VSNT - Jaú I. Palavras Chaves: ROV, veículo submersível não tripulado, subaquático, construção naval

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1 VSNT - Jaú I Sorani, L. A. - Professor associado da Fatec Jahu - Tecnólogo em Eletricidade Amorim, A. E. - Professor associado da Fatec Jahu - Doutor em Física Kaiser, I. M. - Professor associado da Fatec Jahu - Mestre em Hidráulica e Saneamento EESC - USP - Engenheiro Civil Saito, M.S.- Professor auxiliar da Fatec Jahu - Mestrando em Engenharia Industrial pela Unesp Bauru - Tecnólogo em Construção e Manutenção de Sistemas de Navegação Fluvial. Resumo: Este artigo apresenta o VSNT - Jau I, (veículo submersível não tripulado operado remotamente), desenvolvido da Fatec-Jahu, para ser utilizado em atividades subaquáticas diversas, especialmente na Hidrovia Tietê-Paraná. O protótipo foi contruido e testado em dois ambientes, em uma piscina e no rio Tietê, na câmara da eclusa de Barra Bonita, SP. Além disso, neste artigo apresenta-se também um panorama nacional e internacional da produção de ROVs (remotley operated vechicles) Abstract: This paper presents the VSNT - Jau I (ROV) projected and constructed in Fatec-Jahu. These ROV was specially designed to operate on Tietê-Paraná inland waterway. These vehicle was tested first in a pool, and them in Barra Bonita lock on Tietê river. Besides, this paper also presents a national and interantional overview of ROV s development. Palavras Chaves: ROV, veículo submersível não tripulado, subaquático, construção naval Introdução O VSNT - Jaú I, objeto desenvolvido nesta pesquisa, é um veículo submersível não tripulado, operado remotamente via cabo, para ser utilizado em ambientes fluviais, à profundidades de até 30 metros, munido de uma câmara de vídeo que envia imagens em tempo real para um monitor na superfície, e que permite a gravação das imagens coletadas. A motivação para o desenvolvimento deste trabalho: criação de um grupo, pioneiro, de pesquisa nesta faculdade. criação de oportunidades de aplicações práticas dos conhecimentos adquiridos pelos alunos dos cursos de Navegação Fluvial. projeto e construção de um veículo submersível para operação na hidrovia Tietê-Paraná, com a qual a Fatec-Jahu apresenta um vínculo maior. Além disso esta hidrovia apresenta um crescente desenvolvimento, em função do Mercosul, com a possibilidade de construção de obras de acostagem de embarcações em portos fluviais. A escolha deste tipo de veículo foi motivada pela constatação da crescente utilização de submersíveis como instrumentos de apoio a atividades humanas,

2 principalmente em ambiente marítimo em todas as partes do mundo e, paradoxalmente, a carência deste tipo de recurso em ambientes fluviais, especialmente no Brasil. O objetivo deste veículo é auxiliar atividades subaquáticas de análise e vistoria de obras civis tais como: estruturas componentes de obras de barramento de rios, pilares de pontes, estruturas acostáveis de terminais de transbordo de carga e cabos submersos, entre outros, em ambientes fluviais, assim como analisar e vistoriar as condições do leito do rio. Permite também o apoio a pesquisas relacionadas ao meio ambiente, tais como: qualidade d água, fauna e flora subaquática. O protótipo desenvolvido é considerado um veículo standard, equipado apenas com uma câmara de vídeo. Outros acessórios podem ser acrescentados ao modelo, que variam em função da utilização que for dada ao veículo. Submersíveis: Revisão Bibliográfica A história da exploração submarina pelo homem, com a utilização de equipamentos de auxílio é bastante antiga, e segundo STEPHENS (1964) e ROSCOE (1971), suas origens misturam-se e confundem-se com lendas, e relatos possivelmente distorcidos. Segundo estes autores a primeira referência a exploração submersa com auxílio de equipamento data de 322 a.c., quando Alexandre Magno submergiu em um tonel de material não especificado com a finalidade de observar a fauna submarina, ou para inspecionar as defesas submarinas em Tiro. Existem mais referências a outras experiências, ou apenas a esboços de estudos de equipamentos auxiliares à mergulhadores, que assim como a primeira experiência acima narrada, carecem de comprovação. Ambos os autores citam esboços de um equipamento elaborado por Leonardo da Vinci, no século XVI, porém segundo estes autores, o projeto não foi testado, nem detalhado uma vez que este cientista acreditava que esta invenção seria utilizada para fins militares. A pesquisa realizada por estes autores aponta o holandês Cornelius van Drebbel como o construtor do primeiro submarino, que foi testado em 1624 no rio Tâmisa. O material utilizado era madeira, a propulsão feita com 12 remos e as juntas de vedação em couro engraxado. O lastro utilizado era água, e o mecanismo para expulsão tanto da água do lastro, como da infiltrada era operado manualmente. Este veículo submergiu à profundidade de 4,5 m. Posteriormente, em 1652, o francês Le Son desenvolveu uma embarcação, também confeccionada em madeira e impulsionada por pás, que falhou nos testes. A primeira utilização dos submersíveis para fins bélicos foi feita na Guerra da Independência dos Estados Unidos, em 1776, projetada e construída por David Bushnel. A embarcação, apelidada de Turtle, em função de seu aspecto físico, com o formato de um ovo de 2,10 m de comprimento, 2,40 m de altura e 1,20 m de largura, era construída em madeira com tiras de ferro. Tinha tanque de

