para várias posições do navio ao longo da carreira (curvas de lançamento). Para tal é necessário conhecer as imersões do navio à medida que este vai escorregando ao longo da carreira. Estas imersões são função do declive e da flecha da carreira. 51

52 Lançamento à Água Cálculos de Lançamento Berço Carreiras de lançamento à água Berço 52

53 Lançamento à Água Cálculos de Lançamento Os símbolos representam: T altura de água sobre o extremo das carreiras, l comprimento das carreiras, c flecha das carreiras, d declive das carreiras, f distância do extremo de vante do berço à perpendicular a vante, x distância percorrida pelo navio, L comprimento do navio entre perpendiculares, k declive inicial da quilha, h altura da quilha acima das carreiras, E distância da perpendicular a ré ao extremo da carreira, y distância do centro de gravidade a vante da perpendicular a ré, S distância percorrida pelo navio para além do extremo das carreiras. 53

54 Lançamento à Água Cálculos de Lançamento A flecha das carreiras de lançamento constitui um arco de círculo cujo raio é extremamente elevado. Assim, o raio de curvatura, é dado por: tendo em conta que c é pequeno em relação a R. 54

55 Lançamento à Água Cálculos de Lançamento A altura da carreira de lançamento, y, em relação à corda da carreira é: 4cx x y 1 l l Como y é pequeno e R é dado pela expressão acima: 4cx y 1 l x l y 4cx( l x) l 2 A rotação θ do navio para uma distância percorrida x é: θ = x = R 8cx l 2 55

56 Lançamento à Água Cálculos de Lançamento A queda abaixo da linha da corda: y ( 2R + y) = S(1 + S) 2 2Ry + y = S(1 + S) y = 2 S(1 + S) y + 2R 2R S(1 + S) 4cS y = (1 + S) 2R 2 l 4cS S y 1 l l 56

57 Lançamento à Água Cálculos de Lançamento A imersão a ré após o navio ter percorrido uma distância x, quando a perpendicular a ré está já para lá do extremo das carreiras é: d d a a 4cS S = T h + Sd + (1 + ) l l 4c S = T h + S( d + (1 + )) l l 4c 4c d a = ( T h) + S(( d + ) + S( )) 2 l l O declive após uma distância percorrida x é: 8cx θ = 2 l O caimento total é: 8cx t = L( k + θ ) = L( k + ) 2 l A imersão a vante é dada por: d d L k 8cx ) l f = a (

58 Lançamento à Água Curvas de Lançamento Os cálculos de lançamento permitem escolher uma altura de maré e arranjar o navio e as carreiras de modo a assegurar um lançamento bem sucedido. Os seus resultados são resumidos nas Curvas de Lançamento. Estas curvas representam 6 grandezas em função da distância percorrida ao longo da carreira: Deslocamento. Impulsão. Momento do deslocamento em torno do extremo de vante do berço. Momento da impulsão em torno do extremo de vante do berço. Momento do deslocamento em torno do extremo de ré das carreiras. Momento da impulsão em torno do extremo de ré das carreiras. 58

59 Lançamento à Água Curvas de Lançamento Após G ter passado o extremo das carreiras (AEW), o momento do peso em torno do ponto AEW deve ser superior ao momento da impulsão em torno de AEW para evitar o Despenhamento 59

60 Lançamento à Água Curvas de Lançamento Apartir dos calados do navio durante o lançamento, pode determinar-se as áreas seccionais do navio a partir das curvas de Bonjean. Integram-se áreas seccionais para obter o deslocamento e a posição longitudinal do centro de carena (a partir da perpendicular de ré). Os pesos do berço e da carreira são normalmente desprezados uma vez que se pode assumir que têm impulsão neutra. Para traçar as curvas de lançamento são, geralmente, feitos cálculos para 6 valores de distância percorrida x. 60

