forma do casco - centro de engenharia e tecnologia naval e ... · tipos de carenas catamaran ......
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Forma do Casco
Manuel Ventura
Projecto de Navios I
Mestrado em Engenharia e Arquitectura Naval
M.Ventura Forma do Casco 2
Sumário
1. Introdução2. Tipos de carenas3. Criação da forma
• Séries sistemáticas• Modelação geométrica
4. Alteração da forma• Alteração do Coeficiente Prismático• Alteração do LCB
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M.Ventura Forma do Casco 3
Introdução
• Capacidade– Volume– Deslocamento
• Estabilidade– Intacta– Em Avaria
• Hidrodinâmica– Velocidade de serviço (carga / lastro)– Comportamento no mar– Manobrabilidade
• Funcionalidade• Estéticos
– Forma agradável
A forma do casco deve ser um compromisso resultante da necessidade de satisfazer um conjunto de requisitos:
M.Ventura Forma do Casco 4
Classificação das Carenas
Tipo de Sustentação:• Carenas de Deslocamento• Carenas Planantes• Semi-Planantes• Hidrofoil
Forma do Casco:• Monocasco• Multi-casco
– Catamaran– Trimaran– SWATH
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Tipos de Sustentação
M.Ventura Forma do Casco 6
Carenas de Deslocamento (1)
• Geralmente com o fundo redondo e com uma velocidade máxima de deslocamento que é determinada pelo comprimento na linha de água.
• Quanto maior for o comprimento na linha de água maior é a velocidade da carena no modo de deslocamento.
• Na sua velocidade de deslocamento, a carena mantém-se imersa na sua totalidade.
98.775Taça America
2423.5550Navio Tanque
3130.8950Porta-Contentores
Vel. Máx. [nós]
√ComprimentoComprimento
[ft]Tipo de Navio
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M.Ventura Forma do Casco 7
Carenas de Deslocamento (2)
Forma Típica de Carena de Deslocamento de Alta Velocidade (Series 64)
Forma Típica de Carena de Deslocamento de Baixa Velocidade
M.Ventura Forma do Casco 8
Carenas Planantes
• Carenas cuja forma é caracterizada por uma forte descontinuidade ao longo do fundo, que pode ser ou plano ou em V.
• A descontinuidade tem a forma de uma aresta bem vincada (hard chine)
• O objectivo é que a embarcação plane em duas pequenas áreas e assim a superfície molhada pode ser reduzida em 60% ou mais.
Forma Típica de Carena Planante (Series 62)
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M.Ventura Forma do Casco 9
Carenas Planantes com Aresta Dupla
Existem também carenas planantes com duas arestas.
M.Ventura Forma do Casco 10
Carenas Semi-Planantes
• Algumas carenas de deslocamento quando submetidas a potências mais elevadas podem adquirir velocidades superiores à sua velocidade de deslocamento.
• Nestas condições, a proa eleva-se acima da linha de água àmedida que a velocidade aumenta e diz-se que a carena ésemi-planante.
• Existem dois tipos principais: – Com boca estreita e encolamento circular (Nelson-style)– Com arestas acentuadas (hard-chine)
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M.Ventura Forma do Casco 11
Hydrofoil
• A aplicação de perfis alares sob o casco de modo a obter um impulso que, a velocidades elevadas permite ao casco elevar-se acima da água reduzindo a resistência.
• O primeiro hydrofoil foi projectado pelo italiano Forlanini em 1906.
M.Ventura Forma do Casco 12
Carenas Multi-Casco
• Catamaran
• Trimaran
• SWATH
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M.Ventura Forma do Casco 13
Catamaran
Tipos de Carena:• Carena em Túnel• Carenas de Deslocamento• Carenas Planantes
M.Ventura Forma do Casco 14
Tipos de Carenas Catamaran
• Carenas em Túnel– Força de sustentação (lift)– Alta velocidade– Elevada potência– Mau comportamento em ondas devido ao fundo plano
• Carenas de Deslocamento– Impulsão– Superfície molhada, resistência de atrito– Velocidade máxima limitada– Sujeitas a slamming
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M.Ventura Forma do Casco 15
Trimaran
Ferry Trimaran “Benchijigua Express” construído pelo estaleiro Austal (Austrália) em 2005.
