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Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Departamento de Engenharia Naval e Oceânica
PNV-2300 – Introdução à Engenharia Naval
O Navio
Marcos M. O. Pinto
O que é e o que precisa o navio?
• espaço • carga • acessos • Suporte
estrutural
• Propulsao
e manobra • flutuaçao • comando
Geometria do Navio
Dimensões Principais
• Descrevem as dimensões da embarcação nas direções longitudinal, transversal e vertical e definem 80% do seu desempenho
Coeficientes de Forma
• Coeficientes admensionais que comparam embarcações de # tamanhos e fornecem informação de mais 15% do seu desempenho. Muito úteis na comparação das embarcações
Plano de Linhas
• Descrição geométrica detalhada do casco e de sua superfície e que completa a definiçõa dos outros 5% do seu desempenho
Na determinação da geometria de uma embarcação, é usual em
engenharia naval utilizar um conjunto de dimensões principais,
coeficientes de forma e relações adimensionais .
As dimensões principais definem a geometria de uma embarcação nas
três direções e são características muito importantes para o seu
projeto.
Comprimento, em inglês Length (L)
Boca, em inglês Beam (B)
Calado, em inglês Draft (H)
Borda Livre, em inglês Freeboard (F)
Pontal, em inglês Depth (D)
B
F
H
D
L
Medidas de porte – Aqui dá confusão
Gross Tonnage
Deslocamento
Peso Morto
• Deslocamento: é o peso massa do volume de água deslocada
pelo navio. Usialmente medido em toneladas ou ton (tonelada
inglesa) embora se refira sempre a toneladas força
• Tonelagem Bruta: soma de todos os volumes dos espaços
cobertos, fechados de modo permanente e estanques à água
que não estejam sob pressão.
DWT -
Deadweight
• Tonelada de Porte Bruto: peso, em toneladas métricas, que o
navio é capaz de receber a bordo sem prejuízo de suas condições
de segurança, isto é, carga, combustíveis, tripulação, etc... Em geral
refere-se ao DWT como a carga total que um navio pode receber.
DWT de carga • Tonelada de Porte Bruto da carga: análogo ao DWT porém
considerando somente a carga transportada
• Peso Morto: peso leve de um navio, sem carga a bordo.
Nomenclatura fundamental
Proa, Meia-nau e
Popa
Casco Simples,
Duplo Fundo e
Casco Duplo
Bombordo e
Boreste
Conveses, cobertas, plataformas
Praça de
Máquinas
Porão 1
Porão 2
Porão 3
Porão 4
Porão 5
Túnel do Eixo
Paiol da
Amarra
Passadiço
Tijupá
Pau de Carga
Tanque de Colisão
AV
Duplo-Fundo
Escotilha
Convés
Principal
Antepara Estanque
Tanque de Colisão
AV
Nomenclatura: elementos geométricos
boreste AR
bochecha
alheta
Obras Vivas Obras Mortas AV
bombordo
calado AV
calado
AR pontal
boca
proa
tombadilho
castelo
comprimento
popa
linha d’água
convé
s borda livre
superestrutura
Fig. 1 – Nomenclatura do
Navio
Plano Diametral
a. INTRODUÇÃO
Nomenclatura. Termos Náuticos
Nomenclatura : Estrutura dos Cascos Metálicos
braçola da
escotilha sicorda
antepara de
colisão
chapeamento do
convés
cavernas
vau
pé de
galinha
longarina
longarinas
boeiro
teto do
duplo-
fundo
quilha
resbordo
s hastilha bojo longarinas
cavernas
forro exterior
bochecha de
BB
trincaniz
castelo
bico de
proa
borboleta
Nomenclatura fundamental
CASTELO
DE PROA
AMANTILHO
PAUS-DE-CARGA
APARELHO DE
IÇAR
MOTOR DO LEME
MADRE DO
LEME
LEME
PÉ-DO-CADASTE
TANQUE DE
COLISÃO AR
TÚNEL DO EIXO
TANQUE DE ÁGUA DOCE OU DE ÓLEO
COMBUSTÍVEL NO DUPLO FUNDO TANQUE DE ÓLEO
PAIOL DA AMARRA
TANQUE DE COLISÃO AV
ESCOTILHA
CHAMINÉ
ESCOTILHA
PORÃO
TIJUPA MASTRO DE VANTE
PLATAFORMA
ESCOTILHA
PAIOL DO MESTRE
