arquitetura naval e estabilidade
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Arquitetura Naval e EstabilidadeSUMÁRIO 1.ESTRUTURA DE UMA EMBARCAÇÃO 1.1 Principais peças estruturais 1.2 subdivisões e aberturas do casco 1.3 acessórios do convés 2. GEOMETRIA DE UMA EMBARCAÇÃO 2.1 Dimensões lineares 2.2 dimensões volumétricas2.3 desenhos de linhas e planos 3. CLASSIFICAÇÃO DAS EMBARCAÇÕES DE PESCA 3.1 Classificação das embarcações de pesca 3.2 tipos de embarcações pesqueiras3.3 sociedades classificadoras 3.4 qualidades essenciais das embarcações3.5 esforços a que uma embarcação está sujeita4.1 Teorema de arquimedes 4.3 braços de momento de endireitamento e estados de equilíbrio da embarcação4.4 curvas hidrostáticas, tabela de dados hidrostáticos4.5 efeitos da superfície livre 4.6 desembarque, embarque e movimento vertical de pesos5. ESTABILIDADE LONGITUDINAL 5.1 – Características principais.5.2 plano de compasso, TPC e MTCREFERÊNCIASTRANSCRIPT
1
MARINHA DO BRASIL
DIRETORIA DE PORTOS E COSTAS
ENSINO PROFISSIONAL MARÍTIMO
ARQUITETURA NAVAL E ESTABILIDADE
(ANE)
1ª edição
Belém-PA
2009
2
© 2009 direitos reservados à Diretoria de Portos e Costas
Autor: CLC José Jacaúna Sales
Revisão Pedagógica: Erika Ferreira Pinheiro Guimarães Suzana
Revisão Ortográfica: Esmaelino Neves de Farias
Digitação/Diagramação: Roberto Ramos Smith
Coordenação Geral: CC. Maurício Cezar Josino de Castro e Souza
____________ exemplares
Diretoria de Portos e Costas
Rua Teófilo Otoni, no 4 – Centro
Rio de Janeiro, RJ
20090-070
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Depósito legal na Biblioteca Nacional conforme Decreto no 1825, de 20 de dezembro de 1907
IMPRESSO NO BRASIL / PRINTED IN BRAZIL
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SUMÁRIO
1.ESTRUTURA DE UMA EMBARCAÇÃO .................................................................................. 4
1.1 Principais peças estruturais .......................................................................................................... 4
1.2 subdivisões e aberturas do casco .............................................................................................. 13
1.3 acessórios do convés ................................................................................................................... 25
2. GEOMETRIA DE UMA EMBARCAÇÃO ............................................................................... 33
2.1 Dimensões lineares ...................................................................................................................... 33
2.2 dimensões volumétricas .............................................................................................................. 40
2.3 desenhos de linhas e planos ....................................................................................................... 45
3. CLASSIFICAÇÃO DAS EMBARCAÇÕES DE PESCA ......................................................... 50
3.1 Classificação das embarcações de pesca ................................................................................ 50
3.2 tipos de embarcações pesqueiras .............................................................................................. 51
3.3 sociedades classificadoras .......................................................................................................... 55
3.4 qualidades essenciais das embarcações .................................................................................. 56
3.5 esforços a que uma embarcação está sujeita .......................................................................... 57
4. ESTABILIDADE TRANSVERSAL ......................................................................................... 65
4.1 Teorema de arquimedes .............................................................................................................. 65
4.3 braços de momento de endireitamento e estados de equilíbrio da embarcação ............... 68
4.4 curvas hidrostáticas, tabela de dados hidrostáticos ................................................................ 73
4.5 efeitos da superfície livre ............................................................................................................. 78
4.6 desembarque, embarque e movimento vertical de pesos. ..................................................... 80
5. ESTABILIDADE LONGITUDINAL ......................................................................................... 83
5.1 – Características principais ......................................................................................................... 83
5.2 plano de compasso, TPC e MTC. .............................................................................................. 84
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 88
4
1.ESTRUTURA DE UMA EMBARCAÇÃO 1.1 Principais peças estruturais
A estrutura do casco das embarcações é semelhante à armação de um esqueleto
com um forro exterior (chapeamento, nas embarcações metálicas, ou tabuado, nas
embarcações de madeira).
figura 11
figura 22
1 banco.agenciaoglobo.com.br
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figura 3
LONGITUDINAIS
Vigas e chapas longitudinais – Contribuem, juntamente com o chapeamento
exterior do casco e o chapeamento do convés principal, para a resistência aos esforços
longitudinais que ocorrem quando, por exemplo, passa o cavado ou a crista de uma
vaga pelo meio da embarcação. As principais vigas longitudinais são:
a) quilha;
b) longarinas;
c) sicordas; e
d) trincaniz.
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CHAPAS E BARRAS
A) Chapas, material basi-co da construção naval
B) Barras
C) Barras redondas sólidas
D) Meias barras redondas
E) Barras em L
F) Barra bulbosa
G)Barras com canal (C)
H) Barras Z
J) Barras H
K) Barras T
L) Barras T bulbosas
M) Chapas bulbosas
N) Ângulo invertido
O) Barras T invertido
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Quilha - Peça disposta em todo o comprimento do casco no plano diametral e na
parte mais baixa da embarcação. Constitui a “espinha dorsal” e é a parte mais
importante da embarcação, qualquer que seja o seu tipo. Há 3 tipos de quilha; figura 4:
a) de chapa plana;
b) quilha barra; e
c) quilha duto.
figura 4
Longarinas – Peças colocadas de proa a popa, na parte interna das cavernas,
ligando-as entre si; figura 5:
figura 5
7
Sicordas – Peças colocadas de proa a popa num convés ou numa coberta, ligando
os vaus entre si; figura 6:
figura 6
Trincaniz – Fiada de chapas mais próxima ao costado, em cada convés,
usualmente de maior espessura que as demais, e ligando os vaus entre si e às
cavernas; figura 7:
figura 7
TRANSVERSAIS
8
Vigas e chapas transversais – Além de darem forma exterior ao casco, resistem,
juntamente com as anteparas estruturais, à tendência de deformação do casco por
ação dos esforços transversais. São as seguintes:
a) cavernas; e
b) vaus.
Cavernas – Peças curvas que se fixam na quilha em direção perpendicular a ela e
que servem para dar forma ao casco e sustentar o chapeamento exterior.
Caverna gigante – É uma caverna reforçada. Caverna mestra é a caverna situada
na seção mestra.
Cavername – É o conjunto das cavernas no casco. O intervalo entre duas cavernas
contíguas, medido de centro a centro, chama-se espaçamento.
Os braços das cavernas acima do bojo chamam-se balizas; figuras 8 e 9.
figura 8
9
figura 9
Vaus – Vigas colocadas de BE a BB em cada caverna, servindo para sustentar os
chapeamentos dos conveses e das cobertas, e também para atracar entre si as balizas
das cavernas; os vaus tomam o nome do pavimento que sustentam; figuras 9, 10 e 11:
10
figura 10
figura 11
11
figura 12
DE SUPORTE
Pés-de-carneiro – Colunas suportando os vaus para aumentar a rigidez da
estrutura, quando o espaço entre as anteparas estruturais é grande, ou para distribuir
um esforço local por uma extensão maior do casco. Os pés-de-carneiro tomam o nome
da coberta em que se assentam; figuras 13 e 14:
figura 13
12
figura 14
CHAPEAMENTO
Chapeamento é o conjunto de chapas que compõem um revestimento ou uma sub-
divisão qualquer do casco das embarcações metálicas, cuja variedade temos a seguir;
figura 15:
Chapeamento do costado – Sua função principal é constituir um revestimento
externo impermeável à água, mas é também uma parte importante da estrutura,
contribuindo para a resistência do casco aos esforços longitudinais. As fiadas mais
importantes do chapeamento exterior são: a da cinta, a do bojo e a do resbordo (chapa
colocada no contorno das aberturas do costado ou em outro chapeamento resistente).
