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DESENVOLVIMENTO DE UM MÓDULO DE COMPARTIMENTAÇÃO PARA O
PROJETO PRELIMINAR DE EMBARCAÇÕES
André Luiz Machado
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Naval e Oceânica da Escola
Politécnica, Universidade Federal do Rio de
Janeiro, como parte dos requisitos necessários à
obtenção do título de Engenheiro.
Orientador: Richard David Schachter
Rio de Janeiro
Março de 2015
DESENVOLVIMENTO DE UM MÓDULO DE COMPARTIMENTAÇÃO PARA O
PROJETO PRELIMINAR DE EMBARCAÇÕES
André Luiz Machado
PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DA ESCOLA
POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO
PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A CONCLUSÃO DO CURSO
DE ENGENHARIA – HABILITAÇÃO NAVAL E OCEÂNICA.
Banca Examinadora:
_______________________________________________
Prof. Richard David Schachter, DENO-UFRJ
_______________________________________________
Prof. Julio Cesar Ramalho Cyrino, PENO-UFRJ
_______________________________________________
Prof. Carl Horst Albrecht, DEG-UFRJ
Número de Páginas: 64
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
MARÇO DE 2015
Machado, André Luiz
Desenvolvimento de um Módulo de Compartimentação
para o Projeto Preliminar de Embarcações / André Luiz
Machado. – Rio de Janeiro: UFRJ / Escola Politécnica, 2015.
VIII, 64 p.: il.; 29,7 cm.
Orientador: Richard David Schachter
Projeto de Graduação – UFRJ / Escola Politécnica /
Curso de Engenharia Naval e Oceânica, 2015.
Referências Bibliográficas: p. 63
1. Ferramenta de Projeto de Embarcações 2. Sistema de
Projeto com Foco na Solução 3. Integração de Módulos de
Projeto. I. Schachter, Richard David II. Universidade Federal
do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia
Naval e Oceânica. III. Título.
iv
Dedicatória
À Lira, eterna guardiã e companheira da minha família e que hoje descansa em paz.
v
Agradecimento
Aos meus pais, Luiz e Eliana, por me ensinarem o respeito ao próximo, a importância
do estudo e o valor do trabalho e por acreditarem na minha capacidade de evolução.
A todos os amigos navais que me ajudaram a completar essa etapa da vida e também
àqueles que aceitaram minha ajuda, assim colaborando para sentir-me útil nessa grande
equipe.
Ao amigo Alessandro, com quem dividi teto durante a maior parte da vida estudantil,
por não fazer muita sujeira em casa.
Ao Professor Richard pela orientação na execução do trabalho, pelo estímulo e
persistência para obtenção do melhor resultado possível e pela ajuda para resolver
assuntos acadêmicos complicados.
Aos colegas de trabalho da antiga OGX, por me fazerem acreditar que a Engenharia
vale a pena não apenas para enriquecer.
À minha namorada Eva, por acreditar em mim e não deixar que a distância nos separe.
Aos amigos japoneses, chineses, russos, europeus, cazaquistaneses, americanos, de
outras nacionalidades, além, é claro, dos brasileiros, com quem eu convivi durante um
ano no Japão, pela amizade e pela ajuda para aprender a viver de novo em meio a uma
cultura tão diferente da nossa.
Ao amigo Naoki, vulgo Mr. Chow, por acolher a mim e a outros amigos brasileiros
como seus irmãos e por nos ensinar o Japonês do dia-a-dia que não está nos livros
didáticos.
vi
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Naval.
DESENVOLVIMENTO DE UM MÓDULO DE COMPARTIMENTAÇÃO PARA O
PROJETO PRELIMINAR DE EMBARCAÇÕES
André Luiz Machado
Março/2015
Orientador: Richard David Schachter
Curso: Engenharia Naval e Oceânica
A compartimentação de uma embarcação é um fator de projeto que afeta diretamente no
seu equilíbrio e estabilidade, em condição intacta ou avariada.
Neste trabalho é desenvolvido um módulo de compartimentação para um Sistema de
projeto de embarcações, ‘Solution Focused Design’, capaz de interagir com os módulos
de Forma, de Estruturas e de Equilíbrio e Estabilidade do Sistema. É possível criar
compartimentos partindo-se do arquivo de saída do módulo de Forma ou apenas do
arquivo de saída do módulo de Estruturas (este contém, também, os dados da Forma).
O programa permite criar compartimentos manualmente, com parede retas ou inclinadas,
ou automaticamente, através de uma rotina que analisa a estrutura da embarcação e
identifica os compartimentos que ela delimita. Para cada compartimento criado o
usuário pode especificar a permeabilidade volumétrica do mesmo, o nível de líquido
interno e o peso específico do líquido. Dessa forma é possível criar casos de
carregamento para a embarcação.
O arquivo de saída gerado contém informações úteis ao módulo de Equilíbrio e
Estabilidade.
Palavras-chave: Sistema de Projeto de Embarcações, Compartimentação, Programação,
Integração de módulos.
vii
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Engineer.
DEVELOPMENT OF A COMPARTMENTATION MODULE FOR THE
PRELIMINARY PROJECT OF SHIPS
André Luiz Machado
March/2015
Advisor: Richard David Schachter
Course: Naval and Ocean Engineering
The ship’s compartmentation is a design factor of direct influence in its equilibrium and
stability, both for intact or damaged conditions.
In this work, a compartmentation module for a ship design System, ‘Solution-Focused
Design System’, is developed, with the capability of interacting with the existing
Geometry, Structure and Equilibrium & Stability modules of the System. It is possible
to create compartments starting from the Geometry module’s output file only or from
the Structure module’s output file (which also contains the Geometry data).
The program makes it possible to create compartments manually, with straight or
inclined walls, or automatically, through a procedure that analyses the ship’s structure
and identifies the compartments that it bounds. For each compartment, the user can
specify the volumetric permeability of it, the level of liquid inside and the specific
weight of the liquid. Therefore, it is possible to create load cases for the ship.
The generated output file brings useful information to the Equilibrium & Stability
module.
Keywords: Ship Design System, Compartmentation, Programming, Integration of
Modules.
viii
Índice
1. Introdução.................................................................................................................. 1
2. Compartimentação .................................................................................................... 1
2.1. Permeabilidade Volumétrica ................................................................................. 2
2.2. Efeito de Superfície Livre...................................................................................... 3
3. Softwares disponíveis ................................................................................................ 4
4. Funcionamento do algoritmo .................................................................................... 6
4.2. Interseção da área da caverna com a área do quadrilátero .................................... 9
4.3. Cálculo de área, volume e centro geométrico...................................................... 16
4.4. Volume e peso de fluido ...................................................................................... 19
4.5. Momento de Superfície Livre .............................................................................. 19
4.6. Geração automática de compartimentos com base em elementos estruturais ..... 21
5. Módulo de Estrutura ................................................................................................ 27
6. Apresentação do módulo ......................................................................................... 29
6.1. Gerencimento de arquivos - File ......................................................................... 32
6.2. Criação de compartimentos - Create ................................................................... 41
6.3. Carregamento dos compartimentos - Calculation ............................................... 48
6.4. Visualização em tela - View................................................................................. 52
6.5. Ajuda – Help ........................................................................................................ 59
7. Outros módulos do sistema SFD ............................................................................. 59
7.1. Módulo de Arranjo Geral .................................................................................... 59
7.2. Módulo de Equilíbrio e Estabilidade ................................................................... 60
8. Conclusão ................................................................................................................ 62
9. Referências .............................................................................................................. 63
1
1. Introdução
O presente trabalho tem como objetivo a obtenção de um módulo de
compartimentação para o projeto preliminar de embarcações, de um Sistema
Computacional SFDS [1] que possa interagir com os módulos já existentes de Forma [2],
Estrutura [3], de Equilíbrio e Estabilidade [4] e de Arranjo Geral [5].