CONVÉS
COBERTA
COBERTA PORÃO PORÃO PORÃO PORÃO
SUPERESTRUTURA
Nomenclatura fundamental
Hastilhas
Cavernas Duplo Fundo
Cavernas
Hastilhas Duplo
Fundo Quilha Longarinas
ou
Longitudinais
Forro Exterior
do Fundo
Bojo
Forro Interior do Fundo
(Teto do Duplo Fundo)
Pé-de-Carneiro
Chapeamento
da Coberta
Cavernas
Trincaniz do Convés
Chapeamento do Convés
Vau da Coberta
Antepara
Estanque
Convés
Cobertas
Costado
Vau do Convés
Transporte de óleo cru e derivados (28.3%)
Transporte de minérios e granéis secos
(29.2%)
Transporte de carga geral (26.5%)
Demais usos (15.9%)
Navio graneleiro
Navio porta-container
Navio tanque
Navio de passageiros
Fonte: Lloyd's Register World Fleet Statistics Tables , Londres, 2000.
Tipos de Navios – As grandes classes de
produtos
Fragata
Ao mapear os diferentes setores da atuação naval fica evidente sua
principal função: o comércio
Comércio Indústria Auxiliares Militar
Carga
Graneleiros
Carga unitizada
Carga geral
Passageiros
Petroleiros Graneleiros sólidos Químicos Gases liquefeitos Combos
Porta-Contêineres Ro-Ro Porta-Barcaças
Multipurpose Box Type Heavy Lift Reefer
Cruzeiro Ferries Log Carriers Cattle Carriers
Pesca MODU FPSO Shuttle Tankers Dragas Lança Cabos
Rebocadores Pilotos Supply Salvamento Combate a Incêndios Combate à Poluição Quebra-Gelos Pesquisa
Bélico
Patrulhamento
• Em 2007, apenas 35% das
embarcações com peso bruto
acima de 100 toneladas não
eram comerciais
O número de embarcações existentes é maior quanto menor o custo de
transporte
• A tabela 2.5 (a seguir) divide
a frota em 47.433 navios que
transportam carga e 26.880
que não realizam essa
operação. Entre as
embarcações que
transportam granéis, havia
8.040 tanqueiros em julho de
2007, sendo que aqueles
com mais de 60.000dwt
transportam óleo cru, e os
menores, derivados do
petróleo como gasolina e óleo
combustível.
Os navios tanque são Destinados ao transporte de granéis líquidos. Os
maiores navios do mundo são navios tanque.
Valores típicos dos
coeficientes
Cb CM Cp CAwl
0.76 0.97 0.77 0.84
•10.000 DWT < Carga < 565.000 DWT
•9000 t < Deslocamento < 500.000 t
Graneleiro
• Objetivo: levar muita carga solta
• Cb alto (entre 0,7 e 0,8)
• L/B baixo (entre 5 e 6)
• Se parece com uma caixa de sapato
• Navios geralmente de grande porte (>
250m) para rotas intercontinentais –
ex. exportação de soja para China
Front Breaker Four Coal
Fu Da
Dimensoes principais e relações de forma de um navio
Definem o navio e buscam otimizar
algum critério objetivo, como por
exemplo carga transportada ou custos
de transporte
Dimensões principais
H
D
L B
Antecipam o comportamento do navio
em mar e possuem uma faixa
característica para cada tipo de navio
Relações de forma
• L/B – quanto maior, menor
resistência de onda e menor a
estabilidade
• D/H – cargas com densidade menor
que 1 permitem D/H maior, melhora
a resistência
• B/H – relacionado à estabilidade,
quanto maior, melhor
• Cb – quanto maior, mais parecido
com uma caixa será o navio,
relaciona-se principalmente com a
resistência ao avanço
Diferentes funções e influencia nas formas
• Turismo/ Lazer
• Águas fluviais
• Gelo
• Apoio/ rebocador
• Ancoramento/ sistema fixo
• Carga pesada e barata
• Carga cara e pesada
• Carga cara e leve/ fragmentada
• Águas abrigadas
• Passageiros/ travessias
Graneleiro
• Objetivo: levar muita carga
• Cb alto (entre 0,7 e 0,8)
• L/B baixo (entre 5 e 6)
• Se parece com uma caixa de sapato
• Navios geralmente de grande porte (>
250m) para rotas intercontinentais – ex.