Chapeamento do convés e das cobertas – Dividem o espaço interior do casco em
certo número de pavimentos, permitindo a utilização adequada desses espaços. Além
disto, eles também contribuem para a resistência da estrutura da embarcação no
sentido longitudinal; sob este aspecto o pavimento resistente convés, é o mais
importante pavimento, se bem que as cobertas também contribuam, em menor
extensão, para a resistência longitudinal do casco..
13
Chapeamento interior do fundo – Constitui o teto do duplo-fundo e, além de ser
um revestimento estanque, contribui, com as demais peças de estrutura do duplo-
fundo, para a resistência longitudinal.
figura 15
1.2 subdivisões e aberturas do casco Anteparas – Separações verticais que subdividem em compartimentos os espaços
internos do casco em cada convés. Também concorrem para manter a forma e
aumentar a resistência do casco. Citando-as:
a) antepara estanque;
b) antepara de colisão;
c) antepara transversal;
e) antepara diametral;
f) antepara longitudinal; e
g) antepara parcial.
CChhaappeeaammaannttoo ddoo ccoonnvvééss..
CChhaappeeaammeennttoo ddaa ccoobbeerrttaa.. CChhaappeeaammeennttoo ddoo ccoossttaaddoo..
CChhaappeeaammeennttoo ddaa aanntteeppaarraa..
CChhaappeeaammeennttoo ddoo ffuunnddoo iinntteerrnnoo
CChhaappeeaammeennttoo ddoo ffuunnddoo eexxtteerrnnoo
CChhaappeeaammeennttoo ddoo bboojjoo..
CChhaappeeaammeennttoo ddaa cciinnttaa
14
Antepara estanque é uma antepara reforçada e impermeável (não permite
passagem de água).
Antepara de colisão é a primeira antepara transversal estanque a contar da proa.
Nas embarcações mercantes a antepara que separa o pique tanque de vante.
Antepara transversal é a contida num plano vertical transversal da embarcação,
estendendo-se ou não de um bordo a outro.
Antepara diametral é a contida no plano diametral, a que passa pelo plano vertical
que contem a quilha.
Antepara longitudinal ou lateral é a que se estende ao longo de um plano vertical
longitudinal a boreste ou bombordo do plano diametral.
Antepara parcial é a que se estende apenas em uma parte de um compartimento
ou tanque. Atua como um reforço à estrutura.
SUBDIVISÕES
CONVÉS PRINCIPAL – Primeiro pavimento contínuo de proa a popa, contando de
cima para baixo, total ou parcialmente descoberto.
A parte de proa do convés principal é chamada de CONVÉS A VANTE.
A parte da meia-nau é chamada de CONVÉS A MEIA-NAU.
A parte de popa é chamada de TOLDA.
15
figura 16
Um convés parcial na proa, acima do convés principal, é chamado de CONVÉS DO
CASTELO.
Um convés parcial na popa, acima do convés principal, será o CONVÉS DO
TOMBADILHO.
Um convés parcial a meia-nau, acima do convés principal, CONVÉS SUPERIOR.
Um convés acima do convés do castelo, do convés do tombadilho ou do convés
superior, CONVÉS DA SUPERESTRUTURA.
figura 17
COBERTA: são os conveses abaixo do convés principal.
16
Considerando o convés principal o primeiro, as cobertas são numeradas em ordem
crescente de cima para baixo como segunda, terceira, etc.
PORÃO:- É o compartimento estanque onde se acondiciona a carga.
Os porões são numerados seguidamente de vante para ré, e são forrados por tábuas
que se chamam sarretas (nos lados) e cobros (no fundo).
figura 18
Quando a superestrutura tem mais de um pavimento, estes podem ser designados
de acordo com a sua utilização principal. Assim temos: convés do tijupá, convés do
passadiço, convés das baleeiras etc.
O pavimento mais elevado toma o nome TIJUPÁ.
O pavimento imediatamente abaixo deste, dispondo de uma ponte na direção de BB
a BE, de onde o comandante dirige a manobra, chama-se PASSADIÇO; nele ficam
usualmente a casa do leme, os camarins de navegação e de rádio.
figura 19
17
O pavimento mais elevado de qualquer outra superestrutura, e de modo geral
qualquer pavimento parcial elevado e descoberto, chama-se PLATAFORMA.
CONVÉS CORRIDO é um convés principal, sem estruturas que se estendam de um
a outro bordo; figura 20:
figura 203
TANQUE – Compartimento estanque reservado para carga, água, combustível ou
qualquer outro líquido, ou carga de gás liquefeito. Pode ser constituído por uma
subdivisão da estrutura do casco, como os tanques do duplo-fundo, tanques de lastro
etc., ou ser independente da estrutura e instalado em suportes especiais; figuras 21, 22
e 23.
a) tanque de carga;
b) tanques de lastro;
c) tanques de combustível; e
3 www.mascotchristianfellowship.com/
18
d) tanque de água doce etc.
figura 21
figura 22
Coferdam, espaço vazio – Espaço entre duas anteparas transversais próximas
uma da outra, que tem por fim servir como isolante entre um tanque de óleo e um
tanque de água, um compartimento de máquinas ou de caldeiras etc.; figuras 23 e 24:
19
figura 23
figura 24
PAIÓIS – Compartimentos onde são guardados mantimentos, sobressalentes ou
material de consumo etc. O paiol onde são guardados o poleame e o massame da
embarcação toma o nome de PAIOL DO MESTRE.
CCOOFFEERRDDAAMM –– EESSPPAAÇÇOO VVAAZZIIOO TTAANNQQUUEE
20
Túnel do eixo – Conduto de chapa de dimensões suficientes para a passagem de
um homem, e no interior do qual ficam alojadas as seções do eixo propulsor desde a
praça de máquinas até a bucha do eixo; o túnel do eixo deve ser estanque; figura 25:
figura 25
ABERTURAS
Escotilhas – Aberturas geralmente retangulares, feitas no convés e nas cobertas, para passagem de carga; figura 26:
figura 26
´
21
Escotilhão (agulheiro) – Nome dado a uma abertura feita em um convés. É de
dimensões menores que uma escotilha e se destina à passagem do pessoal: figura 27:
figura 27
Portas de visita – Portas de chapa, que fecham as aberturas circulares ou elípticas
praticadas no teto do duplo-fundo ou em qualquer tanque; figura 28:
figura 28
22
Portas estanques – Portas de fechamento estanque, que estabelecem ou
interceptam as comunicações através das anteparas estanques; figura 29:
figura 29
Vigias – Abertura no costado ou na antepara de uma superestrutura, de forma
circular, para iluminar e ventilar um compartimento. As vigias são guarnecidas de gola
de metal na qual se fixam suas tampas; figura 30:
figura 30
Olho de boi – Abertura no convés ou numa antepara, fechada com vidro grosso, para dar claridade a um compartimento; figura 31:
figura 31
VIGIAVIGIA
23
Gateiras – Aberturas feitas no convés, por onde as amarras passam para o paiol;
figura 32:
figura 32
Escovém – Cada um dos tubos ou mangas de ferro por onde gurnem as amarras
da embarcação, do convés para o costado; figura 33:
figura 33
24
Embornal e saída de água – Abertura para escoamento das águas de baldeação
ou da chuva, feita geralmente no trincaniz de um convés ou uma cobertura acima da
linha-d’água, e comunicando-se com uma dala; assim as águas não sujam o costado
do embarcação. Algumas vezes os embornais do convés são feitos. na borda, junto ao
trincaniz; figura 34:
figura 34
Portaló – Abertura feita na borda, ou passagem nas balaustradas, ou, ainda,
aberturas nos costados das embarcações de grande porte, por onde o pessoal entra e
sai da embarcação, ou por onde passa a carga leve. Há um portaló de BB e um portaló
de BE; figura 35:
figura 35
25
Rampa – Dispositivos articulados situados nos bordos, na popa e/ou proa para desembarque/embarque de carga rodada; figura 36
figura 36
1.3 acessórios do convés
BORDA FALSA – Estrutura de chapas que guarnece a borda do convés das
embarcações; figura 37:
figura 37
26
BALAUSTRADA – Estrutura tubular que guarnece a borda do convés das embarcações; figura 38:
figura 38
Tamanca – Peça de ferro ou de outro metal, com gorne e roldana, fixada no convés
ou na borda, para passagem dos cabos de amarração das embarcações; figura 39:
figura 39
Cabeços – Colunas de ferro, de pequena altura, montadas na maioria das vezes
aos pares e colocadas geralmente junto à amurada ou às balaustradas; servem para
dar volta às espias e cabos de reboque. No cais, para amarração das embarcações, os
cabeços não são montados aos pares; figura 40:
27
figura 40
Buzina – Peças de forma elíptica de ferro ou outro metal, fixadas na borda, para
servirem de guia aos cabos de amarração das embarcações. Onde for possível, a
buzina será aberta na parte superior a fim de possibilitar gurnir o cabo pelo seio; figuras
41 e 42:
BUZINA
Figura 41
figura 42
Jazentes – Chapas fortes, cantoneiras, ou peças de fundição, onde assenta
qualquer máquina, peça ou aparelho auxiliar da embarcação; figura 41:
JAZENTE
BUZINA ABERTA BUZINA FECHADA
28
Olhal – É um anel de metal; pode ter haste, e é aparafusado, cravado ou soldado
no convés no costado, ou em qualquer parte do casco, para nele ser engatado um
aparelho ou amarrado um cabo; figura 43:
OLHAL
figura 43
Cunho – Peça de metal, em forma de bigorna, que se fixa nas amuradas da
embarcação, nos turcos, ou nos lugares por onde possam passar os cabos de laborar,
para dar volta neles; figura 44:
figura 44
Retorno – Qualquer peça que serve para mudar a direção de um cabo sem permitir
atrito forte; figura 45:
figura 45
De parafuso Para 2 estais Para 1 estai Comum soldado
29
Arganéu – É um olhal tendo no anel uma argola móvel, que pode ser circular ou
triangular; figura 46:
figura 46
Malagueta – Pino de metal ou madeira que se prende verticalmente num mastro,
numa antepara, num turco etc. a fim de se dar volta aos cabos; figura 47:
figura 47
Gaiúta – Armação de ferro ou de outro metal, tendo abas envidraçadas, que
cobrem as escotilhas destinadas à entrada de ar e luz para os compartimentos.
