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Porto, novembro de 2014

A Engenharia Mecânica nos Transportes Marítimos:

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA

Trabalho Realizado pela equipa 1 da turma 1M02:

Ana Camões de Araújo n.º: 201 404 094

Ana Margarida Ervalho Azevedo n.º: 201405 706

Ana Sofia Touguinha Machado n.º: 201403 649

Ernesto António Morais Romano n.º: 201 404 532

João Pedro da Silva Rocha n.º: 201 405 199

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Projeto FEUP

1

Equipa 1 - Turma 1M02

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Curso de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

A Engenharia Mecânica nos Transportes Marítimos

A Artilharia Naval na Segunda Guerra Mundial

Trabalho realizado no âmbito da unidade curricular “Projeto FEUP”

Professora Coordenadora: Teresa Duarte

Supervisores:

Professora Ana Reis

Engenheiro João Duarte

Monitor: Carlos Ribeiro

Autores: equipa 1 da turma 1M02

2014/2015


Projeto FEUP

2


RESUMO

O presente trabalho procura abordar tópicos relacionados com a

artilharia naval na época da Segunda Guerra Mundial, segundo a perspetiva

de vários estudantes do primeiro ano de engenharia mecânica.

Portugal, outrora na frente do desenvolvimento marítimo, encontrava-se

à parte da evolução das potências como a Alemanha, os Estados Unidos e a

Inglaterra, não tendo participado ativamente na guerra. Assim, o trabalho

incide-se em países estrangeiros.

Ao longo do trabalho são apresentadas notas históricas relativas à

Segunda Guerra Mundial, mais particularmente relativas à evolução da

tecnologia e ao papel da artilharia naval. É, também, abordado o papel dos

submarinos e dos navios na guerra. Esses subtópicos são ilustrados com um

exemplo de um tipo de submarino e de navio específico. Além da mecânica

envolvida na construção e funcionamento dos meios de transporte e seus

componentes são, também, referidos fundamentos físicos básicos que

suportam a viabilidade de tais fenómenos.

1


Projeto FEUP

3


Agradecemos a todos os que

nos ajudaram durante

a conceção do nosso trabalho

contribuindo, para o mesmo, com

apoio, ideias, conselhos e experiências.

2


Projeto FEUP

4


ÍNDICE

Lista de figuras 4

Glossário 5

Introdução 6

I Papel da artilharia naval na Segunda Guerra Mundial 9

II Os Submarinos

i) Generalidades 11

ii) Exemplo específico - U-Boat tipo XXI 16

III Os Navios

i) Generalidades 21

ii) Exemplo específico - HMS Hood (51) 22

IV Fundamentos Físicos envolvidos na navegação 25

Conclusões 27

Referências Bibliográficas 28

Anexo 32

3


Projeto FEUP

5


LISTA DE FIGURAS E TABELAS

Figura 1 – Detetor acústico – página 10

Figura 2 – Sala de controlo por radares - página 10

Figura 3 – Funcionamento do submarino à superfície – página 15

Figura 4 – Funcionamento do submarino quando submerso – página 16

Figura 5 – U-Boat tipo XXI – página 16

Figura 6 – Diagrama do U-Boat tipo XXI – página 16

Figura 7 – MAN M6V 40/46 (motor a diesel presente no U-Boat tipo XXI) – página

19

Figura 8 – Snorkel articulado – página 19

Figura 9 – Periscópio – página 20

Figura 10 – SSW GU 365/30 (tipo de motor elétrico presente no U-Boat tipo XXI) –

página 20

Figura 11 – Estaleiro naval japonês – página 21

Figura 12 – MKVI4 – página 23

Figura 13 – Torpedos – página 24

Figura 14 – Radar 284M – página 24

Figura 15 – Descida do submarino – página 25

Figura 16 – Subida do submarino – página 26

Tabela 1 – Características de 5 submarinos – página 12

Tabela 2 – Tipos de baterias produzidas pela AFA entre 1935 e 1945 – página 14

Tabela 3 – Características do aço – página 17

4


Projeto FEUP

6


GLOSSÁRIO

Snorkels - são uma invenção Holandesa que caiu nas mãos da marinha

Alemã em 1940 que, contudo, ignoraram o seu potencial. Nas versões

primitivas, o aparelho, consistia num tubo que recolhia ar do exterior e

libertava gases de escape e numa válvula que impedia a água de entrar

quando o U-Boat submergia. É de extrema importância visto que permitia a

utilização dos motores diesel mesmo quando debaixo de água. Esta

capacidade constituiu numa vantagem tática pois permitia aos submarinos

da marinha alemã maior velocidade, alcance e a capacidade de passar

despercebidos aos radares inimigos, visto que ainda ninguém estava a par

destas possibilidades da frota alemã.