exportação de soja para China
Front Breaker Four Coal
Fu Da
Ilse
Jian Qiang
Ivan Bogun
Kontula
Características do Projeto
• Requisito : Manuseio rápido e
eficiente da carga.
• Armazenagem celular e vertical
(guias verticais nos porões).
• Escotilhas se estendem de bordo a
bordo.
• Castelo de proa elevado - Flare
largo.
• Altas velocidades - Formas
esbeltas de casco.
Detalhes do Navio
• Cap. = 4.038 TEU
• LOA = 292.15 m
• Bmld = 32.2 m
• hproj. = 11.2 m
• VS = 23.4 nós
Navio Porta-container
Aglaia1
Al-Abdali
Akinada Bridge
• Objetivo: levar carga o mais rápido
possível – conteúdo de alto valor
• Cb médio (0,6-0,7)
• L/B alto (entre 6 e 7)
• Seu casco mais esbelto permite maior
velocidade
• Navios que operam no Brasil são de
3.000 TEUs. Nas rotas orientais eles
chegam a superar os 10.000 TEUs
Alianca Brasil
Anke Ehler
Amsteldijk
Cap Blanco
APL Pearl
Arctic Ocean
Arctic Fox
Asir
Chiswick Bridge
CMA CGM
Baudelaire
City of Tunis
Colombo Express
Detalhes do Navio
• DWT = 306.430 ton.
• LOA = 331.5 m
• Bmld = 58 m
• hproj. = 21.7 m
• VS = 16 nós
Características do Projeto
• Capacidade de carga é o fator mais
importante
• Pequena borda livre
• Superestrutura pequena e a ré
Petroleiro
asdfasdfasdfasdfasdfasdfasdfasdf
asdfasdfasdfasdfasdfasdfasdfas
dfasdfasdfasdfasdfasdfasdfasdf
asdfasdfasdfasdfasdfasdfasdfas
dfasdfasdfasdfasdfas
Anna Knutsen
Front Ardenne
Cielo del Baltico
• Objetivo: levar o máximo de carga
possível
• Cb alto (entre 0,8 e 0,9)
• L/B baixo (entre 5 e 5,5)
• Possuem várias dimensões usuais como
Panamax, Suezmax, Aframax, VLCC,
ULCC (este ultimo, L/B pode chegar a
4,5)
Iran Sarvestan
Minerva Eleonora
Jjuanita
Saint Petersburg
Ferries
Birka Princess
Hansestar
Falkenstein
• Objetivo: levar carga leve (pessoas) com
segurança
• Cb baixo (entre 0,55 e 0,6)
• L/B baixo (entre 5,5 e 6)
• São de pequeno porte, para transporte
de curta distância. O principal fator de
projeto é a estabilidade da embarcação,
e por isso B/H deve ser alto
Ferries
Regina Baltica Silja Europa
Mariella Red Eagle
Navio de Carga Geral
• DWT = 29.500 ton
• Casco duplo
• Guindastes hidráulicos
• Loa = 181m
• Bm= 26m
• Hproj=9,67m
• V=14nós
• Motor – 5.760 kW e
115,9 rpm
Navios de carga geral
Abyot
Alblas
Al Rahim
• Objetivo: levar carga – podem ser
projetados para uma carga específica ou
para carga geral
• Cb entre 0,55 e 0,7
• L/B entre 5,5 e7
• Na China, a navegação interior é feita
com navios de carga geral de pequeno
porte. Ele também podem atender a uma
rota internacional.