Também se chama albóio; figura 48:
figura 48
Turcos – São equipamentos destinados a arriar e içar os botes salva-vidas
(baleeiras). Os turcos são quase sempre aparelhados aos pares, servindo apenas às
embarcações que neles moram; somente as chalanas e botes pequenos podem ser
manobrados por um turco singelo. As lanças e os guindastes podem servir a todas as
embarcações que moram em picadeiros próximos; figura 49:
Arganéu Anel
30
Figura 494
Tipos de turcos
a) comuns;
b) de rebater;
c) quadrantal;
d) rolante; e
e) articulados por gravidade.
Sarilho – Tambor horizontal manobrado à mão, no qual dão volta as espias para se
conservarem colhidas e bem acondicionadas: figura 50:
4 www.webasas.com.br
31
figura 50
Mastro – Peça de madeira ou de ferro, colocada no plano diametral, em direção
vertical ou um pouco inclinada para a ré, que se arvora nas embarcações; serve para
nela serem envergadas as velas nas embarcações de vela ou para aguentar as vergas,
antenas, luzes indicadoras de posição ou de marcha, nas embarcações de propulsão
mecânica, e diversos outros acessórios conforme o tipo da embarcação. Faz parte do
aparelho da embarcação; figura 51:
Pau da bandeira – Mastro pequeno colocado no painel de popa das embarcações,
onde se iça a Bandeira Nacional. Ela só é içada no pau da bandeira enquanto a
embarcação estiver fundeada ou atracada; figura 51:
32
figura 515
5 www.freefoto.com
MMAASSTTRROOSS PPAAUU DDAA BBAANNDDEEIIRRAA
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2. GEOMETRIA DE UMA EMBARCAÇÃO 2.1 Dimensões lineares COMPRIMENTO (Convenção Internacional das Linhas de Carga 1966, Protocolo de
1988 e emendas de 2003) – Deve ser igual a 96% do comprimento da linha d´água a
85% do pontal moldado ou igual ao comprimento que vai do ponto em que a linha
d´água corta o contorno de proa até o eixo da madre do leme, o que for maior; figura
52:
figura 52
LINHAS
a) de centro (CL);
b) de base moldada (BL); e
c) de flutuação (WL).
LINHA DE CENTRO (CL)
É a linha determinada pela interseção do plano diametral com qualquer plano
horizontal ou vertical transversal; figura 53:
figura 53
34
LINHA DE BASE MOLDADA OU LINHA DE CONSTRUÇÃO (BL)
É a linha determinada pela interseção do plano de base moldada com o plano
diametral e também com qualquer plano vertical transversal; figura 54:
figura 54
LINHA DE FLUTUAÇÃO OU LINHA D’ÁGUA (WL)
É a linha do casco que separa a superfície seca da superfície molhada, supondo a
embarcação flutuando em águas tranquilas ou ainda, a interseção do casco com o
plano da linha d’água; figura 55:
figura 55
PERPENDICULARES
São retas perpendiculares contidas no plano diametral e traçadas em pontos
específicos (a de vante e a de ré nas extremidades do comprimento L – definido pela
Convenção Internacional de Linhas de Carga).
a) perpendicular de vante (FP)
b) perpendicular de re (AP)
c) perpendicular de meia nau (MP )
35
PERPENDICULAR DE VANTE (FP) – Situada na extremidade de vante do
comprimento “L” prescrito pela Convenção Internacional de Linhas de carga 1966,
Protocolo 1988 e emendas 2003; figura 56:
figura 56
PERPENDICULAR DE RÉ (AP) – Na extremidade de ré do comprimento “L”
prescrito pela Convenção Internacional das Linhas de Carga 1966, Protocolo 1988 e
Emendas de 2003; figura 57:
figura 57
PERPENDICULAR DE MEIA NAU (MP) – Conhecida também como linha da
“aranha”, assinala a perpendicular de meia nau e se localiza no ponto que corresponde
à metade do comprimento entre as perpendiculares de vante e de ré,
LLiinnhhaa dd’’áágguuaa ddaa ccoonnvveennççããoo
FFPP
WW LL
36
consequentemente, ponto que se encontra na seção transversal de meio nau e que
determina a “caverna mestra”; figura 58:
figura 58
COMPRIMENTOS (L)
ENTRE PERPENDICULARES (LBP) – É a distância entre a perpendicular de vante
e a perpendicular de ré; figura 59:
figura 59
TOTAL OU COMPRIMENTO DE RODA A RODA (LOA) – Vai da parte mais saliente da proa até a mais saliente da popa; figura 60:
FFPP AAPP
LLiinnhhaa dd’’áágguuaa ddaa ccoonnvveennççããoo
MMPP
dd dd
W
37
figura 60
BOCA (B)
Largura da embarcação em qualquer ponto.
BOCA MOLDADA (Bmld) – É a maior largura do casco medida na seção mestra
entre as superfícies internas do chapeamento (forro) do casco.
BOCA EXTREMA (Bmax) – Maior largura do casco, medida entre as superfícies
extremas do chapeamento externo (inclusive o verdugo).
PONTAL MOLDADO (Dmld) – Distância vertical da quilha ao convés principal pela
parte interna do chapeamento, medida sobre o plano diametral e a meio embarcação.
CALADO (TK)
Distância entre o ponto mais baixo da embarcação e o plano da linha d’água.
Amplitude vertical da parte imersa da embarcação. Na proa (calado de proa - TKF), na
popa (calado de popa - TKA) e a meia nau (TKR). A semi-soma dos calados de proa e
popa se denomina de calado médio (TKM) .
38
figura 61
CALADOS NAS MARCAS – Nos cálculos de estabilidade os valores dos calados
na proa e na popa devem ser lidos nas respectivas perpendiculares (de vante e de ré),
entretanto devido o formato aerodinâmico da proa e da popa nem sempre as marcas
encontram-se nas perpendiculares (calado lido na marca de proa = TKFR; calado lido na
marca de ré = TKAR).
figura 62
CALADO MOLDADO (TKmld) – Distância vertical entre o ponto mais baixo da
superfície moldada e o plano da linha d’água.
