ARQUITETURA NAVAL MÓDULO 1

ARQUITETURA NAVAL MÓDULO 1

Motivação Ao final do curso é esperado que todos saibam o que pode causar um acidente como o da foto abaixo. MV Cougar Ace Características principais: Type: Ro-Ro (Roll on Roll off vessel) Comprimento: 199m; Boca: 32m; Calado:10m; Data do acidente: 04/05/2005

Objetivos Aprender (ou relembrar) conceitos básicos de arquitetura naval; Estudar modelos analíticos para cálculo de estabilidade; Preparar para o uso de um software de estabilidade; Estudar normas e regras; Apresentar novas tecnologias.

TÓPICOS Aula 1 Terminologia Geometria Flutuabilidade Coeficientes de Forma Tabela Hidrostatica Estabilidade Estatica Curvas Cruzadas de Estabilidade Trim: proa popa, cálculo de Trim Estabilidade: Correções Mov. de Carga a Bordo Superfície Livre, Posição Virtual do CG Estabilidade Dinâmica Normas Estabilidade Avariada Novas Tecnologias

Nomeclatura e Terminologia Deslocamento (m3) Deslocamento em Massa (Toneladas) AP Perpendicular de Ré Awl Área de Linha D'água B, CB Posição do Centro de Carena BM Dist. entre o Centro de Carena e o Metacentro (raio metacêntrico) DWL Linha D'água no Calado de Projeto FP Perpendicular de Vante G, CG Posição do Centro de Gravidade GM Dist. entre o Centro de Gravidade e o Metacentro GZ Braço de Endireitamento Iwl Momento de Inércia da Área de Linha D'água (m4) Ixx, Iyy, Izz Momento de Inércia (t*m2) K Quilha KB Dist. entre a Quilha e o Centro de Carena

Nomeclatura e Terminologia KG Dist. entre a Quilha e o Centro de Gravidade KM Dist. entre a Quilha e o Metacentro LCB Pos. Longitudinal do Centro de Carena LCF Pos. Longitudinal do Centro de Flutuação LCG Pos. Longitudinal do Centro de Gravidade Loa Comprimento Total Lpp Comprimento entre Perpendiculares M Metacentro MTcm Momento para Mudar o Trim em 1cm Rxx, Ryy, Rzz Raio de Giração (m) TCG Pos. Transversal do Centro de Gravidade TP cm Toneladas por Centímetro de Imersão VCB Pos. Vertical do Centro de Carena VCG Pos. Vertical do Centro de Gravidade

A DÚVIDA DE SEMPRE: LCF Define a posição do eixo transversal sobre o qual o corpo flutuante sofre inclinações no sentido longitudinal

Geometria

Geometria

Coeficientes de Forma LBT seção mestra do calado do navio Cm = BT Awp Cwp = LB Cb = L x seção mestra do calado do navio Cb Cvp = = Cwp x L B T Cwp Cp =

Coeficientes de Forma

Exercício Considere uma barcaça de água doce (á=1000n/ m) com costados verticais apresentado abaixo: Pede-se: a) Cb; b) Cp; c) Cwl; d) Posição do centro de carena;

Flutuabilidade

Exercício Determine a relação entre os volumes imerso (Vi) e emerso (Ve) de um iceberg de densidade ρ=0.96t/m³ que flutua em água de densidade ρa = 1025t/m³; Se o corpo flutua: P=E e, portanto: Ve Vi = Vi rhoa Assim: Vi = = 14,77 Ve a

Tabelas e Curvas Hidrostáticas São curvas com várias propriedades hidrostáticas do casco, em função do calado. São muito úteis para planos de carga e descarga, movimentação de pesos a bordo e, principalmente, para os estudos de estabilidade durante o projeto.

Tabelas e Curvas Hidrostáticas WL.AR IL Área de Linha D'água Inércia de Linhra D'água As curvas ao lado são de qual tipo de embarcação? Final dos pontoons e início das colunas

Estabilidade Estática ESTÁVEL INDIFERENTE INSTÁVEL

Estabilidade Estática Posição Metacêntrica - M L1 O ponto onde a linha vertical que passa por B W se cruza com outra linha vertical (em função da W1 δθ L Z G B1 B nova linha d'água) que passa por B1. OBS: δθ L.C. 0

Estabilidade Estática M(momento restaurador) = GZ Questão: como descobrir o GZ?