Alliance
Beta
Beluga Recommendation
Greta C
Brake
Danica Hav
Da Quiang
Eugenie-M
Detalhes do Navio
• Pass.= 1.950
• VS = 21 nós
• Propulsão Diesel-Elétrica
Navio de Passageiro
Características do Projeto
• Borda livre alta
• Grande superestrutura
• Redução ruídos: vibração motores
AIDAcara
Aurora
Amsterdam 1
• Objetivo: levar pessoas com luxo e por
longas distâncias
• Cb baixo (~0,6)
• L/B baixo (entre 5,5 e 6)
• São de grande porte (>200m) e
possuem estabilidade excepcional (B/H
alto), que permite grande estrutura
acima do deck sem comprometer a
restauração
Crystal Harmony
Birka Paradise1
Jewel of the Seas
Crystal Symphony
Product & Gas Tankers
Amonith
Bonito
Bitten Theresa
• Objetivo: transportar produtos químicos
com segurança
• Cb médio (entre 0,75 e 0,8)
• L/B baixo (entre 5,5 e 6)
• São de médio porte (100 - 200m) e são
construídos tipos específicos para cada
produto a ser transportado. Possuem
alto conteúdo tecnológico.
Product & Gas Tankers
Bow Hunter
Ekturus
Dansborg
Norman Lady
Características do Projeto
• Alta manobrabilidade.
• Ponte de comando com boa
visibilidade em todas as direções.
• Potência dimensionada pela
capacidade de reboque.
• Propulsão : Tubo Kort, Azimutal,
Voith-Schneider.
Detalhes do Navio
• LOA = 32.72 m
• Deslocamento = 660 ton
• Bmld = 11.96 m
• DCostado = 5.0 m
• Motor : 2 x1.800kW x 121 rpm
• V = 13.85 nós
• Propulsores azimutais
Rebocador
Bugsier 21
Johannes Matthies
Fairplay V
• Objetivo: empurrar navios
• Cb baixo (~0,55)
• L/B baixíssimo (entre 4 e 5)
• Não carregam carga e precisam de
estabilidade extra para aguentar
choques com outros navios. Possuem
até quatro motores.
Svava
Tug
ZP Chalone
Bugsier 17
Detalhes do Navio
• DWT = 6600 ton
• Pass. = 300
• LOA = 179.6 m
• Bmld = 27.2 m
• hproj. = 6 m
• VS = 18.5 nós
Característica do Projeto
• Grande área de convés
• Altura suficiente para carga
• Acesso externo : Popa, proa
• Rampas internas; elevadores
• Motores limitados: altura
Navio Ro-Ro
Grande Napoli
Hual Dubai
Hoegh Herlin
• Objetivo: levar carga com muito volume
(veículos)
• Cb baixo (~0,65)
• L/B baixo (entre 5 e 5,5)
• Precisam de estabilidade para
transportar carga volumétrica.
Usualmente são de médio porte (entre
100 e 200m)
Hual Transporter
Perseus Leader
Morning Sapphire
Talisman Sea
Grande Napoli
Hual Dubai
Hoegh Herlin
• Objetivo: levar carga com muito volume
(veículos)
• Cb baixo (~0,65)
• L/B baixo (entre 5 e 5,5)
• Precisam de estabilidade para
transportar carga volumétrica.
Usualmente são de médio porte (entre
100 e 200m) e podem transportar
pessoas
Outros
CATAMARÃ
• Objetivo: ser transparente à resistência de
ondas
• Cb médio (~0,7)
• L/B alto (entre 9 e 13)
• Soma estabilidade a baixa resistência ao
avanço, ideal para altas velocidades e pouca
carga.