CALADO MÁXIMO (TKmax) – Calado até o qual uma embarcação pode ser
carregada.
FFPP AAPP
MMAARRCCAASS DDEE CCAALLAADDOOSS
Calado lido na marca da seção mestra (TKR)
MMPP
CCaallaaddoo lliiddoo nnaa mmaarrccaa ddee ccaallaaddoo ddee vvaannttee ((TTKKFFRR)) CCaallaaddoo lliiddoo nnaa mmaarrccaa ddee ccaallaaddoo ddee rréé((TTKKAARR))
C L
BBooccaa mmoollddaaddaa
BBooccaa mmááxxiimmaa
PPOONNTTAALL
LLiinnhhaa ddee fflluuttuuaaççããoo
CCaallaaddoo mmoollddaaddoo
CCaallaaddoo mmááxxiimmoo
C L
BB LL
TTaannggeennttee
39
CALADO AÉREO (Ta) – Distância vertical da linha de flutuação (WL – linha d’água)
até um ponto convencionado das obras mortas; figura 63.
figura 63
COMPASSO (t) – Inclinação longitudinal da embarcação medida pela diferença
entre os calados de proa e popa; figuras 64 – 66:
figura 64
Quando a embarcação está com os calados de proa e popa iguais, diz-se que está
em águas parelhas. Compasso = 0.
TTKKAA == TTKKRR == TTKKFF
WW
BB
LL
LL
40
figura 65
Quando o calado de vante é maior que o de ré a embarcação está “embicada” ou
“abicada” ou compassada pela proa. Por convenção compasso negativo.
figura 66
Quando o calado de ré for maior a embarcação está compassada pela popa ou
“derrabada”. Por convenção compasso positivo.
2.2 dimensões volumétricas
CARENA E VOLUME DE CARENA (VC) - É a área submersa do costado da embarcação. Ao volume submerso chamamos de volume da carena: figura 67.
figura 67
WW BB
LL
LL
TTKKAA << TTKKRR << TTKKFF
tt
WW
BB
LL LL
TTKKAA >> TTKK >> TTKKFF
tt
tt == TTKKAA –– TTKKFF
tt == TTKKAA –– TTKKFF
41
OBRAS MORTAS E OBRAS VIVAS – Obras mortas é a região do costado que envolve o volume estanque da embarcação acima da linha d’água, e obras vivas é a região do costado que envolve o volume compreendido entre a linha d’água e a quilha; é a região do volume submerso; figura 68:
figura 68
BORDA LIVRE – Chama-se de borda livre, ou altura da obra morta do costado, a
distância entre a linha d’água e a linha do convés principal (convés estanque). Assim
sendo, uma embarcação em lastro ou sem carga tem uma borda livre maior que uma
embarcação em plena carga e não há dúvida que as ondas invadem mais ou menos o
convés de acordo com o valor da borda livre; figura 69:
figura 69
ARQUEAÇÃO, TONELAGEM, DESLOCAMENTO E PORTE
ARQUEAÇÃO DE UMA EMBARCAÇÃO – É um número fiscal adimensional no
qual as autoridades portuárias nacionais e internacionais se baseiam para cobrar taxas
de serviços.
Classifica-se em:
a) arqueação bruta (AB);
b) arqueação líquida (AL).
ARQUEAÇÃO BRUTA (AB) – É a expressão do tamanho total da embarcação; é,
portanto, função do volume de todos os espaços fechados.
42
Da arqueação bruta dependem:
a) as dotações regulamentares e Títulos facultativos;
b) as normas para construção;
c) os direitos de docagem;
d) as limitação da capacidade de construir e armar;
e) as tarifas de praticagem;
ARQUEÇÃO LÍQUIDA (AL) – Significa a capacidade útil da embarcação. Portanto,
é função do volume de todos os espaços fechados destinados ao transporte de carga,
do número de passageiros transportados, do local onde serão transportados os
passageiros, da relação calado/pontal e da arqueação bruta.
Da arqueação líquida dependem:
a) os direitos portuários;
b) as estatísticas de navegação;
c) os direitos de passagem por canal.
TONELAGEM – Como foi dito acima a arqueação é função do volume, entretanto a
ela se atribui “erradamente”, por tradição, o nome de “tonelagem de arqueação” o
que causava uma ligeira confusão quando lhe era dada como complemento a unidade
“toneladas – tons”, hoje suprimida, é, como definido anteriormente, um número fiscal
adimensional.
DESLOCAMENTO – É o peso da embarcação (é o peso da água deslocada: ∆ =
∇⋅δ). Varia de um deslocamento leve a um deslocamento máximo ou a plena carga.
figura 70 (embarcação pronta na carreira - estaleiro)
43
DESLOCAMENTO LEVE – É o deslocamento da embarcação pronta e completa,
mas sem carga, combustível, água, passageiros, tripulantes, rancho etc.; figura 71:
figura 71 (embarcação pronto após lançamento – deslocamento leve)
DESLOCAMENTO A PLENA CARGA – Deslocamento leve mais: tripulação,
pertences, água potável, combustível, carga etc.; figura 72:
figura 72
PORTE
PORTE BRUTO MÁXIMO (PBM); é a diferença entre o deslocamento máximo na
linha de carga considerada e o deslocamento leve.
PESO MORTO (DEADWEIGHT - DW) – É Também chamado de Porte e a
diferença entre deslocamento de qualquer calado e deslocamento leve. É o peso da
carga, sobressalentes, gêneros, lastro, água doce, combustível, tripulação, passageiros
e pertences.
PORTE LÍQUIDO (PL) – É a parte do porte utilizável comercialmente. É a
capacidade de carga e de passageiros, em peso, que a embarcação pode transportar
em determinada viagem.
44
PORTE COMERCIAL (PC) – É o que falta em peso, numa dada ocasião, para o
embarcação completar seu porte Bruto.
PORTE OPERACIONAL (PO) - É o peso de todos os elementos a serem supridos
à embarcação para que ela possa operar numa determinada linha.
figura 73
LL
DESLOCAMENTO LEVE (DESLOCAMENTO LEVE (∆∆∆∆∆∆∆∆L)L)
DESLOCAMENTO MDESLOCAMENTO MÁÁXIMO (XIMO (∆∆∆∆∆∆∆∆))P
OR
TE
BR
UT
O M
PO
RT
E B
RU
TO
MÁÁ
XIM
O (
TP
B)
XIM
O (
TP
B)
WW LL
WW LL
PORTE OPERACIONAL (TPO)PORTE OPERACIONAL (TPO)
PO
RT
E L
PO
RT
E L
ÍÍ QU
IDO
(T
PL
car
ga)
QU
IDO
(T
PL
car
ga)
WW LL
DW
DW
PORTE OU PESO MORTO (DW)PORTE OU PESO MORTO (DW)
PO
RT
E
PO
RT
E
CO
ME
RC
IC
OM
ER
CI ÁÁ
VE
L (
PC
)V
EL
(P
C)
RESUMORESUMO
WWTFTFFF
WNAWNA
SSWW
TTTFTFFF
WNAWNA
SSWW
TFTFFF
WNAWNA
SSWW
TT
8080
11
2020
4040
6060
8080
22
2020
4040
6060
8080
33
2020
4040
6060
8080
44
2020
4040
6060
8080
55
8080
11
2020
4040
6060
8080
22
2020
4040
6060
8080
33
2020
4040
6060
8080
44
2020
4040
6060
8080
55
CombustCombustíível, vel, áágua, gua, ranran--chocho, tripula, tripulaçção, ão, etcetc
CARGACARGA
PO
PO
45
2.3 desenhos de linhas e planos
PLANOS DE REFERÊNCIAS
figura 746
UMA EMBARCAÇÃO FLUTUANDO POSSUI NECESSARIAMENTE 4 PLANOS DE
REFERÊNCIA
Consideremos os eixos de coordenadas x, y e z (três dimensões). E, quando
flutuando:
figura 75
6 Arranjo geral N/T CHUY / MERITY –TRANSPORTES FLUVIAIS E MARÍTIMOS- FLUMAR
46
PLANOS DE REFERÊNCIAS DE UMA EMBARCAÇÃO
a) de base moldada;
b) transversal de meia nau;
c) diametral (longitudinal); e
d) flutuação.