3 lastro, torre de observação, tubulação para ventilação, leme e duas hélices, uma para propulsão à vante e outra para auxiliar a submersão. Destinava-se a levar e colocar uma carga explosiva no casco de embarcações britânicas ancoradas junto à costa americana. Um único tripulante locomovia o veículo através de manivelas que acionavam as hélices, posicionava o submersível sob a embarcação alvo e colocava as cargas explosivas que deveriam ser acionadas por um mecanismo de relógio. Nenhuma das tentativas realizadas logrou êxito. Em 1780, Robert Fulton constrói para Napoleão o primeiro submarino com casco metálico, o Nautilus, dotado de cargas explosivas apelidadas de torpedos. O veículo podia ficar submerso por sete minutos e percorrer 50 m, com propulsão à hélice movida à mão. Novamente, na guerra da Secessão nos Estados Unidos, tentou-se utilizar esta arma, agora denominada de David pelo exército confederado. Estes veículos tinham a forma de um charuto, com uma tripulação de nove homens, oito deles fazendo a propulsão girando um eixo, ligado à uma hélice externa na popa; a direção era dada por um leme, e era armado com um único torpedo. Um destes veículos afundou uma fragata do exército Ianque, registrando-se, desta forma, o primeiro ataque eficaz; porém a explosão também provocou avarias no submersível, com a perda do veículo e de sua tripulação. Uma outra forma de exploração submarina descrita por ROSCOE (1971) foi o desenvolvimento de trajes para mergulhadores por Augustus Siebe, no início do século XIX, na Inglaterra. Neste tipo de equipamento, escafandros, uma das maiores dificuldades é conciliar as altas pressões com algum grau de flexibilidade, que o mergulhador necessita para se movimentar. No final do século XIX, nota-se grande atividade em desenvolvimento, construção e testes de veículos submersíveis. ROSCOE (1971) chama a atenção para o submersível Porpoise, construído por Waddington, movido a eletricidade, com 2,5 metros de diâmetro e 11 de comprimento. Este veículo não utilizava sistema de lastros para imersão e submersão, mas sim hélices verticais na proa e popa. Segundo GABLER (1978), o primeiro projetista a dominar a técnica da navegação submersa controlada e que realizou-a com sucesso foi o inventor Wilhem Bauer, em meados do século dezenove em São Petersburgo. O desenvolvimento de veículos submersíveis só ocorreu após o desenvolvimento de sistemas de propulsão que não dependessem de fornecimento contínuo de ar. Estas embarcações eram movidas por motores elétricos alimentados por baterias, tendo desta forma um raio de ação limitado. Os primeiros registros deste tipo de veículo datam do final do século passado e início deste. Segundo o mesmo autor, o passo seguinte foi a construção de submarinos autônomos, ou seja, aqueles que têm condições de carregar as baterias durante a navegação emersa (ou pouco abaixo da superfície - Snorkel), e possuem um