O módulo deve ser capaz de criar compartimentos para embarcações do tipo
monocasco e multicasco, com paredes retas e/ou inclinadas a partir de um arquivo de
geometria de casco do tipo “.SAI”. Os compartimentos serão criados livremente ou
tendo como base a estrutura pré-definida da embarcação, importada de arquivo do tipo
“.DSG”. O módulo deve, também, criar casos de carregamento a partir da quantidade e
do peso específico do líquido interno a cada compartimento.
A motivação de se desenvolver esse tipo de programa que integra os diferentes
fatores de projeto vem da necessidade de uma ferramenta que auxilie o projetista a
analisá-los maneira eficiente para uma embarcação em fase de projeto preliminar. O
programa é baseado no conceito de organização do processo de projeto que é conhecido
como SFD (Solution-Focused Design Process).
2. Compartimentação
Diz-se compartimentação a subdivisão do volume interno ao casco de uma
embarcação em compartimentos estanques. As subdivisões são normalmente feitas
utilizando-se os próprios elementos estruturais da embarcação, tais como o duplo-fundo,
conveses e anteparas transversais e longitudinais.
A compartimentação é uma parte indispensável do projeto de qualquer
embarcação e tem duas funções: definir os espaços para armazenamento de carga,
combustíveis, água, etc. garantindo a segregação entre os produtos e garantir a
segurança da embarcação, influenciando diretamente seu equilíbrio e estabilidade, seja
com a embarcação intacta ou avariada.
A compartimentação de uma embarcação pode ser um fator decisivo na sua
sobrevivência ou afundamento em caso de avaria. O famoso navio RMS Titanic, que
colidiu com um iceberg e afundou na sua viagem inaugural em 15 de abril de 1912,
tinha seu casco dividido em 16 compartimentos [6]. O projeto previa que se dois deles
fossem inundados, o navio seria capaz de manter-se flutuando, mas acreditava-se que
2
mesmo com 4 compartimentos inundados a embarcação sobreviveria. Porém constatou-
se que a avaria consequente da colisão com o iceberg tenha causado a perda de
estanqueidade de 5 compartimentos, assim condenando a embarcação e ceifando a vida
de aproximadamente 1500 pessoas.
2.1. Permeabilidade Volumétrica
A definição dos compartimentos leva em consideração a permeabilidade
volumétrica de cada um, ou seja, a porcentagem do espaço de um compartimento que
pode ser preenchida com água de acordo com o SOLAS [7]. Essa característica é útil
para o cálculo da capacidade de armazenamento de um compartimento ou, em caso de
avaria, para verificar quanta água invadirá o espaço disponível.
Figura 2.1-1 - Elementos estruturais internos a um compartimento
Tanques, em geral, têm permeabilidade próxima de 100%, visto que a maior
parte do seu interior é vazia e pouco espaço é perdido para elementos estruturais como
longitudinais e cavernas. Já a Praça de máquinas, por exemplo, é tratada como um
compartimento de menor permeabilidade (ao redor de 85%), pois nela há vários
equipamentos, tubulações e máquinas que impedem que o volume seja totalmente
3
preenchido. Abaixo é mostrada uma tabela de permeabilidade recomendada pelo
SOLAS:
Espaços Permeabilidade
Apropriado para armazenamento 0,60
Ocupado por acomodação 0,95
Ocupado por máquinas 0,85
Espaços vazios 0,95
Espaços de carga seca 0,70
Planejado para líquido 0 ou 0,95*
*o que representar maior exigência
2.2. Efeito de Superfície Livre
Ao desenvolver a compartimentação de uma embarcação, é necessário levar em
conta o chamado efeito de superfície livre. Quando ocorre uma inclinação da
embarcação, seja por influências externas ou em decorrência de um carregamento
assimétrico, as cargas líquidas ou sólidas a granel, por efeito da gravidade, tendem a se
deslocar para o bordo mais baixo da embarcação, conforme ilustração abaixo.
Figura 2.2-1 - Efeito de superfície livre
O deslocamento da carga irá ocasionar o deslocamento do centro de gravidade
da embarcação, fazendo com que a embarcação incline-se ainda mais. Assim, o efeito
de superfície livre tende a piorar a estabilidade de embarcações e deve ser minimizado.
É possível, na etapa de compartimentação do projeto de uma embarcação, dividir
grandes espaços em compartimentos menores, assim garantindo menor efeito de
superfície livre neles, como se verifica pela imagem abaixo.
4
Figura 2.2-2 - Efeito de superfície livre em embarcação com maior número de
compartimentos
A International Maritime Organization – IMO recomenda que seja levado em
consideração o efeito de superfície livre de tanques com nível abaixo de 98% de carga
no cálculo de equilíbrio e estabilidade da embarcação.
3. Softwares disponíveis
Atualmente os softwares mais conhecidos no mercado que permitem ao usuário
fazer a compartimentação de embarcações são o Hydromax (integrante do pacote
Maxsurf), HecsalvTM
, Autohydro® (integrante do pacote Autoship) e DELFTshipTM
.
O Hydromax só permite a criação de compartimentos com paredes inclinadas
mediante importação de geometrias que sirvam de referência para e geração do
compartimento
Figura 3-1 - Interface do Hydromax
5
O Hecsalv não possui opção para importação de estruturas como referência na
geração de compartimentos.
Figura 3-2 - Interface do Hecsalv
Figura 3-3 - Interface do Autohydro
6
Figura 3-4 - Interface do DELFTship
Nenhum destes softwares é capaz de gerar compartimentos automaticamente a
partir de elementos estruturais pré-definidos.
4. Funcionamento do algoritmo
Nesta seção serão abordadas as principais funções do módulo de
compartimentação: a geração de compartimentos e suas propriedades, o carregamento
de cada compartimento e a rotina de criação automática de compartimentos com base
nos elementos estruturais da embarcação.
4.1. Geração de um compartimento
Este módulo gera compartimentos partindo-se de figuras geométricas espaciais
simples: prismas e hexaedros irregulares. Essas figuras delimitam as dimensões
máximas de cada compartimento, e devem sempre ter pelo menos duas faces paralelas a
duas cavernas distintas da embarcação, isto é, “começam” em uma caverna e “terminam”
em outra.