M.Ventura Forma do Casco 16
Trimaran
Veleiro Trimaran
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M.Ventura Forma do Casco 17
EarthRace
Hull: Wavepiercing TrimaranLength: 24m (78ft) Beam: 8m (24ft) Draft: 1.3m (4ft) Range: 3000nm (6000km) Maximum speed: 45 knots (90km/h)* Fuel: B100 Biodiesel (100%) Fuel Capacity: 10,000 liters (2500 gallons) Displacement: 10 ton Construction: Carbon , Kevlar composites Crew: 4 Beds: 8 Engines: 2 x 350kW (540 hp) Cummins MercruiserGearboxes: ZF 305A (single speed) Air intakes: top of wings to remain above waves while piercing Windscreen: 17mm laminated toughened glass
M.Ventura Forma do Casco 18
Pentamaran
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M.Ventura Forma do Casco 19
Evolução do Pentamaran
• Patenteado em Setembro de 1996 - Patente expira em Septembrode 2016
• Desenvolvimento e ensaios em tanque ADX 1996-1998• 11 artigos técnicos publicados de 1997 a 2003• MARAD (USA) Sealift Desenvolvimento e ensaios em tanque 1998• Navio sealift rápido DER em 1998• Projecto “ADX Express” 1999-2000 Fast Transatlantic container
service• IZAR assina licença em Septembro 2001 – licença exclusiva para
Ro-Ro e Ro-Pax na Europa• 2003 primeiro contracto de navio na IZAR com Buquebus –
construção iniciada em 2004• July 2003 conceito da fragata F5• September 2003 IZAR renova licença
M.Ventura Forma do Casco 20
SWATH
• Small Waterplane Area Twin Hull
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M.Ventura Forma do Casco 21
Hovercraft
• Designação comercial patenteada em 1955 • O primeiro hovercraft for construído por Sir Christopher
Cockrell em 1959
http://www.hovercraft-museum.org
M.Ventura Forma do Casco 22
Surface Effect Ship (SES)
• Conceito de casco que tem simultaneamente uma almofada de ar, como um hovercraft, e um casco duplo, como um catamaran
• A marinha dos EUA iniciou testes com modelos em 1961
• No anos 60 foram construídos dois protótipos com cerca de 100 t de deslocamento, designados por SES 100-A/B que atingiram velocidades entre os 60’e os 100’
SES 100-B
• Actualmente, alguns navios SES são usados em pequenos ferries e em aplicações militares (caça-minas e patrulhas rápidos)
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M.Ventura Forma do Casco 23
Skjold SES
• Navio patrulha rápido construído em 1997, no estaleiro Umoe Mandal, para a Marinha Norueguesa
• Propulsão por duas turbinas a gás, 2 x 8160 Hp accionando dois waterjets
• A almofada de ar épressurizada por ventiladores accionados por dois motores Diesel 2 x 735 KW
• Atinge a velocidade de 47´com estado de mar Beaufort3 e 55’ em águas tranquilas www.knmskjold.org
M.Ventura Forma do Casco 24
Air-Lubricated Ship (ALS)
Air Lubricated Lifting Body Ship
• A lifting body ship that has a blower pressurized air layer disposed in the underside of its lifting body such that the air layer reduces wetted area friction and hence the propulsive power required is greatly reduced.
• Further, a water propulsor is supplied that takes in water through transversely oriented water inlets in the top of the lifting body to thereby reduce turbulence and its associated drag that would normally occur over the top of the lifting body.