61 Lançamento à Água Curvas de Lançamento A distância máxima percorrida ocorre quando x=l e o extremo de vante do berço está prestes a sair das carreiras. Os cálculos iniciam-se imediatamente antes do ponto no qual o centro de gravidade passa sobre o extremo da carreira. A posição em que o momento da impulsão em torno do extremo de vante do berço iguala o momento do deslocamento em torno do extremo de vante do berço indica o levantamento da popa. A diferença entre a impulsão e o deslocamento do navio no momento do levantamento da popa indica a força máxima no extremo de vante do berço. 61

62 Lançamento à Água Curvas de Lançamento Máxima força no extremo de vante do berço que permite avaliar os esforços estruturais locais e a estabilidade transversal nessa fase do lançamento Máxima força vertical que permite avaliar a queda da proa na Saudação (se W=D ocorrer após x6 tal como é o caso aqui mostrado) 62

63 Lançamento à Água Curvas de Lançamento Esta força máxima permite calcular a resistência que berço e proa do navio devem possuir de modo a não sofrerem danos ou mesmo colapsarem durante o lançamento. Sabendo essa força máxima pode também calcular-se se o navio é estável ou não nessa situação. De todas estas considerações pode julgar-se se a altura de maré é adequada e se o comprimento das carreiras é adequado. É usual construir curvas de lançamento para várias alturas de maré de modo a calcular o limite mínimo aceitável de modo a não se excederem os limites de carga admissível. 63

64 Lançamento à Água Curvas de Lançamento As curvas de lançamento mostram também: o momento da impulsão em torno do extremo de ré das carreiras. o momento do peso do navio em torno do extremo de ré das carreiras. A curva do momento da impulsão em torno do extremo das carreiras deve encontrar-se totalmente acima da curva do momento do peso em torno do mesmo ponto, de modo a não ocorrer o despenhamento. A menor distância entre as duas curvas dá o menor momento contra o despenhamento em torno do extremo de ré das carreiras. 64

65 Lançamento à Água Curvas de Lançamento As curvas de lançamento mostram também o peso e a impulsão do navio como função da distância percorrida pelo navio. O cruzamento das curvas do deslocamento e da impulsão antes do extremo de ré das carreiras indica que o extremo de vante do berço não cairá das carreiras (escorregamento). Nessa situação não haverá também lugar à saudação. A diferença entre a impulsão e o deslocamento do navio no extremo das carreiras de lançamento permite também estimar a amplitude do movimento rotação a que se chama saudação. 65

66 Lançamento à Água Curvas de Lançamento Momento mínimo que impede o despenhamento 66

67 Lançamento à Água Correcção da Curva da Impulsão Nos cálculos anteriores foi assumido que as carreiras estavam em contacto completo com a quilha após o levantamento da popa, o que não é verdade. Torna-se assim necessário corrigir a curva da impulsão, obtendo a curva CD, após o levantamento da popa. Considera-se que a distância percorrida é x 6 e tomam-se momentos em torno do extremo de vante do berço. Se se assumir que as carreiras ainda estão em contacto ao longo de toda a sua extensão, o momento da impulsão será maior do que o momento do peso. O navio rodará portanto em torno do extremo de vante do berço até que o equilíbrio seja retomado. 67

68 Lançamento à Água - Correcção da Curva da Impulsão Tomando duas linhas de água arbitrárias, igualmente espaçadas, intersectando o navio no extremo de vante do berço, pode calcular-se a impulsão, o LCB e o momento de impulsão em torno de A. Pode então traçar-se o diagrama: A intersecção Z dá a linha de água de equilíbrio de modo que os momentos sejam iguais e o valor correcto da impulsão. Este cálculo deverá ser repetido para várias distâncias percorridas, originando assim a curva da impulsão corrigida, CD. 68

69 Lançamento à Água Curvas de Lançamento Curva da impulsão corrigida 69

70 Lançamento à Água bem Sucedido! 70

71 Lançamento à Água bem Sucedido! 71