FRAGATA
• Objetivo: ser ágil e levar grande
quantidade de material bélico
• Cb médio (~0,7)
• L/B alto (~8,5 )
• Precisa ser esbelto (L/B alto) para
atingir velocidades elevadas em
ação, porém enfrenta problemas
sérios de estabilidade
Pass : 64 D = 28 ton. VS = 70 km/h.
Embarcações com Hidrofólio (1)
Características do Projeto
•Aplicação águas rasas.
•Sustentação controlada pela proximidade do fólio à superfície livre.
•Eixo propulsor inclinado (~9o) . Simples e robusto.
Pass : 125 D = 60 ton. VS = ~30
nós. Características do Projeto
•Águas costeiras: mares
médios.
•Sustentação: Variação
imersão dos fólios.
•Inerentemente estáveis.
•Simplicidade de construção e
operação.
•Motores Diesel.
•Inclinação maior do eixo:
maior calado de operação
Embarcações com Hidrofólio (2)
Pass : 350 D = 110 ton. VS = 42 nós
Características do Projeto
•Melhor desempenho em mar
aberto.
•Fólio totalmente submerso.
•Controle de atitude semelhante
avião: atuadores modificam ângulo
cia fólio ou dos flaps.
•Controle de peso.
Embarcações com Hidrofólio (3)
A redução nos custos e o aumento da demanda tem impulsionado um
incremento nos tamanhos dos lotes e dos navios
• O crescimento no porte de
graneleiros, LNG e porta-
conteineres mostra que o
ganho de escala de aplica
a todos
• Portos que não se
adaptarem deixarão de ser
competitivos
• O tamanho médio dos
petroleiros reduziram na
década de 80, devido a
uma redução nos
tamanhos dos lotes
Evolução do tamanho médio dos navios
Fonte: Stopford (2009)
• Marcos, você disse para usar essa figura e uma de
conteineiros que eu tenho. Não me recordo que figura
é, mesmo após dar uma olhada nas figuras que eu
tenho. Qual é?
O ganho de escala fica evidente quando se compara navios que
transportam o mesmo tipo de carga e diferenciam-se apenas no
tamanho
• Movimentar granel em um
Capesize é 60% mais barato
do que transportar em um
Handy
• Portos com infraestrutura
suficiente (tamanho do calado,
do cais, equipamentos) são
fundamentais para atender às
necessidades comerciais da
região
Economia de custos com aumento dos navios – graneleiros
• Slide com o tamano dos navios Handy,
Handy max, panamax, Aframax, Suezmax,
VLCC,ULCC
Handysize
• 10.000<DWT<30.000
• L=150m B=23 H=8
Handymax
• 15.000 < DWT < 50.000
• L=170m B=20m H=9m
Panamax
• 50.000 < DWT < 80.000
• São os maiores navios que conseguem cruzar o Canal do Panamá
• L = 250m B= 30m H=12m
Aframax
• 80.000 < DWT < 120.000
• São os maiores navios segundo a classificação AFRA (Average Freight Rate Assessment)
• L=230m B=40m H=14m
Suezmax
• 120.000 < DWT < 200.000
• São os maiores navios que atravessam o Canal de Suez
• L=270m B=43m H=18m
VLCC
• 200.000 < DWT < 300.000
• L=330m B=55m H=20m
ULCC
• DWT > 300.000
• L>400m B=60m H=23m
Malaccamax
• DWT > 380.000
• L = 470m B=60m H=20m
• Quando construídos, serão os maiores navios a cruzar o estreito de Malacca
Classes de navios de carga
Handymax Panamax Aframax
Suezmax
VLCC
ULCC
Variação de custo de frete e toneladas
transportadas por tamanho da rota
Independente do
tamanho do navio
ele fará 15 viagens
anuais, navegando