US Patent No. 6899045 - 2005-05-31
Conceito patenteado por Donald E. Burg (2005)
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M.Ventura Forma do Casco 25
Casco SWEEP (1)
• Don Burg inventou um novo conceito de forma de casco denominado SWEEP (Ship with Wave EnergyEngulfing Propulsors)
• Combina as vantagens da proa com bolbo com as de um navio ALS (Air-Lubricated Ship)
• Reduz a resistência de onda de cascos de deslocamento
The Naval Architect, February 2006
M.Ventura Forma do Casco 26
Casco SWEEP (2)
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Criação da Forma do Casco
M.Ventura Forma do Casco 28
Criação da Forma da Carena
Métodos de criação da forma da carena:• Séries Sistemáticas• Criação directa a partir das curvas principais• Alteração de carena semelhante já existente
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M.Ventura Forma do Casco 29
Séries Sistemáticas (1)
• Série de Taylor, 1933– Carena base do cruzador britânico “LEVIATHAN”, 1900– Forma original com esporão, popa de cruzador e 2 hélices
• SSPA (Swedish State Shipbuilding Experimental Tank)– Navios de linha de alta velocidade, 2 hélices (1951)– Navios de carga rápidos, 1 hélice (1948/1950)– Navios tanques
• Cb = 0.725 ~ 0.80• B/T= 2.30 ~ 2.50• L/B= 7.20 ~ 8.10
– Navios de carga, 1 hélice• Cb = 0.525 ~ 0.750
M.Ventura Forma do Casco 30
Séries Sistemáticas (2)
• Séries 60, DTMB, 1953– Testados 62 modelos– Encolamento circular, sem pé-de-caverna– Carenas sem bolbo, forma de U– Cb = 0.60-0.65-0.70-0.75-0.80– B/T = 2.50 ~ 3.50– L/B = 5.50 ~ 8.50– 8 L.A. (0, 0.075, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00, 1.25 e 1.50 T)– 25 Secções (numeradas de vante para ré):
• AR: 20, 19.5, 19, 18.5, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11 • AV: 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0.5,0
– Contornos AR e AV (7 L.A- no plano de mediania)– Raios de concordância das LA, AV
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M.Ventura Forma do Casco 31
Séries Sistemáticas (3)
• BSRA (British Ship Research Association)– Carenas com/sem bolbo e com pé-de-caverna– Original 1961:
• Cb = 0.65 ~ 0.80• B/T= 2.10 ~ 3.45• L/B= 7.27
– Ampliada em 1965:• Cb = 0.65 ~ 0.85• B/T= 2.10 ~ 3.20• L/B= 5.80 ~ 8.40
M.Ventura Forma do Casco 32
Séries Sistemáticas (4)
• Séries 62 (Séries de Clemens), DTMB, 1963– Carenas planantes– Pé-de-caverna constante (12.5°)
• Séries 64, DTMB, 1965– L/B = 8.45
• Ship Research Institute of Japan, 1966– Cb = 0.80 ~ 0.82– B/T = 2.60 ~ 3.06– L/B = 5.50 ~ 6.70
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M.Ventura Forma do Casco 33
Séries Sistemáticas (5)
• FDS (Forschungszentrum des Deutschen Schiffbau), 1968– Cb = 0.85– B/T = 2.70– L/B = 6.60
• NSMB (Netherlands Ship Model Basin), 1970– Cb = 0.80 ~ 0.85– B/T = 2.65– L/B = 6.50
• HSDHF (High-Speed Displacement Hull Forms), 1984– Projecto patrocinado pelas Royal Netherlands Navy, United
States Navy, Royal Australian Navy e MARIN– 40 modelos testados– Resultados nunca publicados
M.Ventura Forma do Casco 34
Séries Sistemáticas (6)
• NPL Series, 1976 (National Physical Laboratory)– Carenas de deslocamento, com encolamento circular– L/B = 3.33 ~ 7.50– Popa em painel– Secções à proa com flare junto da linha de água de projecto– Navios de alta velocidade
• NPL Alongada– 10 carenas com Cb = 0.397– Aplicações a catamarans
• USCG Systematic Series of High Speed Planing Hulls– Dina H. Kowalyshyn and Bryson Metcalf (2006), SNAME
Transactions, pp.268-309.