PLANO DE BASE MOLDADA – Ou simplesmente Plano de Base – Plano horizontal tangente a parte inferior da superfície moldada (tangente a quilha por dentro da embarcação) e ponto de origem das cotas (distâncias verticais acima da quilha) de todos os elementos estudados em estabilidade; figura 76:
figura 76
PLANO TRANSVERSAL DE MEIA NAU – Plano vertical transversal, localizado a meio comprimento da embarcação (na metade do comprimento entre perpendiculares;
Plano de base moldada
47
caverna mestra, onde se encontra o elemento aranha), dividindo-a em duas partes: corpo de proa e corpo de popa (é uma das origens das medidas de distâncias horizontais longitudinais); figura 77:
figura 77
PLANO DIAMETRAL – Plano vertical que, passando pelo eixo da quilha, divide a embarcação em boreste e bombordo. É o único de simetria e origem das distâncias horizontais transversais chamadas de afastamento; figura 78:
figura 78
48
PLANO DE FLUTUAÇÃO OU PLANO DA LINHA D’ÁGUA – É o plano horizontal que coincide com a superfície da linha d’água onde a embarcação flutua. Plano que contem a superfície da água onde a embarcação flutua e determina o perfil da “linha d’água”, base superior da medição dos calados; figura 79
figura 79
RESUMO
figura 80
Linha d’água
Linha d’água
49
PLANO DE LINHAS, DE BALIZAS E DE PERFIL
figura 81
50
3. CLASSIFICAÇÃO DAS EMBARCAÇÕES DE PESCA 3.1 Classificação das embarcações de pesca
a) Esportiva
b) artesanal
de interior
c) industrial costeira
oceânica
TIPO:
a) de fundo
b) de meia água
c) de superfície
MÉTODO:
a) de arrasto
b) de espinhel
c) de cerco
d) de arpão
figura 827 figura 838
7 ec.europa.eu/fisheries/images/
8 www.projetoalbatroz.org.br/images/ameacas/pes
AArrrraassttoo ((ffuunnddoo)) EEssppiinnhheell ((mmeeiiaa áágguuaa))
51
A PESCA INDUSTRIAL, por estar associada principalmente à pesca oceânica e,
por vezes, à costeira, utiliza embarcações de grandes dimensões e redes potentes na
captura de peixes. Para esse fim, estas embarcações possuem equipamentos e
instalações necessárias para o preparo, congelamento e conservação do pescado.
São utilizados ecossondas para localização de cardumes e técnicas modernas de
cerco e de arrasto.
Paralelamente à pesca industrial, sobrevive a pesca artesanal, que utiliza redes de
pequeno porte, espinhéis, tarrafas e redes de espera e se destina principalmente à
subsistência de pequenas colônias de pescadores em regiões ribeirinhas e litorâneas.
Nos últimos anos, na demanda de pescado e também de maior produtividade, a
aquicultura tem se destacado no mercado nacional pela criação de tilápias em grande
escala. A produção abrange desde pequenos açudes até sofisticadas estações de
criação em tanques-rede de grandes concentrações.
3.2 tipos de embarcações pesqueiras
figura 849 figura 8510
9 www.amasa.com.br/barco.jpg
10 www.digitalphoto.pl/pt/fotografias
52
figura 8611 figura 8712
figura 8813 figura 8914
figura 9015 figura 9116
11
coimbraenossa.blogspot.com 12
www.biggameclube-portugal.com 13
www.ip.dgpa.min-agricultura.pt 14
picasaweb.google.com 15
www.digitalphoto.pl/pt/fotografias 16
www.digitalphoto.pl
PPeessccaa ddoo aattuumm
53
figura 9217 figura 9318
A embarcação fábrica é uma embarcação de pesca industrial de grandes
dimensões (normalmente com mais de 30 metros de comprimento total) com
capacidade para processar (transformar) e conservar o pescado. Estes navios podem
efetuar campanhas de pesca de vários meses sem regressar ao porto-base19.
Embarcação fábrica
figura 9420
As embarcações fábrica são normalmente especializadas na utilização de um
desses métodos de pesca:
17
ajudandonatureza.blogspot.com 18
www.greenpeace.org.br 19
Wikipédia, a enciclopédia livre. 20
www.caxplan.com.br
EEMMBBAARRCCAAÇÇÃÃOO FFÁÁBBRRIICCAA BBAALLEEEEIIRROO JJAAPPOONNEESS
54
a) podem ser palangreiros (aparelho de pesca semelhante a um espinhel) ou
cercadores de atum;
b) podem ser arrastões (rede de pesca que se arrasta no fundo); e
c) podem usar redes emalhar, embora este método com redes de grandes
dimensões esteja banido na maioria dos países.
Grande embarcação fábrica alemã
figura 9521
figura 9622 21
pt.wikipedia.org/wiki/Embarcação
55
3.3 sociedades classificadoras
O que são Sociedades Classificadoras? São pessoas jurídicas de direito privado,
empresas particulares independentes de armadores, operadores ou governos, de
reconhecimento internacional, cuja principal finalidade é dar aos
armadores/afretadores, aos seguradores, seja do casco ou do transporte marítimo, e às
autoridades governamentais um veredicto sobre o estado geral da embarcação. Para
isso, desenvolvem regulamentos, procedimentos e métodos para estabelecer a
resistência da construção das embarcações, o dimensionamento, os arranjos
estruturais, os equipamentos marítimos (inclusive máquinas e caldeiras) e as condições
de navegabilidade das embarcações mercantes, além de manter, durante a vida da
embarcação, uma rotina de vistorias periódicas.
• Os regulamentos das Sociedades Classificadoras são permanentemente
atualizados em conformidade com as Convenções Marítimas Internacionais e
baseiam-se, principalmente, na experiência e investigação.
• As Sociedades Classificadoras mantêm um registro permanente das
embarcações locadas em diversas categorias, de acordo com o objetivo para o
qual foi construída, permitindo um julgamento efetivo dos riscos operacionais
que cada uma delas pode representar considerando sua resistência e suas
condições de navegabilidade. A essas categorias as Sociedades Classificadoras
chamam de “classe”.
22
marazul.freehostia.com
56
Principais Sociedades Classificadoras em operação no Brasil:
�1828 – Bureau Veritas (fundada na Bélgica em 1828 e estabelecida na França desde
1832 – sede em Paris);
� 1834 – Lloyd’s Register of Shipping (inglesa – sede em Londres);
� 1861 – Registro Italiano Navale – RINA (italiana – sede em Gênova);
� 1862 – American Bureau of Shipping (Americana – sede em New York);
� 1864 – Det Norks Veritas (norueguesa – sede em Oslo);
� 1867 – Germanish Lloyd (alemã – sede em Hamburgo);
� 1899 – Nipon Kaiji Kiokay (japonesa – sede em Tóquio);
� Sociedade Classificadora Bureau Colombo LTDA-BC (brasileira – sede no Rio de
Janeiro).
As iniciais da Sociedade Classificadora encontram-se gravadas na “MARCA
DO SEGURO”.
3.4 qualidades essenciais das embarcações
CONDIÇÕES GERAIS QUE UMA EMBARCAÇÃO DEVE POSSUIR
1 Solidez
2 Flutuabilidade
3 Estabilidade
4 Estanquidade
5 Evolução
6 Estiva
7 Consumo
8 Velocidade
SOLIDEZ – Propriedade que a estrutura da embarcação deve possuir para suportar
os esforços a que é submetida
FLUTUABILIDADE – Propriedade para manter-se flutuando e que, submersa até
sua linha de carga máxima, mantenha fora d’água um volume suficientemente seguro
para navegar em qualquer condição de tempo.