7
Figura 4-1 - Figura geométrica delimitando um compartimento
Porém este módulo considera apenas o volume interno ao casco do navio para a
criação de compartimentos. Assim, caso lhe seja requisitada a criação de um
compartimento com uma figura geométrica que extrapole o limite do casco, o programa
recorta a figura solicitada, gerando um compartimento que abrange apenas a porção da
figura interna ao casco da embarcação.
Figura 4-2 - Obtenção do volume interno ao casco da embarcação
A figura geométrica que delimita o compartimento é obtida através de dois
quadriláteros e as coordenadas de seus vértices, totalizando 8 pontos: 4 no plano da
caverna mais à ré do compartimento e 4 na caverna mais à vante. Essas coordenadas
podem ser fornecidas diretamente pelo usuário ou pela identificação de interseções entre
elementos estruturais, escolhidos pelo usuário para a delimitação do compartimento ou
automaticamente pelo programa.
8
Figura 4-3 - Identificação dos pontos da forma geométrica
Assim, o processo de criação de um compartimento é dado em 6 etapas:
[1] Leitura das coordenadas dos pontos que definem dois quadriláteros – um na
caverna onde começa o compartimento e um na caverna onde termina o
compartimento
[2] Geração de quadriláteros nas cavernas intermediárias
[3] Interseção da área de cada quadrilátero com a área da caverna correspondente
[4] Cálculo da área e centro geométrico da área de interseção
[5] Obtenção do volume do compartimento pela integração numérica das áreas de
interseção com o comprimento do compartimento
[6] Obtenção do centro geométrico do compartimento pela integração numérica dos
centros geométricos das áreas de interseção com o comprimento do
compartimento
A seguir, o processo de criação é descrito detalhadamente.
Inicialmente, o programa lê as coordenadas dos pontos que geram os dois
quadriláteros que definem os limites do compartimento em cada caverna da embarcação.
Essas coordenadas podem ser inseridas diretamente pelo usuário ou identificadas a
partir de interseções entre elementos estruturais, em um procedimento a ser mostrado
mais adiante. É gerada uma visualização na tela das cavernas onde começa e termina o
tanque. Os dois quadriláteros são as bases do prisma mostrado.
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Figura 4-4 - Exemplo de criação de compartimento
Em seguida, gera-se um novo quadrilátero para cada caverna contida entre
aquela onde começa e aquela onde termina o compartimento. Para cada caverna o
programa faz a interseção da área da caverna com a área do quadrilátero.
Figura 4-5 - Visualização de vante
4.2. Interseção da área da caverna com a área do quadrilátero
A interseção das áreas é feita em 3 processos:
A. Identificação de quais pontos que definem a caverna estão dentro do espaço
definido pelo quadrilátero
B. Identificação dos pontos de interseção dos segmentos de reta definidos por
duplas de pontos da caverna com as arestas do quadrilátero
C. Identificação de quais pontos definidos pelos cantos do quadrilátero são internos
à área da caverna
Os três processos podem ser mais bem entendidos no exemplo abaixo.
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Considera-se uma caverna da geometria de um catamarã, definida por 16 pontos.
Figura 4.2-1 - Baliza definida por 16 pontos
Deseja-se obter a área de interseção entre a área da caverna e o quadrilátero
ABCD.
Figura 4.2-2 - Definição do quadrilátero ABCD
Verifica-se, pelas coordenadas do Ponto 1, se ele está dentro da área delimitada
pelo quadrilátero.
Figura 4.2-3 - Verificação do ponto 1
O programa identifica que o Ponto 1 está fora da área delimitada. Em seguida
ele verifica se há interseção entre o segmento de reta entre os pontos 1 e 2 e as arestas
do quadrilátero.
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Figura 4.2-4 - Verificação do segmento 1-2
Não há interseção. O programa, então, verifica se o Ponto 2 está dentro da área
do quadrilátero.
Figura 4.2-5 - Verificação do ponto 2
Verifica-se se o segmento de reta entre os pontos 2 e 3 se intercepta com alguma
aresta do quadrilátero.
Figura 4.2-6 - Verificação do segmento 2-3
Repetição do processo para o ponto 3.
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Figura 4.2-7 - Verificação do ponto 3
O programa identifica que há uma interseção entre o segmento de reta entre os
pontos 3 e 4 e a aresta AB do quadrilátero. Esse ponto de interseção é, então, salvo na
memória do programa como o Ponto 1 da área de interseção.
Figura 4.2-8 - Segmento 3-4 intercepta lado AB do quadrilátero
Em seguida verifica-se que o Ponto 4 está dentro do quadrilátero. O programa
salva o ponto na memória.
Figura 4.2-9 - Ponto 4 é interno à área do quadrilátero
O programa identifica que há interseção entre o segmento de reta entre os pontos
4 e 5 e a aresta CD do quadrilátero. O ponto de interseção é salvo.
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Figura 4.2-10 - Segmento 4-5 intercepta lado CD do quadrilátero
O Ponto 5 da caverna está fora do quadrilátero.
Figura 4.2-11 - Ponto 5 está fora da área do quadrilátero
Há duas interseções entre o segmento entre os pontos 5 e 6 e as arestas CD e BD
do quadrilátero. Os pontos são salvos.
Figura 4.2-12 - Segmento 4-6 intercepta os lados CD e DB do quadrilátero
O programa continua o processo para todos os pontos e segmentos seguintes.
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Figura 4.2-13 - Verificação do ponto 6
Em seguida, traça-se uma linha entre o ponto ao centro da linha de convés, que é
o ponto mais alto da caverna, e o canto A do quadrilátero. Verifica-se se há interseção
entre essa linha e um ou mais segmentos de reta da caverna. Como há um número ímpar
de interseções, o programa identifica que o ponto está fora da caverna.
Figura 4.2-14 - Verificação do vértice A
Como não há interseções entre a linha definida para o canto B e o contorno da
baliza, o programa identifica que o ponto está dentro da área da caverna, e, portanto o
salva.
Figura 4.2-15 - Verificação do vértice B
De forma semelhante ao que ocorre com o canto A, o canto C está fora da baliza.
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Figura 4.2-16 - Verificação do vértice C
Para o ponto D é possível observar mais claramente por que, para um número
ímpar de interseções, o programa identifica que o ponto está fora da baliza.
Figura 4.2-17 - Verificação do vértice D
Finalmente, é obtida a área de interseção, pelos pontos salvos ao longo do
processo.
Figura 4.2-18 - Área de interseção obtida
Esse processo é repetido para todas as cavernas que então entre os limites
longitudinais do tanque.
16
Figura 4.2-19 - Repetição do processo para as demais cavernas
Figura 4.2-20 - Visualização do compartimento formado
4.3. Cálculo de área, volume e centro geométrico
A área de interseção é calculada pela soma das áreas dos triângulos que a forma.
Considerando-se os pontos de cada caverna são coplanares e cada plano é paralelo ao
plano 𝑥 = 0, as áreas dos triângulos são calculadas apenas com as coordenadas y e z de
cada vértice.