Torpedeiro – embarcação naval de reduzidas dimensões e cuja velocidade

permitia lançar torpedos contra navios de maiores dimensões.

Torpedo - projétil com propulsão, de trajetória definida cuja função é explodir

no casco dos navios.

Mina - objeto explosivo normalmente estacionário que é ativado pelo toque,

por exemplo, de uma embarcação.

Periscópio – aparelho ótico destinado a transmitir imagens de objetos

inacessíveis pela visão direta do observador.

5


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7


INTRODUÇÃO

O tema atribuído foi: A Engenharia Mecânica nos Transportes Marítimos

e o subtema escolhido para o presente relatório foi: A Artilharia Naval na

Segunda Guerra Mundial.

Assim sendo, o presente trabalho foi realizado com os objetivos de:

Compreender o contexto histórico e tecnológico vivido na Segunda

Guerra Mundial;

Estudar as bases da mecânica dos transportes marítimos;

Abordar especificamente dois meios de transportes marítimos utilizados

na época;

Refletir acerca da evolução da mecânica no período de guerra.

O século XX ficou marcado por períodos negros de guerra mas também

pela inovação científica. Apareceram novas teorias, como a mecânica

quântica e a relatividade geral, que revolucionaram os pensamentos que o

Homem tinha em relação a si próprio e, também, acerca do universo. Foi assim

que nasceu a Big Science (a grande ciência)1. As nações mais poderosas e as

grandes companhias industriais compreenderam a importância que a ciência

poderia ter. Procuraram assim reunir grandes números de cientistas de forma a

criar investigações significativas e ambiciosas. Dada esta preocupação ter

sido dos mais poderosos, o financiamento foi muito grande e os instrumentos

ao serviço dos cientistas foram fornecidos em grande quantidade. Foi, assim,

possível atingir objetivos marcantes como a “conquista da Lua”, a descoberta

de partículas elementares ou desenvolvimentos relativos ao ADN. Contudo, o

acontecimento mais significativo da Big Science foi também o mais negativo,

quando no verão de 1945 foram lançadas as bombas atómicas sobre

Hiroshima e Nagasaki (cidades japonesas).

1 1. Fraioli, Luca. (2001). “História da Ciência e da Tecnologia – O século da Ciência”. Hiperlivro

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8


As guerras surgem como uma extensão da atividade política e

baseiam-se no conceito “might is right” (ou lei do mais forte)2. São muitas as

pessoas que consideram admissível que os “mais fortes” dominem os “mais

fracos”. Estes princípios provocam um uso desregrado e frequente das forças

militares. Há também que considerar a tentativa secular de dividir o mundo

entre “eles e nós”3.

““O dia do ataque é fixado para 1 de setembro de 1939, hora 4h 45

mins..” Assim está redigida a diretiva n.º1, que, no dia 31 de agosto de 1939, dá

a ordem para a invasão da Polónia, que vai provocar o envolvimento da

Europa na guerra.”4

No caso particular da Segunda Guerra Mundial, ao contrário do que

Hollywood e os estúdios britânicos de Pinewood procuram relatar, esta guerra

foi mais do que uma guerra entre a Grã-Bretanha e a Alemanha na Europa e

entre os Estados Unidos e o Japão no Oceano Pacífico. O que despoletou a

guerra foi a expansão da Alemanha Nazi, que se estendeu ao Império

Britânico e à União Soviética, acabando também por atingir o Norte de África.

Estes acontecimentos começaram na década de 1930. Em 1941 os Estados

Unidos entraram na guerra no Pacífico e na Ásia acabando por reforçar o

estado de violência já existente entre o Japão e a China.

Esta foi uma guerra moderna mas a sua principal característica foi ter

sido travada em terra, nos mares e nos céus. Isto só foi possível graças à

utilização do petróleo (que permitiu a “exploração” dos céus) e aos

desenvolvimentos da ciência que permitiram melhores submarinos e barcos

2 2. Abbott, Chris. (2010). “21 Discursos que mudaram o mundo”(parte II). Bertrand Editora

3 2. Abbott, Chris. (2010). “21 Discursos que mudaram o mundo”(parte II). Bertrand Editora

4 3. Astier, Clarisse et al. (1997). “Memória do Mundo – das origens ao ano 2000” (páginas 545, 548, 556, 557 e

560). Círculo de Leitores.

7


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9


em relação aos utilizados na Primeira Guerra Mundial. Certos aspetos foram

aperfeiçoados como, por exemplo, os motores de turbinas a vapor.

O desembarque de 6 de junho de 1944 constituiu a maior operação

anfíbia de todos os tempos. A nível naval a frota era constituída por cerca de

3 000 canhões, 500 navios de guerra (sete couraçados modernos, 23

cruzadores e 148 contratorpedeiros). Foi uma mega operação para iludir e

vencer os alemães.