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M.Ventura Forma do Casco 35
Séries Sistemáticas (7)
• MARAD Systematic Series of Full-Form Ship Models, 1987– Baixo valor de L/B– Elevado valor de B/T– Cb = 0.80 ~ 0.875– B/T = 3.00 ~ 4.75– L/B = 4.50 ~ 6.50
• AMECRC (Autralian Maritime Engineering Cooperative Research Centre), 1998– Baseado no HSDHF– Cb = 0.395 ~ 0.5– L/B = 6.0 ~ 8.0– B/T = 2.5 ~ 4.0– Utilizada em multi-cascos
M.Ventura Forma do Casco 36
Séries Sistemáticas - Veleiros
• Delft Systematic Series, Modern Yacht Conference (1998) or Chesapeake Symposium (1999) ????
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M.Ventura Forma do Casco 37
Exemplo: Séries de Taylor
idetayloDimensions in M ?LPP B T DISV ?90, 18.5, 6.5, 6500AreaF, M2 LCB, M4.8, 0.1
M.Ventura Forma do Casco 38
Exemplo: Séries 60
ideser60Dimensions in M ?LPP B T DISV ?90, 20, 6.5, 6800Area, M2 LCB, M1.5, -0.5
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M.Ventura Forma do Casco 39
Exemplo: Séries BSRA (1)
idebsrachose without bulb, 0 or with bulb, 1Dimensions in M ?LPP B T DISV ?120, 22.0, 7.0, 12500Standard areas of sections at FWD and AFT and LCBWith bulb: AreaF= 9.90 M2 AreaR=1.70 M2 LCB, M=0.034AF, M2 AA, M2 LCB, M ?10.0, 1.80, .05
M.Ventura Forma do Casco 40
Exemplo: Séries BSRA (2)
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M.Ventura Forma do Casco 41
Exemplo: Séries Taylor (1)
idetayloDimensions in M ?LPP B T DISV160, 24, 7.5, 22500Standard areas of sections FWD and AFT PP and LCB(M)AreaF, M2 LCB, M7.164 0.0227.2, 0.05
M.Ventura Forma do Casco 42
Exemplo: Séries Taylor (2)
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Criação Directa da Forma da Carena
Manuel Ventura
Projecto de Navios II
Mestrado em Engenharia e Arquitectura Naval
M.Ventura Forma do Casco 44
Dados para Desenvolvimento da Forma do Casco
• A forma da carena é definida a partir de um conjunto de parâmetros e de um conjunto de curvas principais
• Os parâmetros são as dimensões principais e algumas características hidrostáticas (Ex.: ∆, Lcb, coeficientes de finura, etc.)
• As dimensões principais são:– Comprimento entre perpendiculares (Lpp)– Boca, na ossada (B)– Pontal (D)– Imersão de projecto (T)
• Os coeficientes de finura são:– Coeficiente de Finura Total (CB)– Coeficiente Prismático (CP)– Coeficiente de Casa Mestra (CM)– Coeficiente da Figura de Flutuação (CWP)
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M.Ventura Forma do Casco 45
Coeficiente de Casa Mestra (CM)
Secções mestras típicas e valores do CM respectivos
M.Ventura Forma do Casco 46
Curvas Principais
• Secção Mestra
• Curva de Áreas (SAC)
• Linha de Água Carregada (LWL)
• Linha do Convés à borda (DKL)
• Linha de Tangência do Fundo (FOB)
• Linha de Tangência do Costado (FOS)
• Perfil
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M.Ventura Forma do Casco 47
Secção Mestra
( ) TBCR M ⋅⋅−⋅= 133.2 ( ) ( )
( )2
2
1 0.5 2
4 21.5711
MB T C h B bR
K
B bK
h
⋅ ⋅ − − ⋅ −=
⋅ −= −
M.Ventura Forma do Casco 48
Curva de Áreas (1)
• L1 – corpo de entrada• Lx – corpo cilíndrico• L2 – corpo de saída
• Am – área da secção mestra
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M.Ventura Forma do Casco 49
Curva de Áreas (2)
L = L1 + LX + L2L.CP = L.Cp1 + LX + L2.Cp2
Cb ≥ 0.80 0.30 Lpp ≤ Lx ≤ 0.35 Lpp0.70 ≤ Cb < 0.80 0.15 Lpp ≤ Lx ≤ 0.20 LppCb < 0.70 0
MCTBL ⋅⋅= 08.42
Extensão do Corpo Cilíndrico (Lx)
Critério de Baker (Hidrodinâmica)
M.Ventura Forma do Casco 50
Curva de Áreas (3)
Navios de Forma Cheias
p/ (L/B) = 7
p/ (L/B) < 7
2 1 20.75 0.95L L L≤ ≤
( ) XLBL δδ %11.0 ⇒=