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Figura 4.3-1 - A área de interseção é dividida em triângulos (I a IV)
Considerando a área de interseção da figura 31, temos 6 pontos com
coordenadas (yn, zn), n = 1, 2, ..., 6, que formam 4 triângulo (I a IV). A área de cada
triângulo é dada por:
𝐴𝑡𝑟𝑖𝑚 =1
2∙ |
𝑦1 𝑧1 1𝑦𝑛 𝑧𝑛 1
𝑦𝑛+1 𝑧𝑛+1 1|
Sendo:
𝐴𝑡𝑟𝑖𝑚 área do triângulo m
𝑦𝑛 coordenada y do ponto n
𝑧𝑛 coordenada z do ponto n
A soma das áreas de todos os triângulos é igual à área de interseção:
𝐴𝑖𝑡𝑐𝑖 = ∑ 𝐴𝑡𝑟𝑖𝑚
𝑛𝑡𝑟𝑖
𝑚=3
Sendo:
𝐴𝑖𝑡𝑐𝑖 Área da interseção i
𝑛𝑡𝑟𝑖 número de triângulos da interseção i
Integrando-se numericamente essas áreas ao longo do comprimento do
compartimento (coordenadas x), obtém-se o volume do mesmo:
𝑉𝑐𝑝𝑡 = ∑(𝐴𝑖𝑡𝑐𝑖 + 𝐴𝑖𝑡𝑐𝑖+1) ∙ (𝑥𝑖+1 − 𝑥𝑖)
2
𝑛𝑐𝑎𝑣−1
𝑖=1
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Sendo:
𝑉𝑐𝑝𝑡 volume do compartimento
𝑛𝑐𝑎𝑣 número de cavernas do compartimento
𝑥𝑖 coordenada da caverna i do compartimento
Para o cálculo da coordenada y do centro geométrico do tanque, inicialmente
calcula-se a mesma coordenada para o centro geométrico de cada triângulo:
𝑦𝑐𝑚 = (𝑦1 + 𝑦𝑛 + 𝑦𝑛+1) 3⁄
Sendo:
𝑦𝑐𝑚 coordenada y do centro geométrico do triângulo c
Em seguida, obtém-se o y do centro geométrico da área de interseção, que é
dado por:
𝑦𝑎𝑖 = ∑(𝑦𝑐𝑚 ∙ 𝐴𝑡𝑟𝑖𝑚+1)
𝐴𝑖𝑡𝑐𝑖
𝑛𝑡𝑟𝑖
𝑚=1
Finalmente, pode-se obter a coordenada y do centro geométrico do
compartimento, por integração numérica ao longo do comprimento do compartimento:
𝑦𝐶𝐺 = ∑[(𝑦𝑎𝑖 ∙ 𝐴𝑖𝑡𝑐𝑖) + (𝑦𝑎𝑖+1 ∙ 𝐴𝑖𝑡𝑐𝑖+1)] ∙ (𝑥𝑖+1 − 𝑥𝑖)
2
𝑛𝑐𝑎𝑣−1
𝑖=1
A coordenada z do centro geométrico do compartimento é obtida de forma
análoga à y.
Para obter a coordenada x do centro geométrico do compartimento, não é
necessário considerar os triângulos da área de interseção, pois todos estão no plano da
mesma baliza e tem a mesma coordenada x. Basta integrar numericamente:
𝑥𝐶𝐺 = ∑[(𝑥𝑖 ∙ 𝐴𝑖𝑡𝑐𝑖) + (𝑥𝑖+1 ∙ 𝐴𝑖𝑡𝑐𝑖+1)] ∙ (𝑥𝑖+1 − 𝑥𝑖)
2
𝑛𝑐𝑎𝑣−1
𝑖=1
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4.4. Volume e peso de fluido
O volume de fluido interno ao compartimento é calculado a partir do seu volume
total, seu nível de preenchimento e da sua permeabilidade volumétrica, ambos
estipulados pelo usuário em %.
𝑉𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑉𝑐𝑝𝑡 ∙ 𝑃𝑚𝑏 ∙ 𝑁𝑖𝑣𝑒𝑙
Sendo:
𝑉𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 volume de fluido do compartimento
𝑃𝑚𝑏 permeabilidade volumétrica do compartimento
𝑁𝑖𝑣𝑒𝑙 nível de fluido do compartimento
Para calcular o peso do fluido, basta multiplicar o volume de fluido pela
gravidade específica, estipulada pelo usuário.
𝑃𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑉𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 ∙ 𝑆𝐺
Sendo:
𝑃𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 peso do fluido do compartimento
𝑆𝐺 gravidade específica do fluido do compartimento
4.5. Momento de Superfície Livre
O momento de superfície livre (FSmom) é calculado bom base no Item 3.3.8 do
Anexo 17 da Resolução MSC.75(69) da International Maritime Organization – IMO [8],
transcrito em tradução livre abaixo.
IMO ANNEX 17 RESOLUTION MSC.75(69) – ITEM 3.3.8
Os valores de Mfs para cada tanque devem ser derivados da fórmula:
Mfs = v b ρ k √δ
onde:
Mfs é o momento de superfície livre a qualquer inclinação, em m.toneladas
v é a capacidade total do tanque, em m³
b é a boca máxima do tanque, em m
ρ é a densidade de massa do líquido no tanque, em toneladas/m³
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δ é igual a v/blh (o coeficiente de bloco do tanque)
h é a altura máxima do tanque, em m
l é o comprimento máximo do tanque, em m
k é o coeficiente adimensional a ser determinado da tabela a seguir de
acordo com a razão b/h. Os valores intermediários são determinados
por interpolação.
Valores do coeficiente k para calcular correções de superfície livre:
𝑘 =sin θ
12∙ (1 +
(tan θ)2
2) ∙
𝑏
ℎ
onde cot θ ≥ 𝑏ℎ⁄
𝑘 =cos θ
8∙ (1 +
tan θ
𝑏 ℎ⁄) −
cos θ
12 ∙ (𝑏 ℎ⁄ )2∙ (1 +
(cot θ)2
2)
onde cot θ < 𝑏ℎ⁄
θ
b/h 5° 10° 15° 20° 30° 40° 45° 50° 60° 70° 75° 80° 85°
θ
b/h
20 0,11 0,12 0,12 0,12 0,11 0,10 0,09 0,09 0,09 0,05 0,04 0,03 0,02 20
10 0,07 0,11 0,12 0,12 0,11 0,10 0,10 0,09 0,07 0,05 0,04 0,03 0,02 10
5 0,04 0,07 0,10 0,11 0,11 0,11 0,10 0,10 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 5
3 0,02 0,04 0,07 0,09 0,11 0,11 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 3
2 0,01 0,03 0,04 0,06 0,09 0,11 0,11 0,11 0,10 0,09 0,09 0,08 0,07 2
1,5 0,01 0,02 0,03 0,05 0,07 0,10 0,11 0,11 0,11 0,11 0,10 0,10 0,09 1,5
1 0,01 0,01 0,02 0,03 0,05 0,07 0,09 0,10 0,12 0,13 0,13 0,13 0,13 1
0,75 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,04 0,04 0,05 0,09 0,16 0,18 0,21 0,16 0,75
0,5 0,00 0,01 0,01 0,02 0,02 0,04 0,04 0,05 0,09 0,16 0,18 0,21 0,23 0,5
0,3 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 0,03 0,05 0,11 0,19 0,27 0,34 0,3
0,2 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,04 0,07 0,13 0,27 0,45 0,2
0,1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,02 0,04 0,06 0,14 0,53 0,1
(fim da transcrição)
Para o cálculo do coeficiente adimensional k é necessário obter o ângulo de
inclinação da embarcação, porém este será especificado posteriormente pelo módulo de
equilíbrio e estabilidade. Assim, o presente módulo faz o cálculo dos outros fatores da
formulação, de forma a obter a relação Mfs k⁄ :
Mfs
k= v b ρ √δ
21
O valor da relação é então computado e exportado ao módulo de equilíbrio e
estabilidade juntamente com o valor da relação b/h, a ser utilizado pelo referido módulo
no cálculo do coeficiente adimensional k. Após a obtenção desse coeficiente, é possível
calcular o valor de Mfs.