Estabilidade Estática Estabilidade Inicial GZ =Gm sen Como saber o Gm? KB Bm=KG Gm Gm=KB Bm KG

Estabilidade Estática Cálculo do BM I = x y y² = y² dydx g2 g1 BM =BB1/ tan =V. g1g2/ tan V. g1g2= 1 / 2. y. ytan 4y/3 dx V. g1g2/ tan =2 /3 y³ dx y² dy=y³ / 3 I =1/3 y³ dx BM = Ι /

Exercício

Estabilidade Longitudinal Momento para mudar trim de 1cm (MTcm)

TRIM CaladoP VANTE CaladoP RÉ TRIM > 0 TRIM < 0 TRIM DE PROA TRIM DE POPA PROA AFUNDADA POPA AFUNDADA

Exercício - Semi-Sub Dimensões Pontoons retangulares (2): L=80m, B=10m, H=15m Colunas circulares (4): Lcol=30m, D=10m Espaço entre colunas (linha de centro): S=40m Calado: T=10m, KG=15m Calcular Deslocamento (m3), KB Iwt, BM GMt

Exercício - Semi-Sub Lcol T H L L=80m B=10m H=5m Lcol=30m D=10m S=40m T=10m KG=15m S y D B x

Estabilidade Estática Pequenos ângulos Metacentro M= ~ constante Ângulos maiores: Curva do metacentro é obtida como a evoluta à curva do centro de carena. Interseção da normal à curva do centro de carena com a linha de centro Metacentro Aparente N

Estabilidade Estática Incli.(graus) GZ(m) 0 0.25 0.5 1 2 3 4 5 10 25 40 55 60 75 90 0 0.06 0.13 0.26 0.51 0.76 1.01 1.26 2.48 4.01 2.69 0.69-0.04-2.24-4.83 GM GM(m) 0 14.67 14.67 14.67 14.64 14.58 14.54 14.49 14.29 9.49 4.18 0.84-0.04-2.32-4.83 14.74 GZ'(m) 0 0.06 0.13 0.26 0.51 0.77 1.03 1.28 2.56 6.23 9.47 12.07 12.77 14.24 14.74 Curvas de Restauração GZ2-GZ(m) 0 0 0 0 0 0.01 0.01 0.02 0.08 2.22 6.79 11.39 12.8 16.48 19.57 20 15 10 GZ(m) GZ'(m) 5 0-5 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Caso Especial: Estabilidade em Semi-Subs CALADOS EIXOS PRINCIPAIS DE INÉRCIA EFEITOS DO VENTO

Caso Especial: Estabilidade em Semi-Subs LINHAS DE AMARRAÇÃO FORÇA DE SUSTENTAÇÃO

Movimentação de Carga GZ=GM sen GZ=GM sen Devido a um novo peso w colocado a uma distância d do centro de linha d'água, temos: M =w. d cos M banda = M restaurador GM sen =w. d cos GM =w.d cos / sen GM =w. d /tan Experimento de Inclinação

Exercício

Curvas de Estabilidade

Curvas Cruzadas de Estabilidade Permite, para uma dada posição do centro de gravidade (CG), a determinação do braço de endireitamento em função de um ângulo de inclinação, para um deslocamento constante.

Estabilidade - Correções Variação Vertical do CG Senoidal GZ = G0Z0 G0G sen ϴ

Estabilidade - Correções Variação Horizontal do CG Cossenoidal G1Z1 = GZ G1G cos ϴ

Efeito de Superfície Livre O movimento do líquido em um tanque que está parcialmente cheio reduz a estabilidade da embarcação. Conforme o navio inclina, o centro de gravidade do líquido se desloca para o lado mais baixo, deslocando o centro de gravidade do navio para o lado mais baixo e conseqüentemente reduzindo o braço restaurador.

Efeito de Superfície Livre A inclinação do navio implica na inclinação de qualquer líquido em tanque parcialmente cheio.

Redução de Estabilidade Efeito Granel Efeito em Ondas Modificação da inércia de área: -Crista a meio navio Redução BM -Cavado a meio navio Aumento BM Içamento de Peso CG Aparente Extremidade da lança do guindaste Gerais: -Navios CB e formas em V Efeito -Navios CB e formas em U Efeito Efeito adicional: -KB (pouco)

Estabilidade Dinâmica Critério de Estabilidade IMO: International Maritime Organization CURVA DE ESTABILIDADE VENTO MOVIMENTO

Estabilidade Dinâmica ENERGIA

Normas Exemplo BV

Pausa para Cultura Geral O que é um disco de Plimsoll? TF Tropical Fresh Water F Fresh Water T Tropical Seawater S Summer Temperate Seawater W Winter Temperate Seawater WNA Winter North Atlantic

Estabilidade Avariada Avaria de Acordo com um Critério Pré-Estabelecido - GM > 0 - Banda e Trim Máximo - Comprimento Alagável - Imersão do Convés - Vazamento Máximo de Óleo - etc. Cálculo Manual: - Método de Adição de Peso - Método de Perda de Flutuabilidade Cálculo Numérico:

Novas Tecnologias Análise Dinâmica de Estabilidade Análise de Avaria no Domínio do Tempo

Perguntas?