A exploração naval dos mares envolveu preocupações relacionadas

com a engenharia nomeadamente o desenvolvimento de máquinas

marítimas, a preocupação com a arquitetura naval e mapeamento oceânico.

A construção de navios, em tempo de guerra, teve de ser acelerada

tendo aumentado rapidamente o desenvolvimento de certos processos de

produção. O tempo médio de construção tornou-se de aproximadamente 70

dias (55 de construção e 15 de acabamentos, armamento e testes no mar).

8


Projeto FEUP

10


I - PAPEL DA ARTILHARIA NAVAL NA SEGUNDA GUERRA MUNDIAL

As nações envolvidas na Segunda Guerra Mundial procuraram, através

da tecnologia, desenvolver sistemas de defesa. Todas estas necessidades

foram satisfeitas a fim de provocar morte e destruição. Grande parte das

descobertas foram mantidas em sigilo sendo apenas utilizadas para fins

militares. Contudo, quando a guerra terminou, estas tecnologias foram postas

ao serviço da sociedade.

Com a entrada dos Estados Unidos na guerra foi necessário transportar

uma maior quantidade de combustíveis pelo que foram precisos barcos para

fazer tais travessias. Inicialmente, foram adaptados alguns já existentes mas as

condições de segurança no transporte não eram as melhores, levando a que

a produtividade das viagens fosse menor. Uma classe de navios, os Liberty,

tinham sido idealizados e construídos para o período de guerra. Começou por

só existir a variante Collier (especializado no transporte de carvão) mas face às

necessidades deu-se a construção de outra “gama” de navios Liberty. Além

de pequenas diferenças em termos de segurança, os navios petroleiros

distinguiam-se dos restantes por procurarem passar despercebidos. Caso

fossem identificados como navio-tanque (navio de carga líquida) seriam alvos

importantes pois quando atacados impediam a carga de chegar a tempo,

dificultando operações. Os Liberty representam apenas um exemplo deste tipo

de navios, pois existiam outros equivalentes.

Por outro lado, as dimensões reduzidas dos aviões permitiram a

construção de porta-aviões muito eficazes, verdadeiras fortalezas flutuantes

capazes de levar para qualquer ponto da terra dezenas de aviões de

combate dispostos a aterrar e a descolar. Contudo, os enormes porta-aviões,

tornaram-se muito débeis por serem facilmente detetados pelo inimigo.

Face a estes acontecimentos e sendo os detetores acústicos (Figura 1)

muito pouco precisos e bastante falíveis, tornou-se imprescindível a invenção

do radar (Figura 2). O seu princípio é bastante simples: uma antena emite

ondas eletromagnéticas e uma outra recebe as que são refletidas por objetos

metálicos. Através do estudo da onda refletida consegue-se determinar a

posição do objeto metálico que refletiu as ondas. Nas mãos dos aliados foi

9


Projeto FEUP

11


crucial para deter a aviação alemã. Ainda hoje é utilizado para o controlo do

tráfego aéreo e naval. E os princípios que estão na sua base contribuíram para

o forno micro-ondas, por exemplo.

Figura 1: Detetor Acústico (*4) Figura 2: Sala de controlo por radares (*5)

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II - OS SUBMARINOS

i) Generalidades

Dentro dos submarinos utilizados na Segunda Guerra Mundial, os

alemães U-Boats são os que deverão ter causado maior impacto. A sua

presença na Batalha do Atlântico foi fulcral para a ofensiva alemã e revelou-

se como um dos maiores obstáculos para a Grã-Bretanha, tendo Winston

Churchill até admitido que esse foi o único momento em que pensou na

rendição.

Devido ao tratado de Versalhes os alemães ficaram impedidos de se

restituírem de novos submarinos. Mesmo assim, os alemães, continuaram a

deixar a sua marca na área vendendo designs a outros países. Por volta de

1932, sobre o comando de Adolf Hitler deu-se inicio o rearmamento secreto da

marinha alemã.

Cinco tipos de submarinos que fizeram parte do rearmamento:5

a) Os de 500 a 700 toneladas, utilizados em zonas marítimas;

b) Os de1 000 toneladas, utilizados no oceano;

c) Os U-cruisers de 1 500 toneladas;

d) Os submarinos costeiros, de 250 a 500 toneladas;

e) Os submarinos de colocação de minas, de 250 a 500 toneladas.

A tabela 1 caracteriza outros 5 exemplos de submarinos de extrema

importância nas batalhas da Segunda Guerra Mundial.