4.6. Geração automática de compartimentos com base em elementos estruturais
A geração automática de compartimentos é feita de forma iterativa. Para cada
espaço contido entre duas anteparas transversais, o programa gera uma malha de pontos
de espaçamento uniforme e internos ao quadrilátero formado pelas dimensões máximas
da embarcação – boca e pontal.
Considere o exemplo abaixo, de uma lancha de 14 metros, cuja estrutura
compreende um duplo fundo, três anteparas transversais e três longitudinais.
Figura 4.6-1 - Exemplo de embarcação com estrutura pré-definida
Neste exemplo, as anteparas longitudinais e o duplo fundo se estendem do
espelho de popa até a antepara transversal mais à vante. As anteparas longitudinais se
estendem do duplo fundo até o convés principal.
22
Figura 4.6-2 - Vista isométrica da embarcação
O programa gera a malha de pontos.
Figura 4.6-3 - Malha de pontos gerada
O programa verifica quais pontos gerados são internos à área da caverna
intermediária entre as anteparas transversais, usando procedimento semelhante ao de
geração de compartimentos. Para cada ponto, é traçada uma reta entre o ponto e o centro
do convés superior. Caso essa reta tenha um número par (incluindo o zero) de
interseções com o contorno da caverna, o programa entende que ele é interno à área da
caverna.
Figura 4.6-4 - Ponto interno à área da caverna
23
Caso a reta tenha um número ímpar de interseções com o contorno da caverna, o
programa entende que ele é externo à área da caverna.
Figura 4.6-5 - Ponto externo à área da caverna
Em seguida, o programa desconsidera os pontos externos.
Figura 4.6-6 - Malha atualizada apenas com os pontos internos
O procedimento é repetido para todos os espaços entre pares de anteparas
transversais, ou entre uma antepara-transversal e a próxima ou o espelho de popa.
Figura 4.6-7 - São geradas várias malhas
24
Para cada ponto gerado o programa irá procurar, dentre todas as anteparas
longitudinais e conveses (linhas azuis tracejadas), quais são os mais próximos daquele
ponto.
Figura 4.6-8 - Procedimento para um ponto da malha
Para cada antepara longitudinal analisada o programa faz as seguintes verificações:
Está compreendida entre ou além das anteparas transversais em questão?
Seu limite mais baixo é mais baixo que o ponto em questão?
Seu limite mais alto é mais alto que o ponto em questão?
Está à esquerda ou à direita do ponto analisado?
Está mais próxima que a última antepara à esquerda (ou à direita) analisada?
Assim, duas anteparas serão selecionadas. Para esse procedimento, o programa
também considera os bordos do casco como anteparas (linhas verdes pontilhadas).
Em seguida, processo semelhante é feito analisando-se os conveses e duplo
fundo, também considerando a linha de base e o convés principal como conveses. As
verificações para dada convés/duplo fundo são:
Está compreendido entre ou além das anteparas transversais em questão?
Seu limite à esquerda é mais à esquerda que o ponto em questão?
Seu limite à direita é mais à direita que o ponto em questão?
Está acima ou abaixo do ponto analisado?
Está mais próximo que o último convés acima (ou abaixo) analisado?
25
Figura 4.6-9 - Visão tridimensional da seção analisada
Dessa forma, dois conveses/ duplo fundo são selecionados. Definidas as
estruturas que delimitam um compartimento, o programa usa suas dimensões para gerar
os dois quadriláteros que definirão os limites de criação de um tanque, conforme
procedimento demonstrado anteriormente.
Figura 4.6-10 - Os limites do compartimento são reconhecidos
26
Figura 4.6-11 - Limites do compartimento
Como o programa considera, conforme mencionado, os limites externos ao
casco como estruturas, é possível gerar também compartimentos que contornam o casco,
tais como tanques de asa e duplo fundo.
Figura 4.6-12 - Aplicação a tanque de asa
Figura 4.6-13 - Aplicação a duplo fundo
27
Para evitar que sejam gerados compartimentos sobrepostos, o programa gera
uma codificação no nome de cada compartimento, formada por 5 algarismos (ex.
12345):
1 Antepara transversal mais à ré do compartimento
2 Antepara longitudinal à esquerda do compartimento
3 Antepara longitudinal à direita do compartimento
5 Convés/duplo fundo abaixo do compartimento
6 Convés/duplo fundo acima do compartimento
Depois de identificadas as estruturas que delimitam um compartimento, antes de
gera-lo, o programa procura, dentre os compartimentos existentes e pelos nomes deles,
se algum já possui a mesma codificação. Caso sim, o programa aborta a criação do
compartimento sobreposto.
Figura 4.6-14 - Compartimentação completa
5. Módulo de Estrutura
Visto que uma das principais funções do módulo aqui desenvolvido é a geração
de compartimentos automaticamente a partir de elementos estruturais pré-definidos, faz-
se necessária a apresentação do módulo que gera essa estrutura.
28
O módulo de Estrutura [3] permite ao usuário a importação de um arquivo de
geometria do casco de uma embarcação (.sai), o cálculo automático da regras da
classificadora ABS para a estrutura da embarcação com base nas suas dimensões
principais, a criação dos seus elementos estruturais e o cálculo dos parâmetros que
definem a resistência estrutural da embarcação a partir da estrutura gerada. A cada
elemento estrutural criado, o usuário acompanha o cálculo em tempo real e verifica se
os requisitos de regra da classificadora foram atendidos.
O programa possui duas interfaces que se comunicam entre si. A primeira tela
exibida permite a importação e exibição do arquivo de geometria do casco em vistas
planas, definição de espaçamentos de cavernas, seleção de materiais de estrutura e
cálculo com base nas regras da classificadora. Os resultados dos cálculos são mostrados
em uma tabela.