por 260 dias totais
A economia de escala advém do melhor desempenho e custos de afretamento,
por tonelada, de navios maiores
• Dias de porto (por viagem) 6
• Dias de afretamento 350
• Velocidade (nós) 14
• Preço do combustível (USD/ton) 200
• Backhaul (0%) 0
Premissas do cenário
Tamanho do
navio
Custos de
afretamento
Custos de
combustível Total $/dwt/pa
170.000
72.000
46.000
30.000
$/dia $ mill pa
24.374
16.360
13.657
11.494
8,53
5,73
4,78
4,02
39
30,5
24,3
22
2,73
2,135
1,701
1,54
66
109
141
185
Tons/dia dwt $/dwt/pa $ mill pa
Características das embarcações
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0
2
4
6
8
10
12
14
170,000 72,000 46,000 30,000
Custo total por tonelada transportada ($/t)
Toneladas transportadas por ano (milhões)
Variação de custo de frete e toneladas
transportadas por porte de navio
0
0.6
1.2
1.8
2.4
0
2
4
6
8
10
12
Custo total por tonelada transportada ($/t)
Toneladas transportadas por ano (milhões)
$/t Milhões de
toneladas $/t Milhões de
toneladas
(dwt) (milhas
)
Custo por tonelada
carregada
Toneladas
transportadas por ano
Dias por viagem
Custo do navio pa Custo de
combustível
Toneladas transportadas pa
Dias afretado
Dias por viagem
Tamanho da rota
Velocidade
Capacidade do navio (dwt)
24
Dias de porto
(por viagem)
Rota: 8.000 milhas Porte do navio: 72.000 dwt
Dados em
backup
Fonte: Stopford (2009)
A tabela mostra os diferentes valores relativos ao transporte de carga e
volume de viagens para cada tamanho de rota e de navio,
considerando as premissas assumidas no chart anterior
Esses valores
estão
representados
nos gráficos do
chart anterior
• Os custos totais por
tonelada seguem a
mesma proporção de
acordo com o tamanho
do navio, embora
aumentem para rotas
maiores
As restrições de navegação para as dimensões dos navios ocorrem
principalmente em três regiões do mundo.
CANAL DO PANAMÁ
•Comprimento: 305 m
•Boca: 33.5 m
•Calado: 26 m
•Altura: não há
CANAL DE SUEZ
•Comprimento: não há
•Boca: 77.5 m (em algumas situações)
•Calado: 19 m
•Altura: 68 m
ESTREITO DE MALACA
•Comprimento: 470 m
•Boca: 60 m
•Calado: 23 m
•Altura: não há
O Knock Nevis é o maior objeto móvel já construído pelo homem.
Transformado em FPSO em 2004, ele comporta mais de 4.000.000 de
barris de petróeo, o equivalente a mais de 18.000 caminhões tanque.
•Nome: Knock Nevis
(antigo Jahre Viking)
•Comprimento: 458.4 m
•Boca: 68.9 m
•Calado: 24.5 m
•Capacidade : 565.000
DWT
Knock Nevis - Comparações
Os navios graneleiros são destinados ao transporte de granéis sólidos
e minérios.
Valores típicos dos
coeficientes
Cb CM Cp CAwl
0.78 0.99 0.78 0.84
•10.000 DWT < Carga < 365.000 DWT
•9000 t < Deslocamento < 350.000t
O Berge Stahl opera na rota São Luís/MA – Roterdã transportando
minério de ferro para a Companhia Vale do Rio Doce. Devido ao seu
calado, ele só atraca nestes dois portos no mundo inteiro.
•Nome: Berge Stahl
•Comprimento: 343 m
•Boca: 65 m
•Calado: 23 m
•Capacidade : 365.000
DWT
Os navios porta containers transportam somente carga
conteineirizadas e são o principal meio de transporte de mercadorias
em geral.