5 6. Military Factory. 2014. Acedido a 01-10-2014. Última atualização 30/09/2013.

http://www.militaryfactory.com/ships/detail.asp?ship_id=Type-IX-Uboat

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Tabela 1: Características de cinco submarinos6

TIPO IX U-Boat VII U-Boat XXI U-Boat XXIII U-Boat U-boat U-

25 (Tipo IA)

País origem Alemanha Alemanha Alemanha Alemanha Alemanha

Início de

Produção 1938 1936 1944 1944 1936

Tripulação

(tripulantes)

48 44 57 14 45

Comprimento

(metros)

76,72 66,48 76,75 34,14 72,51

Massa

(toneladas)

1232 871 1819 256 982

Motores

2 x MAN

M9V40/46

9-cilindros

motores

diesel; 2 x

SSW

GU345/34

motores

elétricos

2 x

motores

diesel; 2 x

motores

elétricos

2 x MAN

M6V40/46KBB

9-cilindros

motores diesel;

2 x SSW

GU365/30

motores

elétricos; 2 x

SSW GU365/30

motores

elétricos

silenciosos

1 x MWM

RS134S 6-

cilindros

motor

diesel; 1 x

AEG

GU4463-8

motor

elétrico; 1 x

BBC

CCR188

motor

elétrico

2 x MAN

M8V40/46

8-cilindros

motores

diesel; 2 x

BBC GG

UB720/8

motores

elétricos

6 7. Military Factory. 2014. Acedido a 01-10-2014. Última atualização 30/09/2013.

http://www.militaryfactory.com/ships/detail.asp?ship_id=Type-XXIII-Uboat

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Projeto FEUP

14


Velocidade

Superfície

(mph)

21 21 18 12 21

Velocidade

Submergido

(mph)

9 9 20 14 10

Alcance

(km)

25001 15747 28699 2503 14629

Armamento

6 x 533mm

lança-

torpedos,

22

torpedos;

1 x

105mm/45

deck gun

1 x 37mm

canhão

anti-aéreo

1 x 20mm

canhão

anti-aéreo

5 x 533mm

lança-

torpedos,

14

torpedos;

1 x 88mm

deck gun

1 x 37mm

canhão

anti-aéreo

2 x 20mm

canhão

anti-aéreo

6 x 533mm

lança-

torpedos, 23

torpedos

4 x 20mm ou 4

x 30mm

canhões anti-

aéreos

2 x 533mm

lança-

torpedos, 2

torpedos

6 x 533mm

lança-

torpedos,

14

torpedos;

1 x 105mm

deck gun

1 x 20mm

canhão

anti-aéreo

Assim, em Kiel na Deutsche Werke, começou a construção dos novos U-

Boats da marinha alemã (Kriegsmarine). Vários modelos foram adotados e

subsequentemente alterados e desenvolvidos em novos modelos até

culminarem em designs de maior sucesso.

A Akkumulatoren Fabrik Aktiengesellschaft Berlin-Hagen (AFA), mais

conhecida como VARTA Batterie AG depois de 1962 era a única produtora de

baterias para os U-Boats da Kriegsmarine, sendo a sua fábrica situada em

Hagen. Com o recomeço da sua atividade na área dos submarinos a AFA

aumentou exponencialmente a sua produção atingindo o seu pico, forçando

à abertura de novas fábricas em Hanover, Posen e Vienna. Durante 1942-1944

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Projeto FEUP

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a AFA tinha objetivos mensais de produção de 50 U-Boats e de 1000 baterias

para torpedos, sendo assim um dos pontos mais importantes da indústria de

armamento alemã. A preparação para a guerra, em termos de criação de

baterias começou aproximadamente em 1935. Desde essa data até 1945

foram produzidas os tipos de baterias indicadas na Tabela 2.

Tabela 2: Tipos de baterias produzidas pela AFA entre 1935 e 19457

Tipo I

124 células 36 MAK 740 (9260 Ah)

Tipo s II A-D

62 células 36 MAK 580 (7160 Ah)

62 células 44 MAL 570 (8380 Ah)

Types VII A-F

124 células 27 MAK 740 (6940 Ah)

124 células 27 MAK 800 (8480 Ah)

124 células 33 MAL 800 (9160 Ah)

Tipo IX - C

124 células 36 MAK 740 (5650 Ah)

124 células 44 MAL 740 (11300 Ah)

Tipo IX D

248 células 44 MAL 740 (22600 Ah)

Tipo XB

248 células 33 MAL 800 (18220 Ah)

Tipo XIV Milchkühe

124 células 28 MAL 1000 (12000 Ah)

Walter - U-boat V 80

62 células 26 MAL 570 (3240 Ah)

Walter - Tipos 201 - 202

62 células 17 MAL 570 (2450 Ah)

Walter - Tipo XVII

62 células 26 MAL 570 (3240 Ah)

Tipo XXI Electric Boats

372 células 44 MAL 740 (33900 Ah)