Figura 5-1 - Interface do módulo de Estrutura
Ao clicar no botão Draw Structure, é aberta outra tela. Nela, o usuário “monta”
a estrutura da embarcação, adicionando elementos estruturais e suas dimensões. Há
rotinas que geram conjuntos de elementos, como longitudinais, com espaçamento que
pode ser editado pelo usuário.
29
Figura 5-2 - Definição de elementos estruturais
Para o módulo de compartimentação, serão importados os elementos estruturais
que garantem estanqueidade aos espaços que delimitam e, assim, podem formar
compartimentos. Os elementos importados (quando existentes) são:
Anteparas transversais
Anteparas longitudinais
Duplo-fundo
Conveses
6. Apresentação do módulo
Este módulo de compartimentação é codificado em ambiente DelphiTM
e possui
uma interface amigável ao usuário. Ao executar o programa, é aberta a tela principal,
mostrada abaixo.
30
Figura 6-1 - Tela principal do programa
A tela principal é composta por 6 partes funcionais, mostradas a seguir.
Figura 6-2 - Partes funcionais do programa
31
As partes funcionais são:
A. Painel com abas. Cada aba abre um conjunto de funcionalidades para
gerenciamento de arquivos (File), criação ou exclusão de compartimentos
(Create), definição do fluido interno de cada compartimento (Calculation),
visualização na tela (View) e ajuda (Help). Cada aba será mostrada em detalhes
posteriormente.
B. Janela de compartimentos. Mostra uma lista com todos os compartimentos
criado para a embarcação. Para cada um há uma checkbox, que, se desmarcada,
oculta aquele compartimento.
C. Painel de botões de atalho. Esse painel contém botões que serão utilizados com
mais frequência pelo usuário, referentes à visualização em tela da embarcação e
compartimentos e exclusão de compartimentos.
D. Janela de estruturas. Mostra uma lista com as estruturas úteis à
compartimentação da embarcação, como anteparas, deques e duplo-fundo.
E. Área de visualização. Nela é projetada a visualização tridimensional em
wireframe da embarcação, elementos estruturais e compartimentos. É possível
girar a embarcação e alterar o zoom. Essa área também é utilizada para a
exibição da tabela de capacidades da embarcação.
F. Barra de status. Mostra as principais ocorrências dentro do programa e avisos ao
usuário.
A seguir é mostrado o programa em funcionamento com uma embarcação que
possui elementos estruturais e compartimentos já criados. É possível visualizar o
formato do casco, uma antepara transversal, uma longitudinal, o duplo-fundo e dois
compartimentos.
32
Figura 6-3 - Exemplo do programa em funcionamento
A seguir são apresentadas as abas do painel superior do programa.
6.1. Gerencimento de arquivos - File
A aba File contém as funções de gerenciamento de arquivos de geometria de
casco, estrutura e compartimentação.
Figura 6.1-1 - Funções da aba File
Os botões e funções disponíveis são:
1) Import Hull (.sai): abrir um arquivo de geometria de casco (.SAI).
2) Import Structure (.dsg): importar a geometria de casco elementos estruturais de
um arquivo salvo (.dsg), gerado pelo Módulo Estrutural [3].
33
3) New Compartmentation: reiniciar todas as variáveis do programa para começar
uma nova compartimentação.
4) Open Compartmentation (.txt): abrir um arquivo de compartimentação salvo
anteriormente.
5) Save: salvar a compartimentação.
6) Save As...: salvar a compartimentação em novo arquivo.
7) Exit: fechar o programa.
Para exemplificar, clica-se em 1) Import Hull e a seguinte janela de diálogo é
aberta, para que o usuário encontre o arquivo que deseja abrir:
Figura 6.1-2 - Janela de diálogo para abertura de arquivo de geometria
Após selecionar um arquivo de geometria .SAI e clicar em Open, o programa
pergunta qual o espaçamento de cavernas que o usuário deseja estipular. O valor default
é 0,6 m, assim como ocorre no módulo de Estrutura. Esse espaçamento é importante
para definir os limites dos compartimentos.
34
Figura 6.1-3 - Janela de diálogo para definição do espaçamento de cavernas
Em seguida, o programa mostra na tela a geometria da embarcação com o
cavernamento de acordo com a distância estipulada anteriormente.
Figura 6.1-4 - Exibição da geometria
Clicando-se em 2) Import Structure, a janela de diálogo para seleção de arquivo
aparece novamente.
35
Figura 6.1-5 - Janela de diálogo para importação de arquivo de estrutura
Ao selecionar-se um arquivo, o programa pergunta se o usuário deseja que os
compartimentos sejam gerados automaticamente a partir dos elementos estruturais.
Figura 6.1-6 - Janela de confirmação
Clicando-se em No, o programa mostra na tela a geometria contida no arquivo e
os elementos estruturais convenientes à compartimentação como anteparas e conveses.
36
Figura 6.1-7 - Exibição de elementos estruturais
Os elementos estruturais são mostrados na janela de estruturas (D). É possível
desmarcar as checkboxes que os acompanham para ocultar um ou mais elementos.
Figura 6.1-8 - Exibição apenas de alguns elementos estruturais
37
Caso o usuário, no momento da abertura do arquivo de estruturas, escolha gerar
automaticamente os compartimentos, o programa então roda um procedimento de
reconhecimento dos espaços que delimitam cada compartimento, conforme explicado
anteriormente, e mostra os compartimentos gerados na tela.
Figura 6.1-9 - Compartimentos gerados automaticamente
Na janela de compartimentos, ao clica-se no nome de um compartimento, o
programa realça sua exibição, desenhando-o com linhas mais espessas que os demais, e
mostra no canto inferior direito da tela as propriedades daquele compartimento.
38
Figura 6.1-10 - Exibição de compartimento em destaque
Ainda na janela de compartimentos, é possível também desmarcar uma ou mais
checkboxes para ocultar determinados compartimentos.
Figura 6.1-11 - Exibição de apenas alguns compartimentos
39
Também é possível renomear um compartimento ou excluí-lo.
Figura 6.1-12 - Janela de diálogo para renomear um compartimento
Caso o usuário tente renomear o compartimento usando um nome já utilizado
em outro compartimento, o programa o avisa que aquele nome já fora usado e cancela a
operação.
Figura 6.1-13 - Janela de diálogo de erro
Caso o nome inserido para o novo compartimento seja válido, o programa
renomeia-o e atualiza as informações em tela.
40
Figura 6.1-14 - Exibição na tela do compartimento com novo nome
Ao se clicar em 6) Save As..., a seguinte janela de diálogo é mostrada para que o
usuário defina o nome do arquivo a ser salvo. Caso nenhum arquivo de
compartimentação tenha sido aberto ou salvo anteriormente, essa janela também
aparecerá ao se clicar em 5) Save.
Figura 6.1-15 - Janela de diálogo para salvar arquivo
41
Como é de se esperar, sempre que se o usuário tentar criar uma nova
compartimentação, abrir um novo arquivo ou fechar o programa, uma janela de diálogo
será aberta perguntando-o se deseja salvar o arquivo antes de continuar.