4 sistema de propulsão específico para navegação na superfície (turbinas a vapor, motores movidos à derivados de petróleo). Esta evolução trouxe uma grande ampliação das atividades desenvolvidas por este tipo de veículo. Para efeito de classificação o autor divide as embarcações em submarinos militares e não militares, e nesta última categoria estão os submarinos mercantes e de pesquisa. A seguir, estão indicados os principais passos no desenvolvimento deste tipo de embarcação, notando-se que a mola propulsora do desenvolvimento tecnológico, via de regra esteve vinculada à fins militares. GABLER (1978) diferencia os veículos submersíveis dos submarinos de acordo com o indicado abaixo, salientando que ambos foram desenvolvidos durante a I Guerra Mundial. Veículos submersíveis - embarcações onde o intervalo de tempo necessário para passar da condição emersa para submersa é muito reduzido. Nestes veículos a navegação é realizada nestas duas condições. Submarino - teve origem nos submarinos classe R desenvolvidos pela marinha Inglesa; tem como característica uma velocidade relativamente alta e um grande alcance e autonomia. A forma de operação principal deste veículo é a submersa. Deste modo, um dos grandes diferenciais para esses dois tipos de veículos é sua forma física, pois na operação emersa o veículo é afetado pela resistência de ondas e de vento, que exigem a colocação de apêndices e formas específicas da superestrutura. Este formato, entretanto, aumenta muito a força de arrasto, quando o veículo está totalmente submerso, resultando em baixas velocidades. Já o submarino, que na sua definição, exige altas velocidades submersas, e cuja forma preponderante de operação é a submersa, exige um projeto hidrodinâmico muito eficiente. Desenvolvimento dos veículos militares Já no início da I Guerra Mundial, a tecnologia para construção e operação de veículos submersos autônomos militares (armados com torpedos) era dominada pelas principais marinhas européias. Durante esta guerra, houve um grande desenvolvimento na tecnologia de submersíveis, especialmente pela indústria bélica Alemã. No final desta guerra, essa tecnologia foi difundida entre as demais marinhas, sendo que a própria marinha alemã ficou impedida, através do Tratado de Versalhes, de construir e manter submarinos. GABLER (1978) afirma que no entre-guerras, houve o aprimoramentos das características destes veículos, aumentando a profundidade de operação em função do emprego de aços mais resistentes e da utilização de soldagem a arco elétrico. A durabilidade e a eficiência do sistema de propulsão também foram otimizadas em função dos melhoramentos nos motores diesel e nas instalações elétricas, aumentando a velocidade emersa, mas tendo pouca influência na velocidade do veículo quando submerso.

5 No início da Segunda Guerra, os submarinos eram concebidos para navegar acompanhando as frotas de superfície, e portanto sua velocidade emersa era compatível com a destas outras embarcações. Novamente, observa-se grande avanço tecnológico nos aspectos militares: aumentos da profundidade de operação, diminuição no tempo de submersão, técnicas de rastreamento para localização submersa, assim como medidas para evitar esse tipo de contato. Neste conflito foi desenvolvido uma classe diferenciada de veículo, os mini-submarinos, utilizados por todas as marinhas, e que constituíam-se praticamente de torpedos tripulados (Pitt,1975). Na etapa final da guerra, obteve-se um melhor desempenho na velocidade submersa, em função de modificações introduzidas em sua forma, resultando na redução da força de arrasto e de reforço introduzido nas instalações elétricas. O motores de alta potência desenvolvidos por H. Walter entre 1936 e 1945, que operavam submersos utilizando propulsão com queima de oxigênio, através de suprimento de oxigênio líquido. Não chegaram a ser operacionais na guerra, mas foram objeto de aperfeiçoamento no pós-guerra. O sistema de propulsão independente de ar foi viabilizado com o uso da energia nuclear pelos Estados Unidos em 1954, com o lançamento do submarino Nautilus, sendo que atualmente essa tecnologia já foi dominada pelas principais marinhas mundiais. Desenvolvimento dos submersíveis não militares mercantes e de pesquisa Durante a Primeira Guerra Mundial, foram construídos dois submarinos mercantes de 470 ton. de capacidade, o DEUTSCHLAND e o BREMEN, com o objetivo de transportar mercadorias de alto valor dos EUA para Alemanha, furando o bloqueio imposto pela Inglaterra. A partir de então não foram construídos mais veículos mercantes, apesar de terem sido feitos estudos à propulsão nuclear, que não se mostraram economicamente viáveis. O desenvolvimento de veículos vinculados à pesquisa começou na década de 50, onde destacam-se o TRIESTE e o BATHYSCAPHE TRIESTE, projetados pelo professor Piccard e seu filho, concluídos respectivamente em 1953 e 1958, que chegaram a operar a uma profundidade máxima de aproximadamente m. Contemporaneamente, os franceses desenvolveram veículos similares, batiscafos da série FNRS. Outra referência obrigatória no desenvolvimento de tecnologia e veículos para a pesquisa submarina é Jaques Cousteau, que começou seus estudos em meados da década de 30 em equipamentos individuais de mergulho e posteriormente chegou a construir pequenos submersíveis, como por exemplo o Troika, usado em levantamentos do leito marítimo (Girard 1983). A partir de então foram construídos vários submersíveis com múltiplas finalidades, tanto de pesquisa (observação e resgate), como usos militares. Os principais usos deste tipo de veículo são: observações e registros, busca e salvamento, utilização como veículo para mergulhadores, auxílio na construção e manutenção de tubulação e cabeamento no fundo, verificação e inspeção de