Tipo XXIII Electric Boats

62 células 2x21 MAL 740 (5400 Ah)

Quando os submarinos se encontram submersos, as baterias são as suas

únicas fontes de energia, sendo que normalmente os motores a diesel não

podem funcionar em profundidade (sendo motores de combustão interna

necessitam de ar para funcionarem e este só é obtido se forem instalados

7 8.(sem autor identificável). Acedido a 16/10/2014. Última atualização fevereiro de 2013

http://www.lasegundaguerra.com/viewtopic.php?f=229&t=9914

14

http://uboat.net/types/ia.htm

http://uboat.net/types/iid.htm

http://uboat.net/types/viif.htm

http://uboat.net/types/ixc.htm

http://uboat.net/types/ixd.htm

http://uboat.net/types/xb.htm

http://uboat.net/types/xiv.htm

http://uboat.net/types/v80.htm

http://uboat.net/types/xviia.htm

http://uboat.net/types/xxi.htm

http://uboat.net/types/xxiii.htm


Projeto FEUP

16


snorkels). Estas baterias, formadas através de células de chumbo (geralmente

entre 62 a 144 células) são capazes de armazenar grandes quantidades de

energia. Quando ligada a uma fonte de corrente elétrica a bateria transforma

a energia elétrica em energia química. Assim, o chumbo sólido (elétrodos) em

contacto com ácido sulfúrico carrega a bateria. Ao ligar posteriormente a

bateria a qualquer aparelho que consuma energia, esta irá descarregar, até

que as placas de chumbo retomem o seu estado sólido inicial.

Deste modo, quando o submarino se encontra á superfície os geradores

de corrente/ máquinas elétricas (EM/G) são alimentados pelos motores diesel

(DE) sendo parte da energia dirigida para os propulsores (P) que permitem a

movimentação do submarino, e a restante para as baterias (B), como se pode

verificar na figura 3.

Porém, quando o submarino se encontra submerso, os motores diesel

deixam de poder alimentar os geradores e estes passam a receber energia da

bateria, anteriormente carregada.

Figura 3: Funcionamento do submarino à superfície (*9)

15


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ii) exemplo específico – U-Boat tipo XXI

Criado e operado pela Alemanha o U-Boat tipo XXI iniciou os seus

serviços em 1944. As suas dimensões eram de 76,75 metros de comprimento,

8,02 metros de largura. O seu peso por deslocamento era cerca de 1,621

toneladas e o peso por deslocamento submerso de 1,819 toneladas. O seu

design foi considerado revolucionário no que toca à engenharia naval (ver

Figura 5).

Figura 4: Funcionamento do submarino quando submerso (*9)

Figura 5: U-Boat tipo XXI (*10)

16


Projeto FEUP

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Este tipo de U-Boat foi desenhado especificamente para operações de

elevada profundidade usando para tal maquinaria elétrica de elevada

potência (nomeadamente, as baterias anteriormente referidas) aliada aos

snorkels e a células de densidade. Isto permitiu ao U-Boat tipo XXI uma maior

produção de energia quando se encontrava submerso do que quando se

encontrava à superfície. Consequentemente, as velocidades máximas

atingidas ocorriam quando o submarino se encontrava debaixo de água

(aproximadamente 32 Km/h).

Características do Submarino:

Casco - Normalmente feitos em aço os cascos eram bastante resistentes (ver

Tabela 3).

Tabela 3: Características do Aço8

Densidade ρ = 7830 kg/m³

Módulo de Young 210GPa

Tensão de Rotura 380 MPa

Coeficiente de Poisson ν = 0,30

Condutividade térmica κ = 11.2 ÷ 48.3 [W/mK]

Módulo de Elasticidade E = 190 GPa

O casco interior tinha de ser mais espesso que o exterior de modo a

proteger os tripulantes e a maquinaria contra as altas pressões que se faziam

sentir quando o U-Boat se encontrava a elevada profundidade. O casco

externo servia como um dispositivo de segurança no caso de haver fissuras e

entrada de água e apresentava um design aerodinâmico (ver figura 6),

permitindo a passagem do submarino pela água com o menor atrito possível,

levando à possibilidade de ser atingida maior velocidade.

8 11. (sem autor identificável). Acedido a 16/10/2014. Última atualização agosto de 2014

www.keytometals.com/page.aspx?ID=PropriedadesdoAco&LN=PT

17


Projeto FEUP

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Este tipo de casco surgiu da junção de secções principais pré-existentes.

Contudo, diferencia-se dos que lhe antecederam pela implementação de

sistemas de armazenamento frigorífico para produtos alimentares, de

reciclagem do ar, chuveiros para a tripulação e ar condicionado.