Valores típicos dos
coeficientes
Cb CM Cp CAwl
0.71 0.98 0.72 0.80
•2.000 TEUs < Carga < 15.000 TEUs
Os navios porta containers transportam somente carga
conteineirizadas e são o principal meio de transporte de mercadorias
em geral.
O Emma Maersk é o maior conteineiro do mundo. Com pintura do
casco em silicone, que dimunui a resistência do casco, ele economiza
1,2 milhão de litros de combustível por ano. Trabalha com 11
portêineres para carregar e descarregar os containers, cada um a 27
mov/hora.
•Nome: Emma Maersk
•Comprimento: 397 m
•Boca: 56 m
•Calado: 15.5 m
•156.000 DWT
•Capacidade : 15000
TEUs (estimado pois
não se conhecem
seus dados
verdadeiros)
Os navios de passageiros transportam pessoas nas mais diversas
rotas ao redor do mundo.
•1000 < Passageiros < 3000
•Velocidade de cruzeiro: 21 nós
•Cascos com forma esbelta e grande borda livre
•Baixo CB (0,6) e L/B (entre 5,5 e 6)
•L > 200m
O Queen Mary II foi lançado em 2004 sendo o maior navio de cruzeiro já
construído. Tem uma altura total de 72 metros. Seu comprimento é
equivalente a 5 jatos A-380. Transporta mais de 3.000 passageiros e
tem uma tripulação de 1.250 pessoas. Queen Mary II
•Nome: Queen Mary II
•Comprimento: 345 m
•Boca: 41 m
•Calado: 10.1 m
•Capacidade : 3000
passageiros
Comparações
O plano de linhas é o conjunto de vistas e cortes ortogonais às três
direções principais - longitudinal, transversal e vertical - e que
representa o contorno das linhas do casco.
Plano de Linhas
D’água
Plano de Balizas Plano de Alto
• Coeficiente de bloco (CB)
Este coeficiente mede quão cheias são as
formas do navio.
Indica a proporção entre as formas do navio e
uma caixa de dimensões L, B e H.
Os coeficientes de forma são úteis nas estimativas de potência e para
expressar o preenchimento de volume das formas do casco em geral e
das formas das seções transversais e linhas d’água.
Deslocamento
Volumétrico
Regressão de Towsin, baseado em Watson e Gilfillan:
Navios com baixo CB
• Menor capacidade de carga
• Aproxima-se menos da forma do paralelepípedo circunscrito à embarcação
Navios com alto CB
• Maior capacidade de carga
• Sua forma se assemelha a do paralelepípedo de dimensões L, B e H.
0,20 < CB < 0,80
• Coeficiente Prismático (CP)
É a relação entre o volume deslocado e o produto de L
pela área da seção mestra.
Este coeficiente é usado nos estudos de velocidade e
potência. Também pode ser visto com função do
número de Froude.
Os coeficientes de forma são úteis nas estimativas de potência e para
expressar o preenchimento de volume das formas do casco em geral e
das formas das seções transversais e linhas d’água.
Navios com baixo CP
•Maior velocidade
•Requerem menos potência
•Possuem forma mais alongada com conicidades significativas nas extremidades
Navios com alto CP
•Menor velocidade
•Requerem maior potência
•Possuem formas mais cheias, com corpo paralelo médio maior
0,55 < CP < 0,90
• Coeficiente de Seção Mestra (CM)
É a relação entre a área da parte imersa da seção a
meia-nau e a área do retângulo circunscrito.
Este coeficiente se relaciona à flutuação carregada e
indica o quanto a área da seção mestra ocupa do
retângulo B x H.
Os coeficientes de forma são úteis nas estimativas de potência e para
expressar o preenchimento de volume das formas do casco em geral e
das formas das seções transversais e linhas d’água.
0,75 < CM < 0,99
Atual best practice
na Alemanha
Schneekluth e Bertram:
(Kerlen)
(HSVA
Linienatlas)
Benford – Série 60:
• Coeficiente da Área de Flutuação (CWL)
É a relação entre a área de flutuação e o retângulo
circunscrito a ela.