57
ESTABILIDADE – Propriedade pela qual, afastada de sua posição de equilíbrio
pela ação de forças externas, como a do vento ou das ondas, retorne a sua posição
primitiva quando cessadas essas forças.
ESTANQUIDADE – Propriedade pela qual a embarcação é impermeável a água
devido as condições das estruturas do casco não permitirem a penetração de água.
EVOLUÇÃO – Propriedade que tem a embarcação de obedecer ao comando do
timão para manobrar no mínimo espaço e tempo possível.
ESTIVA – É necessário dispor de um sistema de carga/descarga rápido e eficiente
a fim de permanecer o mínimo de tempo no porto, e que os porões e/ou tanques
reúnam boas condições de estivagem da carga.
CONSUMO – O consumo diário de combustível não deve ser excessivo. Toda
economia neste aspecto redunda em benefício dos armadores e é um importante fator
de competição no mercado.
VELOCIDADE – As máquinas devem imprimir à embarcação a rapidez necessária
com o menor consumo, já que com um bom rendimento de velocidade pode aumentar
o número de viagens e, com isso, aumentar o rendimento econômico. Alem disso o
casco deve ter uma conformação aerodinâmica tal que ofereça uma resistência mínima
à propulsão.
3.5 esforços a que uma embarcação está sujeita INTRODUÇÃO
Os detalhes da construção das embarcações modernas variam consideravelmente
em relação ao tamanho e tipo.
figura 9323 figura 9424
23
Rebocador Tangará da Petrobras
58
ESFORÇOS
Porém todas com uma estrutura de casco que esteja de acordo com as resistências
que devem apresentar aos esforços a que são submetidas, que são:
a) esforços longitudinais;
b) esforços transversais;
c) esforços localizados; e
d) esforços de impacto.
figura 95
figura 96
24
caaq2006.blogspot.com
59
figura 97
RESISTÊNCIA DO CASCO
A estrutura de uma embarcação está sujeita, durante sua vida útil, a várias cargas.
É conveniente dividir as cargas que agem na estrutura de embarcação em quatro
categorias como segue:
a) cargas estáticas;
b) cargas dinâmicas; e
c) cargas de impacto.
Essas categorias são em parte baseadas na natureza da carga e em parte na
natureza da resposta da embarcação.
CARGAS ESTÁTICAS
Que variam somente quando o peso total da embarcação se altera como resultado
de operações de carga/descarga, consumo de combustível ou modificações na
estrutura do casco. São variantes:
1) peso da embarcação e seus conteúdos (que variam ao longo do seu
comprimento).
2) componentes do empuxo quando parado ou quando em movimento.
3) cargas concentradas causadas em docagens e encalhes.
60
CARGAS DINÂMICAS
São chamadas de cargas dinâmicas por serem originadas principalmente na ação
das ondas no casco da embarcação em movimento e, portanto, variam sempre com o
tempo.
CARGAS DE IMPACTO
Cargas resultantes das batidas ou impacto das ondas na proa nos bordos e em
outras partes da estrutura do casco, incluindo os efeitos da água no convés.
A ação mútua entre uma força externa aplicada a um corpo e a reação deste para
preservar sua posição relativa está intimamente ligada em como e onde a força externa
é aplicada.
OS SEIS MOVIMENTOS DE UMA EMBARCAÇÃO
Não se pode prever exatamente qual será o comportamento de uma embarcação
quando exposta aos efeitos das forças do vento e sob mau tempo; entretanto, é
possível estudar os vários movimentos das embarcações nas ondas e saber como
estes movimentos são efetuados pelo corpo da embarcação.
A ação mútua, entre uma força externa aplicada a um corpo e a reação deste para
preservar sua posição relativa, está intimamente ligada em como e onde a força
externa é aplicada.
61
Movimento da embarcação em torno do eixo longitudinal (de um bordo para o
outro).
figura 98
Movimento da embarcação em torno de um eixo transversal (movimento no
sentido proa/popa).
figura 99
CABECEIO (YAWING)
BBAALLAANNÇÇOO ((RROOLLLLIINNGG))
CATURRO (PITCHING)
62
Movimento em torno do eixo vertical (movimento da proa no plano horizontal
boreste/bombordo ou bombordo/boreste).
Figura 100
MOVIMENTO VERTICAL (HEAVING)
Deslocamentos verticais entre cristas e cavados de ondas.
figura 101
MOVIMENTO LATERAL (SWAY)
Deslocamento lateral com mar de través (Aliança Brasil).
figura 102
63
MOVIMENTO LONGITUDINAL (SURGE)
Deslocamento no sentido longitudinal com mar pela popa/proa
figura 103
Alguns destes movimentos são relacionados um com o outro; outros são
completamente independentes; entretanto, todos, ou a maioria, podem ocorrer
simultaneamente, conjugando seus efeitos com a eficiência operacional da
embarcação. Deste modo, embora seja impossível o controle completo sobre estes
movimentos, é possível minimizar ou aliviar seus efeitos, considerando a estabilidade e
a navegação segura uma vez que:
a) espera-se que a embarcação mantenha uma velocidade constante. Isto
requer um movimento longitudinal estável;
b) a embarcação deve ser capaz de manter um rumo constante. Isto requer
uma estabilidade de governo;
c) a embarcação deve manter uma condição de compasso estável,
constante. Isto requer estabilidade e minimização no movimento de
caturros;
d) o movimento lateral causa afastamento do rumo no fundo. Isto requer que
na superfície seja mantido um alto grau de estabilidade no deslocamento
lateral;
e) a embarcação deve manter um calado médio relativamente constante. Isto
requer uma estabilidade no movimento vertical; e
64
f) finalmente, e o mais importante, diz respeito ao movimento de balanço o
qual, dos 6 movimentos citados, é o que está mais próximo em levar a
embarcação a um emborcamento.
De um modo geral podemos listar estes movimentos relacionados com seus efeitos
e em ordem de importância como se segue:
Movimento Estabilidade
∗Balanço Transversal;
Caturro Longitudinal;
∗Cabeceio Direcional;
Movimento vertical Estabilidade no calado médio;
Movimento longitudinal Estabilidade de velocidade;
Movimento transversal Estabilidade de abatimento
Dos seis movimentos acima os menos estáveis são o balanço e o cabeceio (∗). Os
outros 4 têm um relativo alto grau de estabilidade em se considerando a estrutura dos
cascos das embarcações mercantes. Quanto ao cabeceio, este pode ser controlado
pelo sistema de governo; já o balanço, deve ser controlado pela distribuição da carga a
bordo.
65
4. ESTABILIDADE TRANSVERSAL 4.1 Teorema de arquimedes
“Todo corpo total ou parcialmente imerso num líquido recebe um “empuxo”, de
baixo para cima, igual ao peso do líquido deslocado”.
figura 104
DEFINIÇÃO: “Empuxo é a força exercida de baixo para cima num corpo
mergulhado em um líquido, igual ao peso do líquido deslocado”.
4.2 pontos notáveis da estabilidade transversal
CENTRO DE GRAVIDADE DA EMBARCAÇÃO – O centro de gravidade de uma
embarcação (G) é a resultante de um sistema que se constitui em todos os pesos a
bordo inclusive o da embarcação leve; figura 105:
66
figura 105
CENTRO DE CARENA – Centro de carena (B) é o centro de gravidade do volume
imerso da embarcação, é onde se aplica a força de empuxo; figura 106:
figura 106
CENTRO DE FLUTUAÇÃO – Centro de flutuação (F) é o centro de gravidade de
um plano de flutuação; figura 107:
figura 107
Centro de flutuação é o ponto em torno do qual a embarcação compassa.
Como uma inclinação se faz necessariamente em torno de um eixo, quando for em
relação ao eixo longitudinal o deslocamento se dará no plano transversal (ângulos de
banda – adernamento) e teremos uma estabilidade transversal; figura 108:
WW LL FF
CC LL FF
LL
67
figura 108
Veja o plano transversal da figura 109:
Para entendermos o equilíbrio de uma embarcação é necessário o conhecimento e
compreensão de outro ponto importante, O METACENTRO.