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M.Ventura Forma do Casco 51
Linha de Água Carregada (1)
• Linha 2D (curva plana)• Influência na
– Equilíbrio hidrostático (posição do centro de flutuação)– Estabilidade intacta (raios metacêntricos transversal e
longitudinal)– Resistência hidrodinâmica
M.Ventura Forma do Casco 52
Linha de Água Carregada (2)
• Valores do semi-ângulo de entrada (P2) recomendados em função do Coeficiente Prismático (CP):
37°33°21-33°10-14°9-10°9°8°P2
0.850.800.750.700.650.600.55Cp
Os valores indicados devem ser multiplicados pelo factor ( )BL7
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M.Ventura Forma do Casco 53
Linha do Convés à Borda
• Linha 3D resultante da intersecção do convés com o costado• Influenciada pela necessidade de área útil no convés
M.Ventura Forma do Casco 54
Perfil
• Linha plana, resultante da intersecção do casco com o plano de mediania
• Constituída por 4 segmentos distintos– Linha do fundo (keel line)– Contorno de proa (stem contour)– Contorno de popa (stern contour)– Linha do tosado (sheer line)
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M.Ventura Forma do Casco 55
Plano Vertical e Contornos de Proa e Popa
M.Ventura Forma do Casco 56
Contorno de Popa
• A figura representa algumas das evoluções das linhas da popa, desde a popa em colher (1) à popa em painel (2).
• A forma do contorno tem evoluído desde as soluções com cadaste (stern post) até ao bolbo de popa que se encontra em muitos navio recentes.
• Em navios com propulsão POD a forma da popa torna-se bastante mais simplificada
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M.Ventura Forma do Casco 57
Influência dos Sistemas de Propulsão e Manobra na Forma da Popa
• Alguns parâmetros relacionados com o Sistema de Propulsão:– Tipo de propulsor (Hélice, POD)– Número de propulsores– Existência de tubeira– Cota vertical do veio propulsor– Diâmetro do hélice– Tolerâncias da clara do hélice– Diâmetro do veio propulsor– Diâmetro da manga do veio
• Alguns parâmetros relacionados com o Sistema de Manobra:– Tipo de porta do leme– Dimensões da porta do leme– Posição da porta do leme (distância ao hélice)
M.Ventura Forma do Casco 58
Tolerâncias na Clara do Hélice (1)
Det Norske Veritas
[ ]( ) [ ]( ) [ ]
[ ]mRemRZc
mRZbmRa
p
p
⋅≥
⋅⋅−≥
⋅⋅−≥⋅≥
07.002.048.0
04.07.02.0
em que:R : raio do hélice [m]Zp: número de pás
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M.Ventura Forma do Casco 59
Tolerâncias na Clara do Hélice (2)
Lloyds Register of Shipping
0.75 KD1.125 KD0.12 D60.85 KD1.275 KD0.12 D51.00 KD1.500 KD0.12 D41.20 KD1.800 KD0.12 D3
cbaNo. de Pás
0.10 D0.15 DtRValor min.
em que:
3
3.480.1 0.33050
bC PLKL⋅ ⋅⎛ ⎞⎛ ⎞= + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
tR = espessura do leme, medido a 0.7R acima do eixo do veio [m]P = potência SHP [kW]R = raio do hélice [m]D = diâmetro do hélice [m]Cb =diâmetro do hélice [m]L = comprimento do navio, das regras [m]
M.Ventura Forma do Casco 60
Tolerâncias na Clara do Hélice (3)
Germanischer Lloyd
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M.Ventura Forma do Casco 61
Popa
Clara do hélice
Popa Redonda
M.Ventura Forma do Casco 62
Painel de Popa
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M.Ventura Forma do Casco 63
Painel de Popa
M.Ventura Forma do Casco 64
Roda de Proa
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M.Ventura Forma do Casco 65
Proa
M.Ventura Forma do Casco 66
Arestas (1)
Utilizam-se arestas para obter algumascaracterísticas requeridas, como o aumentoda boca no convés, sem criar mais zonas de dupla curvatura ou de curvatura muitoacentuada.