6 estruturas e tubulações submarinas, vistoria e manutenção de estruturas offshore, vistoria de obras civis submersas, vistorias em usinas nucleares, ativiadades ligadas à mineração e controle ambiental. Os veículos podem ser tripulados ou não; neste último caso o submersível é operado remotamente e recebe o nome de ROV (remoted opereted vehicle). Na grande maioria dos casos, a comunicação entre veículo e base é feita via cabo, mas existe também uma outra classe de veículos, onde a comunicação é feita através de sinais acústicos. São os veículos autônomos, sendo o EPAULARD um dos seus mais famosos exemplos (Girard 1983), tendo sido especialmente projetado para auxiliar atividades de mineração no fundo do mar. Outra das utilizações clássicas de veículos submersíveis no auxílio a atividades de pesquisa foram os trabalhos realizados em conjunto entre o Instituto Oceanográfico de Woods Hole e a Marinha dos Estados Unidos, na localização e observação dos escombros do transatlântico Titanic e do encouraçado Bismarck, conforme relato da National Geografic Society (1987) e (1988). O projeto de observação do Titanic contou com duas expedições, a primeira, franco-americana, para localizações, feita com o auxílio de um submersível não tripulado, munido de câmera de vídeo, refletores e sonar, capaz de operar a profundidades de 3 km. Este veículo rastreou uma região de aproximadamente 380 km 2, em 56 dias de operação. Para a exploração detalhada, na segunda etapa deste projeto, foram utilizados três veículos submersíveis, com o apoio da embarcação Atlantis II. O submersível utilizado na primeira campanha foi utilizado nesta segunda expedição apenas para fazer imagens e fotos gerais. A exploração mais detalhada foi realizada com os submersíveis Alvin e Jason Jr. O Alvin é um veículo totalmente independente, que conta com uma tripulação de três pessoas, equipado com câmeras de vídeo, responsável pela aproximação ao Titanic e pelo transporte do Jason Jr.. Este último é um veículo não tripulado controlado via cabo (60 m), de pequeno porte, capaz de explorar o interior da embarcação, fazendo e transmitindo as imagens (via cabo), através de uma câmara de vídeo móvel. Este veículo conta com 4 motores elétricos alimentados por baterias, dois deles posicionados na popa e os outros dois lateralmente. O Jason Jr. foi especialmente desenvolvido para esta missão, a um custo de 1 milhão de dólares, financiado pela marinha e construído pelo Instituto Oceanográfico de Woods Hole. MULCAHY (1983) relata a situação internacional do mercado de ROV s, indicando que o início das atividades comerciais com este tipo de veículo ocorreu na década de 70, com o crecente desenvolvimento da veículos voltados para indústria offshore de extração de gás e petróleo. BUSBY (1985) identifica a indústria offshore de extração de gás e petróleo e os grupos militares como os dois principais clientes da indústria de Rov s. O autor saliente que os Rov s voltados exclusivamente para observação são concepções ultrapassadas, e que os veículos devem ter funções operacionais específicas.