Metacentro é o ponto de cruzamento dos raios de um arco da curva descrita pelo
centro de carena. É o centro de curvatura da trajetória que o centro de carena descreve
ao se deslocar; figura 110:
θθ
CC LL
WW
LL
ÂÂnngguulloo ddee bbaannddaa
WW11 LL11
figura 109
68
4.3 braços de momento de endireitamento e estados de equilíbrio da embarcação
Consideremos uma embarcação flutuando em águas tranquilas, estando adriçada e
em águas parelhas. O centro de carena “B”, o centro de gravidade “G” e o metacentro
inicial “M”:
figura 111
Estando em equilíbrio, as forças peso (deslocamento – atuando no centro de
gravidade “G”) e empuxo (atuando no centro de carena “B”) são iguais. Estas são as
CC LL
WW
LL
•••••••• BB ••••••••
•••••••• MM
WW11 LL11
MMEETTAACCEENNTTRROO
WW LL
CC LL
BB
GG
MM
∆∆
==
EE
∆∆
EE
GG
BB
figura 110
KK
69
principais forças do estudo do equilíbrio na estabilidade de uma embarcação; figura
112:
figura 112
São elementos cujos valores determinam o grau de segurança do equilíbrio e com presença constante nos cálculos:
KM = altura do metacentro ou cota do metacentro transversal
KG = altura de centro de gravidade ou cota do centro de gravidade
KB = altura do centro de carena ou cota do centro de carena
BM = raio metacêntrico transversal
GM = altura metacêntrica transversal
EQUILÍBRIO ESTÁVEL
Uma embarcação é dita com equilíbrio estável se, quando inclinada por ação de uma força externa, tende a retornar a sua posição inicial quando cessada essa força; figuras 113 a 115:
WW LL
LL
BB
GG
MM
KK
CC KKMM
KKGG
KKBB
BBMM
BBGG
GGMM
70
figura 113
Para que isso ocorra, o centro de gravidade deverá estar abaixo do metacentro, isto
é, a embarcação deverá ter altura metacêntrica (GM) inicial positiva.
Ao ficar sujeita a uma pequena inclinação, seu centro de gravidade permanece
inalterado, uma vez que não há alteração na massa, mas o centro de carena se
desloca para uma nova posição B1.
figura 114
As forças “∆” e “E” criam um binário de braço (menor distância entre as forças)
“GZ”, cujo momento, em referência a “G”, tende a arrastar a embarcação de volta a sua
posição original. Então:
WW LL
CC LL
BB
GG
MM
KK
GGMM ++
����������������������������������������
KK
LL
WW
CC LL
GG ••••••••
BB ••••••••
WW11 LL11
EE
∆∆
ZZ
71
figura 115
Nestas condições, a embarcação encontra-se em equilíbrio estável. O momento
formado pelo “∆” (deslocamento) e a distância “GZ” é conhecido como “MOMENTO DE
ESTABILIDADE ESTÁTICA” ou “MOMENTO ADRIÇADOR” ou ainda, “MOMENTO DE
ENDIREITAMENTO”. E é igual ao produto da força “∆” pela distância “GZ”.
Momento de Estabilidade Estática = ∆·GZ tonelada·metro
A distância “GZ” é chamada de “braço do momento adriçador” ou “braço de
estabilidade” ou “braço de endireitamento”.
figura 116
EMBARCAÇÃO INDIFERENTE (Equilíbrio indiferente)
CC LL
BB11
GG
MM
BB
WW
LL
WW11 LL11
KK
∆∆∆∆∆∆∆∆
EE
ZZ θθθθθθθθ
72
Equilíbrio indiferente (neutro) – Vejamos o que acontece quando GM tende a
zero:
figura 117
Com GZ = 0, não há momento de endireitamento. A embarcação tenderá a se
manter em repouso nessa nova posição. Condição de “EQUILÍBRIO INDIFERENTE
(NEUTRO)”. M coincide com G
EMBARCAÇÃO INSTÁVEL
Equilíbrio instável – Quando uma embarcação está inclinada de um pequeno
ângulo e tende a inclinar-se mais ainda, ela está com “Equilíbrio Instável”. Para que isto
ocorra a embarcação deverá ter um GM negativo. Vejamos:
figura 118
GG MM
BB
WW
LL
WW11 LL11
KK
EE == ∆∆∆∆∆∆∆∆ CC LL
BB11
GG
MM
BB
WW
LL
WW
11 LL
11
KK
EE == ∆∆∆∆∆∆∆∆ CC LL
““MM”” aabbaaiixxoo ddee ““GG””:: GGMM nneeggaattiivvoo
BB
11
Z
73
4.4 curvas hidrostáticas, tabela de dados hidrostáticos
Foi visto que a estabilidade, o equilíbrio da embarcação, é função direta de um
elemento chamado GM (altura metacêntrica transversal). Portanto a importância do
conhecimento da posição do centro de gravidade (G) da embarcação em relação à
quilha (KG), cota do centro de gravidade, é fundamental.
Toda embarcação, quando entregue pelo estaleiro ao armador, vem acompanhada
de seus desenhos planos de dados hidrostáticos referentes à condição de embarcação
leve.
O engenheiro naval calcula o KG do embarcação leve e inclui esse valor no caderno
de estabilidade que acompanha os planos e desenhos da embarcação.
O responsável a bordo para manter a embarcação estável fará, partindo da
condição da embarcação leve e usando o teorema dos momentos (ou teorema de
Varignon), os cálculos para determinar a cota do centro de gravidade (KG) para todas
as demais condições de flutuabilidade, sempre que houver variação de peso a bordo
(carga, descarga, consumo, lastro, deslastro etc)
Também são partes integrantes das informações suplementares e do caderno de
estabilidade da embarcação, fornecidos em função do calado o seguinte:
74
Plano de curvas hidrostáticas
figura 119
75
Escala de peso morto (“deadweight”)
figura 120
76
A tabela de dados hidrostáticos
figura 121
Entrando nas curvas ou na tabela com o calado (para qualquer deslocamento entre
o leve e o plena carga), podemos retirar a cota do centro de carena (VCB na tabela) e a
cota do metacentro (KM na tabela).
Com estes valores (que também podem ser calculados analiticamente) é o KG
calculado podemos determinar o GM e verificar a condição de estabilidade do
embarcação já que, como foi visto, devem obedecer à seguinte ordem, partindo da
quilha:
77
M
G
B
K
GM positivo (M acima de G)
Curvas cruzadas
Conjunto de curvas (que também fazem parte do caderno de estabilidade) que dão
o valor do braço de estabilidade (gz de um centro de gravidade assumido) para
qualquer ângulo de banda de um deslocamento particular; figura 122.
78
figura 122
Com os valores dos GZs encontrados constrói-se a curva de estabilidade para as
condições de deslocamento da embarcação.
A curva de estabilidade é o espelho das condições da estabilidade para uma deter-
minada condição de carregamento.
4.5 efeitos da superfície livre
A principal causa de superfície livre é a presença de tanques parcialmente cheios
de líquidos.
Vejamos por que.
figura 123
79
figura 124
Não há alteração na distribuição interna da massa do sistema (o “G” do sistema não
se altera).
O momento de estabilidade estática durante o movimento continua sendo:
MEE = ∆·GZ
MEE = ∆·GM·sen θ
Seja a mesma embarcação com o mesmo calado o mesmo KG porém, com o
tanque contendo liquido apenas até sua metade.
figura 125
KK
CC LL
WW
LL
gg ••••••••
GG
MM
BB ••••••••
WW11
•• BB11
EE
∆∆
ZZ
nnããoo ssee ddeessllooccaa qquuaannddoo aa eemmbbaarrccaaççããoo aaddqquuiirree uummaa bbaannddaa
LL11
80
...se deslocar para o bordo mais baixo e...
figura 126
...como consequência, haverá uma redução virtual do GM, ou seja, UMA
REDUÇÃO DA ESTABILIDADE DA EMBARCAÇÃO.
É importante notar que, se o GM original for muito pequeno e as consequências de
uma superfície livre muito grande, essa perda virtual de estabilidade pode acarretar um
GM negativo.