Armamento – Este submarino incluía entre 17 e 23 torpedos, mais 12 minas. O

submarino estava equipado com um sistema que possibilitava lançar 18

torpedos em menos de 20 minutos.

Propulsão - Quanto à propulsão, o tipo XXI possuí dois motores a diesel MAN

M6V 40/46 arrefecidos a água salgada. Estes motores surgiram da tentativa de

obter um motor de elevada potência, leve e pequeno, sendo que para tal

foram removidos três dos nove cilindros do motor MAN usado no U-Boat de tipo

IX. Para além dos motores a diesel, este tipo de U-Boat apresenta também dois

motores elétricos: o SSW GU 365/30 e o SSW GV 232/28, sendo este último de

funcionamento silencioso.

Figura 6: Diagrama do U-Boat tipo XXI (*12)

18


Projeto FEUP

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Os motores a diesel (Figura 7) faziam funcionar diversos geradores

elétricos que carregavam as baterias dos motores elétricos usados na

propulsão subaquática. Estes motores usavam, no seu funcionamento, uma

mistura de combustíveis e de ar externo, conduzidos até às câmaras de

combustão. Ora, estes motores são motores de combustão interna nos quais a

combustão do combustível é feita através da compressão do ar presente no

interior da câmara e, devido às características da reação, não funcionam

debaixo de água. Para combater este problema recorreu-se aos snorkels. No

U-Boat do tipo XXI o snorkel era articulado (figura 8).

Figura 7: MAN M6V 40/46 (motor a diesel presente no U-Boat do tipo XXI) (*13)

Figura 8: Snorkel articulado (*14)

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Projeto FEUP

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Os snorkels articulados no U-Boat tipo XXI eram operados como um

periscópio (Figura 9).

Os motores elétricos (Figura 10) eram usados pois permitiam uma

movimentação mais suave, quieta e económica quando o submarino se

encontrava submerso. Estes motores têm também como vantagem o facto de

não produzirem vapores ou outros tipos de emissões nocivas. As únicas

desvantagens destes motores são o excesso de peso extra gerado no

submarino e que provoca uma baixa qualidade de movimento e de

velocidade de rotação.

Figura 9: Periscópio (*15)

Figura 10: SSW GU 365/30 (um dos motores elétricos presentes no U-Boat tipo XXI) (*16)

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Projeto FEUP

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III - OS NAVIOS

i) Generalidades

Em período de guerra, o inimigo procurava afundar os navios ou pelo

menos danificá-los de forma a terem de ser reparados. Assim, era necessário

produzi-los de forma eficiente (construir navios de forma a repor a frota

quando alguns era afundados ou arruinados irremediavelmente – Figura 11).

Para obter a elevada produtividade que era necessária, passaram a ser

usados métodos de soldadura e pré-fabricação. O tipo de soldadura utilizada

foi a soldadura por elétrodo que pelo calor gerado faz saltar um arco elétrico

(“curto-circuito”) entre um elétrodo e as peças a unir. As vantagens desta

técnica relacionam-se com a sua versatilidade, simplicidade de equipamentos

e custos reduzidos. O material que resulta do processo é ligeiramente flexível.

Deste modo grandes secções de casco ou outras estruturas do navio eram

planeadas e construídas fora da área de construção da estrutura principal,

sendo movidas para lá e montadas aos restantes componentes apenas

quando estivessem prontas.

Os motores a gasolina usados na Primeira Guerra Mundial foram

substituídos por motores elétricos que, para além de possibilitarem maiores

velocidades e menos gastos, resolviam os problemas do barulho dos motores

anteriores que impossibilitavam ataques surpresa. O interesse na construção

de navios com velocidades mais elevadas levou ao uso de motores diesel ou

Figura 11: Estaleiro Naval Japonês (*17)

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elétricos com propulsão de turbinas a vapor, sendo a força de propulsão é

aplicada diretamente no elemento de rotação da máquina.

Foram assim, construídos e reconstruídos diversos navios tal como ilustra

a tabela que se encontra nos anexos.

ii) exemplo específico – HMS Hood (51)

O HMS Hood (51) foi o último navio de batalha construído para a

Marinha Britânica. Esta embarcação de guerra teve diversos problemas ao

nível do design, acabando mais tarde por sofrer alterações.

Durante duas décadas foi um navio de extrema relevância ao serviço

da Inglaterra. Participou em várias guerras tais como a Batalha da Jutlândia, a

Segunda Guerra Ítalo-etíope, a Guerra Civil Espanhola e a Segundo Guerra

Mundial.

A 24 de Maio de 1941 deu-se a destruição do HMS Hood (51), no estreito

da Dinamarca. Este navio e outro, também britânico, que o acompanhava

depararam-se com Bismark (um famoso navio alemão) acabando por ser

travada uma batalha marítima que causou fortes danos aos britânicos.