7 SEYMOUR (1994) apresenta um relato elaborado por um grupo de cientistas de diversas instituições de diferentes países (WTEC - World Tecnology Evaluation Center Panel), que foi reunido como o objetivo de levantar o estado da arte da tecnologia em veículos submersíveis e da tecnologia submarina nos países da comunidade Européia, fazendo uma análise comparativa entre os países do oeste Europeu e àqueles pertencentes à antiga União Soviética, tanto em meios acadêmicos como comerciais e militares. As conclusões apontadas por este grupo indicam que o final da Guerra Fria canalizou as inovações tecnológicas na área para aspectos mais comerciais, especialmente na prospeção e exploração de petróleo e gás, principalmente no mar do Norte. Os países pertencentes à antiga União Soviética seguiram uma linha de desenvolvimento de veículos tripulados, com uma frota significativa em termos numéricos. Apresentam limitações, quando comparados com os demais países europeus, em recursos computacionais; porém dispõem de recursos humanos altamente especializados em todas as etapas da tecnologia subaquática, além de instalações físicas apropriadas para testes, que estão sub-utilizados. Observa-se um esforço, ainda incipiente, na organização de empresas que exploram esta tecnologia com fins comerciais. Já os países pertencentes ao oeste europeu (mais especificamente a Inglaterra e França) voltaram seus esforços na elaboração de veículos não tripulados. Nestes países, a pesquisa recebe estímulo financeiro de indústrias ligadas à prospeção e exploração de plataformas offshore de petróleo e gás e da indústria pesqueira, com a crescente diminuição da participação das universidades no desenvolvimento de tecnologia em função de contenções de despesas neste setor. Como nestes países a linha mestra é o desenvolvimento de ROV s, notam-se grandes avanços no desenvolvimento de sensores e amostradores. Observa-se também grande preocupação com a autonomia dos veículos, de forma que eles possam vencer distâncias da ordem de centenas de quilômetros. Com relação à fonte de energia, observou-se um largo espectro de opções, desde as baterias chumbo-ácido, baterias Alupower (aluminum oxigen), reatores nucleares e células de combustível. Observou-se pouca preocupação com relação à hidrodinâmica, uma vez que estes veículos operam a baixa velocidade. Encontrou-se veículos com formas e dimensões muito variadas. Com relação à propulsão, nota-se um esforço no sentido de se obter formas eficientes de conversão energia/força propulsiva, buscando um aumento na eficiência/rendimento do sistema, e conseqüente aumento de autonomia. A bibliografia especializada indica, como principais empresas atuando na industria de construção de submersíveis: Slingsby Engineering Ltda. e Deacon Laboratory Autosub, na Inglaterra, Perry Tritech, AMETEK - Straza, Eastport Marine Systems, Hydro Products nos EUA e International Submarine Engineering no Canadá.

8 Na experiência nacional, podemos citar o Batiusp ou Minus, como o primeiro submersível construído no país, em 1980, pelo Instituto Oceanográfico da USP e pelo IPT, para resgate de instrumento de coleta de dados no mar. Este submersível não tem propulsão própria, sendo rebocado por cabo a partir da superfície, em uma embarcação e conta com tripulação de uma pessoa. Foi construído em aço, com visor acrílico, sensor de profundidade, sistema de lastros que controlam sua movimentação vertical e profundidade de operação de 200 m. Nada consta, na pesquisa bibliográfica realizada que estes institutos tenham construído outras versões deste tipo de veículo (Mergulho, 1997). Na iniciativa privada, a empresa Consub, especializada na fabricação de equipamentos e de veículos de exploração submarina, construiu os seguintes veículos: Portos e Navios (1986 e 1993). Mergus, com 600 kg, casco de alumínio, seis motores elétricos alimentados por baterias, profundidade de operação de 500 metros, velocidade a vante de 4 nós, dois metros de diâmetro, um tripulante, equipado com filmadora, máquinas fotográficas, sistema de iluminação e braço mecânico. Argos, submarino ST-100, veículos com a finalidade de realizar passeios de eco-turismo. Com 45 toneladas, sendo que seis delas são em baterias, motores elétricos, autonomia de 8 horas, 16 passageiros e 2 tripulantes, 11 metros de comprimento 3,7 de largura e 5,5 de altura, velocidade a vante de 3 nós. Há também referência à um projeto de desenvolvimento de ROV s pela Consub para Petrobrás para auxiliar as tarefas de vistoria e manutenção de plataformas offshore (Portos e Navios, 1986 e 1993) O único veículo desenvolvido especificamente para operção em ambiente fluvial encontrado na literatura foi desenvolvido pela Perry Tritech(1997) sendo que suas principais características deste veículo são: Profundidade de operação: 250 m Velocidade: vante: 1,8 nós ré: 1,2 nós lateral: 1,4 nós vertical: 0,75 m/s Dimensões: altura: 66 cm largura: 62 cm comprimento: 64 cm Peso: 115 kg Capacidade de carga: 15 kg Equipamentos: Câmera de vídeo e iluminação. De acordo com estas características, conclui-se que trata-se de um veículo padrão que pode receber mais acessórios. A profundidade de operação é