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M.Ventura Forma do Casco 67
Arestas (2)
• As aresta aplicam-se geralmente em zonas acima da linha de água, sem impacto no desempenho hidrodinâmico
• No entanto, são usadas algumas vezes em regiões da carena, como na transição do bolbo para o casco (em bolbos de adição)
M.Ventura Forma do Casco 68
Knuckles
• Kunckles can be created to:– Enable a high angle of flare to be used in the lower part of the
sections, without this carrying on become too extreme in the upper part
– Avoid the end of forecastle deck projecting in a way that might cause contact with dockwise cranes or similar
– Improve seakeeping (although there is disagreement over this) by the detachment of waves from the shell
– Reduce shipbuilding cost by increasing the number of plates that do not need to be rolled in two directions.
• For economy in fabrication, knuckles are generally best positioned a short distance above a deck.
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M.Ventura Forma do Casco 69
Proa Elíptica (1)
Características:• Sem bolbo• Máxima producibilidade• Secções de paredes verticais• Raio do encolamento pequeno• Linhas de água entre o encolamento e a aresta com
extremidades elípticas na roda de proa• Transição fundo/proa com forma de quarto de circunferência
M.Ventura Forma do Casco 70
Proa Elíptica (2)
Produção:• Zona de dupla curvatura muito reduzida• Estrutura das balizas muito simplificada
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M.Ventura Forma do Casco 71
Proa Cónica (1)
Características:• Bolbo com forma de uma seção cónica de grandes dimensões
coberta por uma zona semi-esférica, prolongando-se para vante da roda de proa
• Bolbo com boas características hidrodinâmicas reduzindo significativamente o perfil da onda criada pelo navio
M.Ventura Forma do Casco 72
Proa Cónica (2)
Produção:• Aumento de 175% chapas com dupla curvatura no corpo de
vante por comparação com a proa elíptica• Estrutura transversal complexa• Aumento do custo de cerca de 21% em relação à proa elíptica
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M.Ventura Forma do Casco 73
Proa em Colher (1)
Características:• Proa sem bolbo• Semelhante à proa elíptica mas modificada para melhorar o
escoamento• Raio do encolamento aumentando para vante• Perfil mais suave• Transição fundo/proa de forma elíptica de grandes dimensões
M.Ventura Forma do Casco 74
Proa em Colher (2)
Produção:• Aumento de 142% chapas com dupla curvatura no corpo de
vante por comparação com a proa elíptica• Estrutura transversal mais complexa• Aumento do custo de cerca de 12.5% em relação à proa
elíptica
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M.Ventura Forma do Casco 75
Proa c/ Bolbo Simplificado p/ Produção (1)
Características:• Bolbo com forma simplificada para a produção
M.Ventura Forma do Casco 76
Proa c/ Bolbo Simplificado p/ Produção (2)
Produção:• Aumento de 112% chapas com dupla curvatura no corpo de vante
por comparação com a proa elíptica• Redução de 30% em comparação com a proa de colher• Redução de 63% em comparação com a proa cónica• Estrutura transversal relativamente simples• Aumento do custo de cerca de 14.1% em relação à proa elíptica • Aumento do custo de cerca de 7.1% em relação à proa cónica
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M.Ventura Forma do Casco 77
Criação Directa do Plano Geométrico
Fases principais:• Traçar a linha de água carregada• Desenhar a secção mestra e três secções a vante e três
secções a ré de modo a obter para cada uma a área definida na curva de áreas
• Criar duas linhas de água a partir das secções existentes e desempolar as linhas obtidas
• Proceder a modificações sucessivas das secções iniciais atéobter linhas desempoladas de modo satisfatório
• Desenhar uma secção longitudinal e desempolar a linha fazendo em seguida as correcções requeridas