O HMS Hood (51) é um navio com cerca de 263 metros de comprimento

e 32 metros de largura. O seu peso de deslocamento é de cerca de 49 140

toneladas.9

Este navio tinha uma sala de caldeiras com bombas de pressão que

funcionavam com óleos combustíveis, de forma a assegurar o funcionamento

do mecanismo de turbina a vapor responsável pelo movimento do navio.

9 18. (sem autor identificável). Acedido a 17/10/2014. Última atualização 2014 http://www.the-

blueprints.com/pt/blueprints/ships/ships-uk/24843/view/hms_hood/

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Características do Navio:

Casco – a diferença em relação aos demais é que está reforçado por uma

armadura principal, por uma secundária e ainda por uma espécie de biombo

de proteção (antepara).

Performance do Navio – este navio conseguia atingir os 57,4 km/h, contudo, as

suas dimensões não eram adequadas para tal e nas rotações o navio tinha de

perder parte da sua velocidade para as poder executar.

Maquinaria – o HMS Hood (51) tinha aproximadamente 360 motores elétricos

(divididos em funções distintas), tinha também geradores elétricos (conversores

de energia mecânica em elétrica). Estava bastante equipado a nível

comunicacional, com altifalantes, telefones e tubos de voz que percorriam

toda a embarcação. Em altura de guerra era necessária uma vasta tripulação

(cerca de 1 400), e um poderoso sistema de ventilação para tornar o navio

habitável a um número tão grande de pessoas.

Armamento – o navio sofreu alterações durante o seu período de atividade,

estando mais modernizado na altura da Segunda Guerra Mundial,

apresentava: 18 canhões de diferentes calibres, sendo três deles automáticos,

5 metralhadoras, um tipo de armamento da categoria MK I 5.5’’, a MK XVI 4’’

de10.2 cm de calibre (Figura12) e torpedos (Figura 13).

Figura 12: MK XVI 4’’ (*19)

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Radar de Alerta – quando o navio afundou possuía dois tipos de radares, os

tipos 284M (Figura 14) e 279M.

Figura 14: Radar 284M (*21)

Figura 13: Torpedos (*20)

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IV- FUNDAMENTOS FÍSICOS ENVOLVIDOS NA NAVEGAÇÃO

Os navios flutuam quando o seu peso é igual à impulsão exercida pela

água, sendo a impulsão igual ao peso de água que o navio desloca. Nos

navios o volume exterior tem de ser muito grande para que o peso da água

deslocada seja capaz de equilibrar o seu peso. Isto é, a densidade média do

navio deverá ser menor do que a densidade da água. Caso a carga do navio

aumente muito, a sua densidade média torna-se maior do que a da água e

este vai ao fundo.

No caso dos submarinos as questões que se colocam são relacionadas

com o controlo da submersão e emersão. Tal como já foi explicado no caso

dos navios é necessário controlar a densidade média para haver descidas e

subidas. Os submarinos possuem aparelhos para tal, nomeadamente, tanques

na parte exterior que, conforme as necessidades, se enchem de ar ou de

água do mar.

Aquando da descida do submarino abrem-se as válvulas de saída do ar

para que se possam encher de água, aumentado a densidade do submarino

(Figura 15).

Figura 15: Descida do submarino(*1)

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Para o submarino ascender os oríficios de saída do ar são fechados, é

injetado ar comprimido de maneira a que a água saia rapidamente e a

densidade do submarino diminua (Figura 16).

Figura 16: Subida do submarino (*1)

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CONCLUSÕES

Ao longo do trabalho concluiu-se a importância que a tecnologia e em

especial a engenharia tiveram na Segunda Guerra Mundial. Em tempo de

guerra procura-se qualquer vantagem sobre o adversário, assim os grandes

fundos gerados devido ao petróleo e armamento foram também canalizados

para investigação científica. No entanto, tudo o que se realizava era com um

propósito sanguinário. Muitas das descobertas desse período estiveram

disponíveis exclusivamente para fins militares durante alguns anos mas depois,

quando passaram a estar ao alcance de qualquer um, tornaram-se bastante

significativas (por exemplo, o caso do forno micro-ondas inspirado no

funcionamento dos radares).

Com o presente trabalho foi possível compreender melhor o impacto da

engenharia no mundo bem como a sua necessidade. Através da análise de

casos gerais e particulares de submarinos e navios compreendeu-se melhor o

seu funcionamento e quais os princípios em que se baseiam.

Em período de guerra, neste caso, Segunda Guerra Mundial foram

muito úteis estes meios de transportes marítimos, mais rápidos, mais cómodos e

protegidos (sistemas de ventilação, motores silenciosos que além de serem

mais seguros proporcionavam viagens mais confortáveis).