9 bastante elevada para ambientes fluviais, e pelas figuras apresentadas, nota-se quase nenhuma preocupação com o desempenho hidrodinâmico do veículo. Características Técnicas do VSNT Jau I O VSNT foi inteiramente construído em de fibra de vidro, por ser este material inerte à ação da água e dos poluentes geralmente encontrados nos rios. Além disto, este material é adequado por ser facilmente manipulável, permitindo agilidade e rapidez na confecção de suas partes. A estrutura do veículo divide-se em três partes: bolina, o corpo principal e a torreta, conforme figura 1. Figura 1: Arranjo geral do VSNT Jau I No corpo principal, de formato cilíndrico, destacam-se as seguintes partes: a saída do cabo por onde são acionados os sistemas de controle do submersível, o tubo de passagem do ar entre o tanque de lastro móvel e o corpo do veículo e o visor, situado na proa, por onde as imagens podem ser registradas por uma câmera de vídeo. Na popa, estão as saídas dos eixos do sistema de propulsão. Tanto a proa com a popa apresentam um formato parabolóide que colaboram no desempenho hidrodinâmico do veículo. O corpo principal tem 131,5 cm de comprimento por 40,6 cm de diâmetro. A espessura de 0,5 cm assegura que o

10 veículo submersível suporte pressões de até 4 atm, o que corresponde a 40 m de profundidade. Sua estrutura permite que se opere com segurança nesta cota. O visor é composto por uma placa de acrílico de 0,5 cm de espessura, fixada no submersível por meio de 14 parafusos que estão inseridos no corpo principal do submersível. Após a montagem dos mesmos, estes são vedados usando-se silicone para assegurar a estanqueidade. A popa é fixada ao corpo principal por meio de grampos. Um anel metálico é requerido para auxiliar na fixação destes grampos. Entre a popa e o corpo principal coloca-se um anel de borracha pouco flexível de 49 cm de diâmetro externo e 41,60 cm de diâmetro interno para que possa suportar a pressão decorrida do aperto dos grampos e colaborar na vedação. A popa tem 32 cm de comprimento e destaca-se o compartimento por onde passam os eixos dos hélices. Os dois compartimentos distam 30,50 cm e têm 10 cm de comprimento, no interior do qual é inserido o sistema de vedação do eixo. Sobre o corpo principal situa-se a torreta. Nela, há uma estrutura composta de uma armação metálica com um anel situado no topo por onde pode ser içado o veículo, possibilitando o transporte do VSNT. Na torreta encontra-se o refletor, cuja função é a geração de luz artificial para auxiliar o registro de imagens Envolvendo o submersível, existe uma armação que suporta a bolina, tendo aproximadamente 66 cm de comprimento, esta armação é fixada ao redor do corpo principal e permite o ajuste do centro de gravidade do submersível. A bolina é formada por dois semi-elipsóides com uma das bases menor que a outra e em seu interior carrega o lastro fixo e o tanque de lastro móvel. Os sistemas de lastro fixo e móvel são os responsáveis pela emersão e imersão do veículo. Esta movimentação é causada por um desequilíbrio entre a força peso e o empuxo. O lastro fixo é necessário para aumentar o peso, e o lastro móvel, constituído por uma bexiga, localizada dentro da bolina a qual pode ter seu volume aumentado quando o ar é insuflado em seu interior através de um compressor, aumentando o empuxo, e desta forma provocando um movimento ascendente; ou quando a bexiga é esvaziada, provocando a imersão do VSNT. O fluxo de ar e controlado por válvulas solenóides acionadas eletricamente. A passagem de ar entre o tanque de lastro móvel e o corpo principal é feita por meio de um tubo inserido na fibra de vidro. Dentro do submersível estão os sistemas elétricos e mecânicos do sistema de geração de imagens, de manobrabilidade, de imersão, de propulsão e de detecção de umidade. Na popa situa-se o sistema de transmissão e dos