4.6 desembarque, embarque e movimento vertical de pesos.
figura 127a figura 127b figura 127c
WW
LL
CC LL
KK
BB
GG
MM
gg gg
WW11 LL11
gg gg11
•
•
BB11
∆∆
ZZ
GGvv •••••••• ZZvv
GG11
GG
CCLL
KK
ddPP
CCLL
KK
d=0d=0PP GG
CCLL
KK
ddPPGG11
GG
GG11
81
Figura 127a: se um peso localizado abaixo do centro de gravidade da embarcação
for desembarcado, ele se deslocará para cima, de “G” para “G1”.
Figura 127b: se um peso localizado no centro de gravidade da embarcação for
desembarcado, ele se manterá na mesma posição.
Figura 127c: se um peso localizado acima do centro de gravidade da embarcação
for desembarcado, ele se deslocará para baixo, de “G” para “G1”.
figura 128
Figura 128. Se um peso localizado abaixo e fora da vertical de “G” for
descarregado, ele se deslocará para “G1” exatamente no sentido oposto sobre a reta
que une o centro de gravidade do peso ao “G”.
Para o caso de embarque de peso repete-se o mesmo raciocínio e inverte-se o
sentido do deslocamento do centro de gravidade.
figura 129
GG
CCLL
KK
PPdd
GG11
GG GG GG
KK KK KK
CC CC CCLL LL LL
pp pp
ppGG11 GG11 GG11
82
Figura 129: Ao deslocar-se verticalmente para cima, qualquer peso no interior
da embarcação, o centro de gravidade da embarcação se deslocará para cima.
Este mesmo raciocínio se aplica no caso do deslocamento vertical para baixo,
o que, obviamente, irá baixar o centro de gravidade da embarcação; seu
deslocamento será para baixo.
No deslocamento transversal, o deslocamento será transversal para o mesmo bordo
que a massa for deslocada.
UMA BANDA
figura 130
A ARRUMAÇÃO E A PEAÇÃO DAS CARGAS A BORDO DAS EMBARCAÇÕES
TEM FUNDAMENTAL IMPORTÂNCIA NA POSIÇÃO DO CENTRO DE GRAVIDADE
E CONSEQUENTEMENTE NA ESTABILIDADE.
83
5. ESTABILIDADE LONGITUDINAL
5.1 – Características principais
ESTABILIDADE LONGITUDINAL é a propriedade que a embarcação tem de voltar
a sua posição longitudinal normal, quando dela tenha sido afastado.
COMPASSO pode ser considerado o equivalente longitudinal da banda, porém
mensurado pela diferença de calados entre a proa e a popa e não em graus.
O estudo da estabilidade longitudinal é similar ao da estabilidade transversal para
pequenas bandas.
Na estabilidade transversal o ângulo de inclinação (o balanço) lateral no sentido
boreste / bombordo da embarcação está relacionado com o plano diametral.
Na estabilidade longitudinal o ângulo de inclinação no sentido proa / popa (arfagem
ou caturro), ocorre em relação ao eixo transversal que contem o centro de flutuação.
Quando a embarcação inclina-se de um ângulo φ no sentido longitudinal o centro de
carena B muda para B1
As verticais que passam pelos centros de carena em dois ângulos consecutivos de
compasso da embarcação, determinam, em sua interseção, o metacentro longitudinal;
figura 131:
figura 131
WW
LL
••••••••
BB
WW LL
•••••••• BB11
•••••••• MMLL
φφφφφφφφ
φφφφφφφφ •••••••• gg ••••••••
gg
11
••••••••
FF
84
Consequentemente, as inclinações em relação ao plano diametral (balanços) são
bem maiores que as inclinações em relação ao eixo transversal que contém o centro de
flutuação (caturro, arfagem).
O resultado desta diferença é que a altura metacêntrica longitudinal positiva será
sempre muito grande.
5.2 plano de compasso, TPC e MTC.
Considerando a estabilidade longitudinal:
A posição longitudinal do centro de gravidade G da embarcação (LCG) como
também o da carga (Lcg) pode ficar a vante, a ré ou sobre a seção mestra; figuras 132:
Por convenção:
Negativo, se a vante da seção mestra.
Positivo, se a ré da seção mestra.
figura 132
85
O mesmo podemos dizer do centro de carena (B), figura 133 e do centro de
flutuação (F), figura 134:
figura 133
figura 134
86
Como na estabilidade transversal, o responsável a bordo para manter a
embarcação estável, fará, partindo da condição de embarcação leve e usando o
teorema dos momentos (ou teorema de Varignon), os cálculos para determinar a
posição longitudinal do centro de gravidade (LCG) para todas as demais condições de
flutuabilidade, sempre que houver variação de peso a bordo (carga, descarga,
consumo, lastro, deslastro etc).
Entrando nas curvas ou na tabela de dados hidrostáticos com o calado (para
qualquer deslocamento entre o leve e o a plena carga), podemos retirar a posição
longitudinal do centro de carena (LCB) e a posição longitudinal do centro de flutuação
(LCF).
TPC é a sigla de “toneladas por centímetro de imersão”. É o peso em toneladas
métricas capaz de variar o calado de 1 centímetro.
Pode ser calculado analiticamente, mas pode ser obtido nas curvas hidrostáticas ou
na tabela de dados hidrostáticos.
Com o valor do TPC, usando a fórmula:
onde “i = imersão ou emersão (em centímetros)” e “p = o peso da carga”, calculamos o novo calado médio após o embarque e/ou desembarque de cargas.
MTC é a sigla de momento para variação de compasso de 1 centímetro.
O MTC, assim como o TPC, também pode ser calculado analiticamente, como, também, pode ser obtido nas curvas hidrostáticas ou na tabela de dados hidrostáticos.
Para determinação das variações de calado na proa e na popa em função da
movimentação de pequenos pesos (considerados quando forem iguais ou menores que
5% do valor do deslocamento no momento da operação), usa-se o “DIAGRAMA DE
COMPASSO”, mostrado na figura 135:
TPCp
i ====
87
figura 135
Para cada calado tabelado a esquerda o diagrama apresenta duas linhas de valores
em centímetros que correspondem as correções e seus respectivos sinais, AV (a
vante) a superior e AR (a ré) a inferior, distribuídas ao longo da numeração das
cavernas de 0 na popa a 110 na proa.
Exemplo:- considerando o calado de vante 4 m e a ré 5 m determine os calados finais
se 250 tons de carga são embarcados na altura da caverna 80
Calado médio = (4 + 5)/2 = 4,5 m
Na interseção do calado médio com a caverna 80 encontramos:
av = + 19 cm
ar = – 5 cm
Calados av = 4,00 m ar = 5,00 m
+ 0,19 m – 0,05 m
Calado final av = 4,19 m ar = 4,95 m
88
REFERÊNCIAS
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Ltd Great Britain – Terceira edição, 1977.
EYRES, D. J. – Ship Construction – ELSEVIER Butterworth Heinemann, Editora MPG
Books Ltd., Bodmin, Cornwall, quinta edição, 2005.
FERNÁNDEZ, Cesáreo Diaz – Teoria del Buque, Gráfica Condal, Barcelona,
Espanha, 2ª edição 1972.
FONSECA, Maurílio M – Arte Naval, SDGM, 1989, quinta edição, Rio de Janeiro.
GOMES, Carlos R. Caminha – Arquitetura Naval, Sindicato dos Oficiais de Náutica e
de Práticos de Portos da Marinha Mercante, volume 1 – Rio de Janeiro.
KEMP & YOUNG – Ship Construction Sketches, Stanford Maritime Limited,
Terceira edição – 1982.
MORETTO, Vasco Pedro e LENZ, Urbano – Física em Módulos de Ensino
MECÂNICA, Segundo Grau, Editora Ática – São Paulo.
PURSEY, H. J. – Merchant Ship Construction, Brown, Son & Ferguson Ltd,
Glasgow, sexta edição 1978.
WALTON, Thomas e BAXTER, B. – Know your own ship – Griffin, London, 1969.