Figura 6.1-16 - Janela de confirmação para salvar arquivo antes de proceder
O arquivo de saída gerado possui todas as características e propriedades de cada
compartimento devidamente identificadas, incluindo as coordenadas das áreas de cada
seção que o tanque abrange.
Figura 6.1-17 - Arquivo de saída e dados com identificação
6.2. Criação de compartimentos - Create
42
A aba Create contém os elementos necessários à criação de compartimentos.
Essa pode ser feita de 2 maneiras: Square ou Custom. Para o modo Square, o painel
toma a seguinte forma.
Figura 6.2-1 - Aba Create e modo de criação Square
Nesse modo é possível criar compartimentos dentro de um paralelepípedo
delimitado pelo usuário. As dimensões do paralelepípedo são definidas pelas cavernas
anterior e posterior (Aft Sect e Fore Sect) escolhidas nas duas dropdown boxes, e pelas
paredes superior (Top), inferior (Bottom), interna (In) e externa (Out) do compartimento.
Essas quatro últimas são, inicialmente, preenchidas com as dimensões máximas da
embarcação e uma pré-visualização do compartimento é gerada.
Figura 6.2-2 - Dimensões pré-estabelecidas
43
Essas mesmas dimensões podem ser alteradas pelo usuário de acordo com as
dimensões do tanque a ser criado. O programa mostra na tela a pré-visualização do
compartimento conforme os valores são alterados.
Figura 6.2-3 - Procedimento de criação de um compartimento
Após definidos os limites do compartimento, clica-se em Create e o programa
gera o compartimento, levando em consideração também o formato do casco. O nome
do compartimento criado é mostrado na janela de compartimentos (B).
44
Também é possível delimitar o compartimento pelos valores escolhidos das
dropdown boxes, que contêm as distâncias dos elementos estruturais que podem ser
úteis à formação de compartimentos.
Figura 6.2-4 - Criação de compartimento com base na estrutura
45
Novamente, clicando-se em Create, o compartimento é gerado.
É possível criar compartimentos simétricos. Basta, antes clicar em Create,
marcar a checkbox Mirror Tank, como mostrado a seguir. O programa mostra uma pré-
visualização, como a anterior, em linha cheia do compartimento definido pelo usuário, e
em linha tracejada do compartimento “espelhado”.
Figura 6.2-5 - Criação de compartimentos simétricos
Clicando-se em Create, o programa gera dois compartimentos simétricos.
46
Figura 6.2-6 - Compartimentos simétricos criados
Para o modo Custom, o painel mostra novos elementos. Nele é possível criar
compartimentos com as paredes inclinadas. O usuário deve selecionar as cavernas de
delimitação do tanque, como no modo anterior, mas tem a liberdade de definir as
coordenadas y e z dos vértices que formarão dois quadriláteros, um em cada baliza. O
programa irá unir por retas os cantos desses dois quadriláteros para delimitar o tanque.
Os vértices 1 a 4 são da caverna mais à ré, e os vértices 5 a 8 da caverna mais à vante.
Figura 6.2-7 - Criação de compartimento no modo Custom
No exemplo a seguir é possível entender como são definidos os vértices.
47
Figura 6.2-8 - Ordenação dos vértices dos quadriláteros
A seguir é mostrada a pré-visualização deste compartimento com paredes inclinadas,
bem como os campos preenchidos com as coordenadas dos pontos.
Figura 6.2-9 - Criação de compartimento com paredes inclinadas
E, então, o compartimento criado.
48
Figura 6.2-10 - Compartimento criado no modo Custom
6.3.Carregamento dos compartimentos - Calculation
Na aba Calculation, é possível definir, para cada compartimento, o nível de
líquido interno, a densidade do líquido e a permeabilidade volumétrica do mesmo, além
da cor do compartimento.
Figura 6.3-1 - Funções da aba Calculation
Para exemplificar, escolhe-se um compartimento na lista de compartimentos (B)
e preenchem-se os campos densidade (density), nível (level) e permeabilidade
volumétrica (permeability) com os valores mostrados.
49
Figura 6.3-2 - Exemplo de preenchimento de um compartimento
Clicando-se na cor (Color), uma janela é aberta. Nela, é possível escolher uma
cor dentre as opções pré-definidas ou da paleta de cores. A cor original do tanque
aparece selecionada.
Figura 6.3-3 - Janela de seleção de cores
Na parte inferior esquerda da janela há cores personalizadas (Custom colors)
pré-definidas do programa. Para este exemplo, escolhe-se um tom de verde e clica-se
em OK.
50
Figura 6.3-4 - Cores personalizadas pré-definidas
Em seguida, clica-se em Update. O compartimento muda de cor e seu
preenchimento com os dados inseridos pelo usuário é computado.
Figura 6.3-5 - Compartimento atualizado
51
Ao clicar-se em Table, é possível ver uma tabela com as propriedades dos
compartimentos e do líquido interno a cada um. São elas:
Nome
Volume (total do compartimento)
LCG (coordenada do centro geométrico em relação ao comprimento da
embarcação)
TCG (coordenada do centro geométrico em relação à boca da embarcação)
VCG (coordenada do centro geométrico em relação à altura da embarcação)
Densidade (do líquido)
Nível (de líquido)
Permeabilidade volumétrica
Volume (de líquido)
Peso do Líquido
Relação b/h
Momento de Superfície Livre
Cor
Figura 6.3-6 - Tabela com propriedades dos compartimentos
A Relação b/h e o Momento de Superfície Livre são dados que serão utilizados
pelo programa de equilíbrio e estabilidade.
52
Com a tabela exibida na tela, ao clicar em um dos compartimentos na janela de
compartimentos, as células da tabela que mostram suas propriedades serão colocadas
em evidência.
Figura 6.3-7 - Propriedades em evidência
6.4. Visualização em tela - View
Na aba View há opções de visualização da geometria da embarcação, elementos
estruturais e compartimentos.
Figura 6.4-1 - Funções da aba View
Para facilitar o entendimento de cada função, usar-se-á a seguinte sequencia numérica:
53
Figura 6.4-2 - Funções da aba View enumeradas
Os botões 1 a 5 fornecem ângulos pré-definidos de visualização: vante (fore),
bombordo (port), boreste (starboard), topo (top) e isométrica (isometric).
Figura 6.4-3 - Visualização de vante
Figura 6.4-4 - Visualização de bombordo
54
Figura 6.4-5 - Visualização de boreste
Figura 6.4-6 - Visualização de topo
55
Figura 6.4-7 - Visualização isométrica
O botão 6 mostra a tabela, da mesma forma que o botão homônimo da já
mostrada aba Calculation.
As checkboxes 7 e 8 permitem mostrar ou ocultar as quinas (chines) e cavernas
(sections) da geometria do casco.
Figura 6.4-8 - Visualização das quinas e cavernas
56
Figura 6.4-9 - Visualização das cavernas apenas
As checkboxes 9 e 10 permitem mostrar ou ocultar o centro geométrico (tank
geometric center) e o nome (tank name) de cada compartimento.