11 motores elétricos. Junto a eles estão as válvulas do sistema de imersão e emersão e o compressor de ar. No corpo principal situam-se os dispositivos elétricos que compõe os sistemas e as baterias que fornecem energia elétrica aos sistemas. Na proa encontra-se o sistema de registro de imagens. O sistema de propulsão é composto por dois motores elétricos de corrente contínua de 12 V. A potência gerada nestes motores é transmitida aos hélices por meio dos sistemas de eixos. Os eixos são metálicos e cromados de modo a minimizar a corrosão ocasionada pela água e os poluentes nela encontrados. A vedação é feita por meio de selo mecânico. Na extremidade do eixo dispõe-se de um dispositivo denominado acoplamento elástico que minimiza as vibrações decorrentes de um alinhamento inadequado dos motores. Na extremidade oposta está fixado o hélice. O sistema de propulsão é controlado por um dispositivo elétrico que permite a regulagem da velocidade dos motores. Este dispositivo é necessário uma vez que permite a simetria na rotação dos motores. O controle de movimentação dos motores são independentes permitindo velocidades e sentidos de rotação variados. A manobrabilidade do VSNT baseia-se na independência do funcionamentos dos motores que acionam os hélices. O operador controla o veículo remotamente e as informações são transmitidas em tempo real. O operador comanda os movimentos do VSNT utilizando um painel de controle de pequenas dimensões, utilizando somente quatro comandos básicos: imersão, emersão, acionamento à vante ou à ré dos motores 1 e 2. Para movimentar o veículo, o operador conta com o auxílio de um monitor de televisão que apresenta as imagens transmitidas pelo veículo, Testes Os testes foram realizados em duas etapas. Na primeira buscou-se avaliar o comportamento geral do veículo e verificar o funcionamento de cada um dos seus sistemas. Para tanto, buscou-se um ambiente mais favorável para visualização dos testes, além de garantir um controle maior sobre as condições do ensaio. O primeiro teste foi realizado na piscina Municipal de Jaú em julho de 1997, com uma profundidade máxima de 3,90 m. Foram realizadas provas de velocidade de imersão e emersão. Velocidade a vante e a ré. Foram verificadas as condições de manobrabilidade, a estanqueidade, resistência estrutural, sistema de captação de imagens e iluminação. Velocidades encontradas: imersão 0,063±0,013 m/s emersão 0,097±0,021 m/s com os dois motores totalmente à vante 0,595±0,058 nós com os dois motores totalmente à ré 0,466±0,070 nós Manobrabilidade: apenas satisfatória, pois as diferenças de desempenho dos motores impedem sua movimentação retilínea.

12 Resistência estrutural: perfeita para a profundidade de teste. Sistema de imersão/emersão: necessidade de troca das válvulas solenóides que compõem o sistema, por não suportarem as pressões de trabalho. Sistema de captação de imagens e sistema de iluminação: funcionando dentro do previsto. Estanqueidade: verificada pequena infiltração de água, localizando-se o ponto de entrada através dos eixos dos hélices. Verificou-se que as vibrações transmitidas por estes eixos prejudicaram a eficiência dos selos mecânicos, comprometendo a estanqueidade do VSNT. Figura 2: VSNT Jau I no suporte para os testes na Piscina Municipal Na segunda etapa dos testes, realizado em outubro de 1997 na câmera da eclusa da barragem de Barra Bonita com 23 m de profundidade, buscou-se avaliar o desempenho do veículo em ambiente real após a realização das seguintes modificações: substituição das válvulas solenoídes no sistema de movimentação vertical, e introdução de uma junta elástica nos eixos dos hélices,

13 que fossem capazes de absorver as vibrações oriundas do funcionamento dos motores, sem transmití-las ao eixo e ao selo mecânico. Os resultados encontrados foram: Resistência estrutural perfeita. Sistema de iluminação funcionando a contento, sendo que a garantia de funcionamento do refletor dada pelo fabricante era de 5 metros de profundidade. O rio Tietê nesta região está muito poluído, e uma das principais dúvidas do desempenho do submersível referiam-se à profundidade do campo de visão. Constatou-se que este campo variava em função da cota, logo abaixo da superfície a visibilidade é relativamente boa, e vai decrescendo a medida que aprofunda-se, chegando ao mínimo de 20 cm. Nas regiões mais profundas a visibilidade volta a aumentar, atingindo até 60 cm. A estanqueidade nesta etapa foi perfeita, concluindo-se que as modificações introduzidas pelo eixo móvel foram satisfatórias. Porém elas diminuíram o rendimento dos motores, conforme pode ser observado nos valores de velocidade de avanço registrado. Velocidade vante: Veículo emerso: 0,2802±0,0072 nós Veículo imerso: 0,2421±0,0085 nós. Velocidade de imersão: rápida: 0,2564±0,0047 m/s - lenta: 0,1843±0,0028 m/s Velocidade de emersão: rápida: 0,1220±0,0019 m/s - lenta: 0,0988±0,0015 As velocidades de emersão das duas fases de ensaios são compatíveis entre si, o que é bastante lógico, e que estão de acordo com a velocidade de imersão encontrada no teste da segunda fase. Ficou então duvidoso o resultado encontrado na velocidade de imersão da primeira fase, que foi significativamente menor que os demais.