• Continuar a criar secções e linhas de água pelo processo descrito…
M.Ventura Forma do Casco 78
Criação do Convés e Pavimentos
• Para criar o convés há que definir primeiro dois tipos de linhas:– Linha do tosado (sheer line)
– Linha(s) da flecha do vau (camber line)
• Em geral, outros pavimentos que não o convés principal têm forma mais simples, porque a linhas são rectas (sem tosado e sem flecha) e a forma resulta portanto da intersecção de um plano de nível com o costado
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M.Ventura Forma do Casco 79
Linha do Tosado
Linha de tosado normal, de acordo com a definição da Convenção Internacional das Linhas de Carga
Linha de tosado poligonal, utilizada na maioria dos navios mercantes actuais
M.Ventura Forma do Casco 80
Linha da Flecha do Vau
Linha de flecha parabólica Linha de flecha poligonal
O valor da flecha máxima no plano de mediania é definido geralmente em função do valor da boca do navio. Exemplo:
f = B/50
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M.Ventura Forma do Casco 81
Geração da Superfície do Convés
Sweep 1 Rail (1 section)
Trim
M.Ventura Forma do Casco 82
Linha do Convés à Borda
Curve From Objects/ Intersection
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M.Ventura Forma do Casco 83
Aberturas no Costado
• As pequenas aberturas, tais como as caixas de mar, não têm impacto no Plano Geométrico
• As aberturas de grandes dimensões devem ser posicionadas e orientadas no Plano Geométrico– Túneis de impulsores– Intersecção dos escovéns com o casco
M.Ventura Forma do Casco 84
Túnel do Impulsor (1)
• O túnel do impulsor deve estarlocalizado o mais a vante possívelpara maximizar o momento, e o mais abaixo possível
• O topo do túnel deve estar pelomenos um diametro abaixo da linha de água
• A linha de eixo do cilindro deve ser normal ao plano de mediania
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M.Ventura Forma do Casco 85
Túnel do Impulsor (2)
Próximo da intersecção com o costado o túnel passa de cilíndrico a cónico para melhorar o escoamento e diminuir a influência negativa na resistência ao avanço.
A intersecção do túnel com o costado pode ser chanfrada ou ter concordância circular
M.Ventura Forma do Casco 86
Túnel do Impulsor (3)
• Geralmente as aberturas são protegidas por grelhas
• As grelha devem ser fabricadascom barras com arestasboleadas, igualmente espaçadas
• As barras devem ser alinhadasparalelamente à direcçãopredominante do fluxo de água.
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M.Ventura Forma do Casco 87
Escovéns (Hawse pipes)
A orientação do escovem e a forma da abertura no costado são condicionadas essencialmente pela necessidade de facilitar os movimentos de entrada/saída do ferro.
M.Ventura Forma do Casco 88
Bibliografia (1)
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M.Ventura Forma do Casco 92
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Formas de Carena Simplificadas DefinidasMatematicamente
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M.Ventura Forma do Casco 95
Forma de Casco de Wigley
• Forma de casco simplificada, definida de modo puramentematemático (Wigley, 1934)
• Usada em estudos de hidrodinâmica e em processos de optimização
( )2 22, 1 1
2B x zy x z
L T⎧ ⎫⎧ ⎫⎪ ⎪⎪ ⎪⎛ ⎞ ⎛ ⎞= − −⎨ ⎬⎨ ⎬⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎪ ⎪⎪ ⎪⎩ ⎭⎩ ⎭
x – distância do meio-navio (positiva pra AV)y – semi-boca no ponto (x,z)z – distância medida da linha base (positiva na direcção da quilha)
Wigley, W.C.S. (1934), "A Comparison of Experiment and Calculated WaveProfiles and Wave Resistance for a Form Having Parabolic Waterlines", Proceedings of Royal Society, Series A.
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Carena de Wigley
Carena com simetria AV/AR e com linhas de água parabólicas.