Apesar dos fundos terem ajudado o desenvolvimento científico, a

ciência deveria pôr-se de lado de tais questões políticas. É necessário

aprender com a história, as guerras são geradas por políticos, travadas por

soldados e pagas com as vidas de pessoas comuns. Uma vez que as guerras

acabam por apresentar tão elevado prejuízo, estas não deviam constituir um

incentivo à ciência.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (*)

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Ciência”. Hiperlivro.

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Projeto FEUP

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19. Balsved, Johnny. Acedido a 16/10/2013. Última atualização 16/02/2013

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23. Military Factory. 2014. Acedido a 01-10-2014. Última atualização 2014.

http://www.militaryfactory.com/ships/detail.asp?ship_id=Uboat-U25

24. Trueman, Chris. 2014. Acedido a 01-10-2014. Última atualização 30/09/2013.

http://www.historylearningsite.co.uk/u-boats.htm

25. Guðmundur Helgason. 2014. Acedido a 01-10-2014. Última atualização

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http://uboat.net/technical/batteries.htm

26. Derencin, Robert. 2014. Acedido a 01-10-2014. Última atualização 2014.

http://uboat.net/articles/id/54

27. (sem autor identificável) 2012. Acedido às 12-10-2014. Última atualização

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http://www.uboataces.com/snorkel.shtml

28. ATCP Engenharia Física. 2014. Acedido a 14-10-2014. Última atualização

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http://www.atcp.com.br/pt/produtos/caracterizacao-materiais/propriedades-

materiais/tabelas-propriedades/metalicos-ferrosos.html

29. Wikipedia. Acedido a 12/10/2014. Última atualização 03/10/2014

http://en.wikipedia.org/wiki/HMS_Hood_(51)

30. (sem autor identificável) Acedido a 12/10/2014. Última atualização

10/09/2014

http://www.hmshood.com/

31. Magalhães, António Barbedo. Acedido a 12/10/2014. Última atualização

2014

http://www.engebok.com/2/10930/A-Evolucao-dos-modelos-educativos-e-a-

formacao-de-engenheiros-cidadaos-para-o-mundo


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http://www.uhistoria.com/uhistoria/tecnico/visitaguiada/electricos/electricos.h

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33. Rick. Acedido a 16/10/2014. Última atualização 17/07/2013

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34. Balsved, Johnny. Acedido a 16/10/2013. Última atualização 16/02/2013

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36. Williamson, Gordon. (2005). “Wolf Pack: The Story of the U-Boat in World War

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38. Fernandes, Carlos et al. (1992). “Enciclopédia temática – Física e

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39. Collini, Silvia. (2001). “História da Ciência e da Tecnologia – O século da

Indústria” (páginas 82 e 83). Hiperlivro.

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ANEXO – Características de cinco navios10

TIPO HMS Prince of

Wales HMS Hood

Graf

Zeppelin USS Attu

Andrea

Doria

País origem Reino Unido Reino

Unido Alemanha

Estados

Unidos da

América

Itália

Início de

Produção

1941

1920 1938 1944 1913

Tripulação

(tripulantes)

1422 1418 2026 860 1233

Comprimento

(metros)

227,11 262,31 262,34 156,06 168,95

Massa

(toneladas)

43350 49140 33550 7800 25704

Motores

8 x Admiralty

caldeiras

superaquecidas;

4 x Parsons

turbinas

24 x

Yarrow

caldeiras

a óleo; 4 x

Brown

Curtis

turbinas a

vapor

4 turbinas a

147000 kW

2 x engines

powering; 2 x

reciprocating

screws

1 x turbine

a vapor

com 8 x

Yarrow

caldeiras

Velocidade

(mph)

32 33 40 22 30

10 21. Bauman, Jim. Acedido a 16/10/2013. Última atualização 15/10/2014

http://www.shipmodels.info/mws_forum/viewtopic.php?f=59&t=75145&start=100

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Alcance

(km)

5739 9999 14816 18359 8784

Armamento

10 x 14’’ main

guns

16 x 5,25’’ guns

32 x 2 canhão

anti-aéreo

16 x 12,7mm

metrelhadora

anti-aérea

8 x 15’’

main guns

14 x 4’’ Mk

XIV

canhões

anti-

aéreos

16 x 15cm

guns

12 x

10,5cm

guns

22 x 3,7cm

guns

28 x 2,0cm

guns

1 x 5’’ main

gun

16 x 40mm

guns

20 x 20mm

canhões

16 x 40mm

canhões

10 x 12,6’’

main

guns´

16 x 6’’

guns

13 x 3’’

guns

3 x 135mm

torpedos

33

a engenharia mecânica nos transportes marítimosprojfeup/submit_14_15/uploads/relat_1m02... ·...

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