14 Figura 3: VSNT Jau I no deck da embarcação Anhangüera, da Capitania dos Portos de Barra Bonita, para os testes na eclusa Agradecimentos Este trabalho contou com o apoio e patrocínio dos seguintes órgãos: Consórcio Intermunicipal da Hidrovia Tietê - Paraná, Jacuzzi do Brasil, Baterias Cral, Metalúrgica Andreoni, Fundação de apoio à Tecnologia, CESP e Marinha do Brasil - Capitania dos Portos de Barra Bonita. Bibliografia Aerojet - Fiberglass - Catálogo Técnico Apelco Raytheon Eletronics - Manual de Instruções - doc. G Manual de Instrução do Equipamento Fish-finder, 29 p.

15 Busby, F. R. (1985) Rov s: Uncertain times, Stronger Commitments. Sea Technology, 26(3), mar Coraini, A. L. S. (1993) AutoCad 12 - Curso Básico e Prático. São Paulo. Cotrin, A. A. M. B. (1992) Instalações Elétricas. 3 ed. São Paulo, MacGraw-Hill. Davidson, K. S. M. (1958) Resistance and Powering. In: Rossell, H. E. & Chapman, L. B. (ed.). Principles of Naval Architecture. New York, Society of Naval Architects and Marine Engineers. p Dover Controles Pneumáticos - Catálogos Técnicos - Dover Controles Pneumáticos Ltda. Fonseca, M. M. (1989) Arte Naval - Teoria e finalidade da arte naval. 5. ed. 2 v. Rio de Janeiro. Serviço de Documentação Geral da Marinha. Gabler, Ulrich (1978) Projeto de Submarinos. Trad. de Salgado, L. R. et all (1991). 1. ed Arsenal da Marinha do Rio de Janeiro e Escritório Técnico de Construção Naval em São Paulo. Girard, D. (1983) Epaulard, a deep ocean exploration vessel. Sea Technology, 24(20), feb 1983 Harper, C. (1992) Handbook of Plastics, Elastomers and Composites. New York, MacGraw-Hill. Harvald. SV. AA. (1972) Resistance and Propulsion of Ships. New York, John Wiley & Sons. (Ocean Engineering: A Wiley Series) McCormick, M. E. & Bhattacharyya, R. ed. Hirata, K. (1991) Hidrodinâmica I; Notas de aula apostiladas - CEETEPS - Fatec-Jahu. 2v. Mulcay, M. (1983) Undersea Contractors continue to mix vehicles with divers. Sea Technology, 24(12), dez 1983 National Geografic Society (1987) Secrets of the Titanic - Vídeo elaborado sob a supervisão de Ballard, R. & Hurley, G. National Geografic Society (1988) Search for Battleship Bismarck - Vídeo elaborado sob a supervisão de Ballard, R. Mergulho (1997) O Primeiro Submersível Brasileiro. ano II, n o 17. p 65 Perry Tritech (1997) Remotely Operated Vehicles (ROV). Internet julho 1997 Pitt, Barrie (1975) org. Submarinos Alemães - a arma oculta. Rio de Janeiro, Editora Renes. (Série História Ilustrada da 2 a Guerra Mundial, 8). Pitt, Barrie (1977) org. Mini-submarinos. Rio de Janeiro, Editora Renes. (Série História Ilustrada da 2 a Guerra Mundial, 18). Portos e Navios (1986) Mergus - primeiro mergulho da tecnologia nacional. maio de 1986, p Portos e Navios (1993) Consub lança submarino. outubro de 1993, p

16 Roscoe, K. (1971) Exploração Submarina. Trad. Ferro, F.C. São Paulo, Melhoramentos/ Edusp. (Série Prisma). 157 p. Schiozer, D. (1990) Mecânica dos Fluidos. São Paulo, Araguaia/Unicamp. Seymour, R. J et all. (1994) Research Submersibles and undersea technologies in Finland, France, Russia, Ukraine and the United Kingdom. Internet março 1994 Streeter, V. L. & Wylie, E. B. (1982) Mecânica dos Fluidos; 7. ed. Trad. Sanches, M. G. São Paulo, McGraw-Hill. Stephens, Ec. C. (1964) Os Submarinos. Trad. Barreira, F. Lisboa, Editorial Verbo. 54 p. Zacuzzi do Brasil Ind. e Com, LTDA - Catálogos comerciais e técnicos do refletor subaquático RB12 série QB - 12 v