Figura 6.4-10 - Visualização de um compartimento sem nome e centro geométrico
aparente
57
Figura 6.4-11 - Visualização de um compartimento e seu centro geométrico
Figura 6.4-12 - Visualização de um compartimento e seu nome
58
Figura 6.4-13 - Visualização de um compartimento com seu nome e centro
geométrico
A checkbox 11 – Hull properties - permite mostrar ou ocultar os dados do casco
no canto superior esquerdo da tela.
A checkbox 12 – Axis on Zero - permite mostrar a origem na coordenada zero da
embarcação (0, 0, 0).
Figura 6.4-14 - Visualização da geometria da embarcação com a origem no ponto
zero
59
6.5. Ajuda – Help
A aba Help traz informações sobre o módulo e o botão Open Guide que
direciona o usuário a um arquivo “.pdf” com o guia de uso do módulo.
Figura 6.5-1 - Aba Help
7. Outros módulos do sistema SFD
A seguir são mostrados outros módulos já existentes ou em desenvolvimento
que devem fazer uso dos compartimentos e casos de carregamento criados pelo presente
módulo de Compartimentação.
7.1. Módulo de Arranjo Geral
O módulo GALW (General Arrangement and Light Weight) importa a
geometria e a estrutura da embarcação gerada no módulo apresentado anteriormente e
permite que o usuário adicione elementos de peso e volume, que podem representar
equipamentos, mantimentos, etc., para o cálculo do centro de gravidade da embarcação
e investigação da posição de equilíbrio. Futuramente o módulo irá importar também os
compartimentos e suas cargas, definidos no módulo de compartimentação, para integrar
o cálculo do CG e da posição de equilíbrio.
60
Figura 7.1-1 - Interface do módulo de Arranjo Geral
7.2. Módulo de Equilíbrio e Estabilidade
O módulo de Equilíbrio e Estabilidade, como resume seu nome, é utilizado para
os cálculos de equilíbrio e estabilidade da embarcação para um ou mais condições de
carregamento, geração de curvas cruzadas, hidrostáticas e estabilidade estática, além de
avaliação de estabilidade seguindo critérios estabelecidos pelo usuário.
61
Figura 7.2-1 - Interface do módulo de Equilíbrio e Estabilidade
Espera-se, futuramente, integrar a este módulo também os casos de
carregamento criados no módulo de compartimentação.
Figura 7.2-2 - Tela de casos de carregamento
62
8. Conclusão
O módulo desenvolvido é capaz de gerar compartimentos de várias formas
diferentes e dá grande controle e flexibilidade de uso para o usuário. Como visto
especialmente nas seções 6.2 e 6.4, o sistema de pré-visualização e visualização em
planos ou tridimensional ajuda a conferir em tempo real a forma adquirida pelos
compartimentos gerados, bem como a posição do seu centro geométrico. A tabela
apresentada na seção 6.3 lista na tela as propriedades dos compartimentos de forma
simples e objetiva. O arquivo de saída gerado, mostrado na seção 6.1, é de fácil
interpretação e, consequentemente, fácil utilização para desenvolvedores de outros
módulos.
O módulo de Estrutura pode fornecer as anteparas longitudinais e transversais,
duplo-fundo e conveses já dimensionados para a embarcação, como mostrado na seção
5. A partir deles, o módulo aqui desenvolvido pode identificar automaticamente os
compartimentos formados pelos espaços entre esses elementos estruturais. Assim, para
muitos casos, a compartimentação é feita praticamente em um clique, o que economiza
tempo de projeto.
A possibilidade de gerar compartimentos automaticamente a partir da
identificação dos espaços delimitados pela estrutura da embarcação, usando o algoritmo
exemplificado na seção 4.6, bem como a livre criação de compartimentos com paredes
inclinadas sem geometrias de referência, conforme algoritmo da seção 4.2, tornam este
módulo inovador.
A integração deste módulo com os módulos de Forma e Estrutura, assim como a
possibilidade de integração com os módulos de Equilíbrio e Estabilidade e de Arranjo
Geral, é mais um passo dado na consolidação do sistema SFD - Solution-Focused
Design.
Para desenvolvimento futuro deste módulo, espera-se:
A. Ser possível modificar compartimentos já criados;
B. Criar compartimentos simétricos a partir de compartimentos já criados;
C. Ajuste interativo de dimensões, cavernas e volume de compartimentos;
D. Possibilidade de somar compartimentos e, assim, criar compartimentos
compostos e com geometrias mais complexas;
E. Integração com os módulos de Equilíbrio e Estabilidade e de Arranjo Geral.
63
9. Referências
[1] Schachter, R. D., Fernandes, A. C., Bogosian Neto, S., Jordani, C. G., Castro, G.
A. V., “The Solution-Focused Design Process Organization Approach Applied From
Ship Design to Offshore Platforms Design”, ASME Transactions, Journal of OMAE,
OMAE-05-1042, pp. 1-10, November 2006.
[2] Desenvolvimento de uma Ferramenta Computacional para Geração da Forma,
integrada a um Sistema Computacional para o Projeto Preliminar de Embarcações –
Luiz Gustavo Borges Rangel – Projeto de Graduação, Poli/UFRJ – Março de 2012.
[3] Desenvolvimento de um Módulo de Resistência Estrutural para o Projeto
Preliminar de Embarcações de Alto Desempenho – Matheus Siqueira Silva – Projeto
de Graduação, Poli/UFRJ – Fevereiro de 2012.
[4] Desenvolvimento de uma Ferramenta Computacional para Cálculos
Hidrostáticos e de Estabilidade integrada a um Sistema Computacional para o Projeto
Preliminar de Embarcações – Paulo Victor Silva de Oliveira – Projeto de Graduação,
Poli/UFRJ – Setembro de 2012.
[5] Desenvolvimento de uma interface para um novo conceito de projeto, com telas
interdisciplinares. Aplicação a um projeto de Supply Boat de 4500 DWT para o Pré-
sal - Felipe Rodrigues de Siqueira Souza – Projeto de Graduação, Poli/UFRJ –
Agosto de 2014.
[6] AUTÓPSIA do Desastre. VEJA, São Paulo, 12 abr. 1912. Disponível em <
http://veja.abril.com.br/historia/titanic/engenharia-projeto-construcao-
compartimentos-seguranca.shtml >. Acesso em 2 fev. 2015.
[7] SOLAS (1974). International Convention for the Safety of Life at Sea, Chapter
II-1 - Construction - Structure, subdivision and stability, machinery and electrical
installations.
64
[8] IMO (1999). Amendments to the code on intact stability for all types of ships
covered by IMO instruments, IMO Res. MSC.75(69), London.
[9] Schachter, R. D., Silva, M. S. “Desenvolvimento de um Programa para o Projeto
Estrutural de Monocascos Rápidos para um Sistema Computacional de Projeto”,
Anais 25º Congresso Nacional de Transporte Aquaviário, Construção Naval e
Offshore, SOBENA 2014, pp. 1-15, Rio de Janeiro, 2014.