Indica o quanto a área de flutuação ocupa do retângulo
L x B.
Os coeficientes de forma são úteis nas estimativas de potência e para
expressar o preenchimento de volume das formas do casco em geral e
das formas das seções transversais e linhas d’água.
0,67 < CWL < 0,85
Como o formato da área de
flutuação projetada se
correlaciona bem com a
distribuição de volume ao
longo do comprimento, o CWL
pode ser estimado a partir de
um dado Cp.
Note-se que a dependência de CWL
com relação ao formato da área de
flutuação implica em uma forte
correlação com as propriedades de
inércia e, portanto, com os valores de
BM.
• Coeficiente de Almirantado (CALM)
Relaciona uma determinada velocidade e a potência
requerida para atingi-la.
Como a velocidade aparece ao cubo, segue que o
coeficiente de almirantado, e consequentemente a
potência requerida para atingir esta velocidade, cresce
rapidamente com o aumento da velocidade da
embarcação. Ajuda nas fases preliminares de projeto
onde fornece uma estimativa da potência requerida
segundo o requisito de velocidade da embarcação.
Os coeficientes de forma são úteis nas estimativas de potência e para
expressar o preenchimento de volume das formas do casco em geral e
das formas das seções transversais e linhas d’água.
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Os coeficientes de forma são úteis nas estimativas de potência e para
expressar o preenchimento de volume das formas do casco em geral e
das formas das seções transversais e linhas d’água.
Os métodos paramétricos utilizam, além dos coeficientes de forma,
adimensionais baseados nas dimensões principais do navio.
– L/B – Indica a esbelteza da embarcação
E também se relaciona com a resistência ao avanço e a manobrabilidade:
L
B
• Os valores típicos de L/B variam
de 4,0 a 10,0 e Watson e Gilfillan
recomendam:
4,0, L ≤ 30 m
4,0+0,025.(L –30), 30 m≤L ≤130 m
6,5 L ≥ 130 m
• L/B pode ser usado para escolhas
independente de L e B ou para
conduzir à escolha de determinado
B, a partir de um L inicial.
O raio de giro da
embarcação maior
também é maior
que o da outra
4 < L/B < 10
A resistência cresce
quando L/B diminui
Os métodos paramétricos utilizam, além dos coeficientes de forma,
adimensionais baseados nas dimensões principais do navio.
– B/H – Predição efetiva da estabilidade intacta inicial da embarcação, além de
influenciar na resistência residual, estabilidade transversal e superfície molhada.
BMT é afetado primariamente pela boca B. Na
verdade por B2/(CB.T)
O acréscimo de 3%
antecipa efeitos de
superfície livre.
KG é afetado de
maneira direta pelo
pontal (B/H).
Limites encontrados na literatura:
• Navios com limitação de peso: B/H máx ≈ 1,90
• Navios com limitação de volume: B/H máx ≈ 1,65
• Extremos recentes:
• petroleiros: B/H máx ≈ 1,91
• graneleiros: B/H máx ≈ 1,88
• conteineiros: B/H máx ≈ 1,70
• ULCCs: B/H máx ≈ 2,50
1.8 < B/H < 4
Os métodos paramétricos utilizam, além dos coeficientes de forma,
adimensionais baseados nas dimensões principais do navio.
– L/D – Relaciona-se diretamente com a estbilidade estrutural longitudinal da
embarcação.
Onda de comprimento muito menor que o comprimento do navio
Onda de comprimento muito maior que o comprimento do navio
Onda de comprimento crítico (alquebramento)
Onda de comprimento crítico (tosamento)
• Nas embarcações com comprimentos na
faixa dos 100m aos 300m, o momento-fletor
devido aos carregamentos de ondas é o
principal fator que influencia na resistência
estrutural do casco.
• Nessa faixa, o momento-fletor cresce com
o comprimento do navio.
• A habilidade do casco em resistir a esses
momentos depende do momento de inércia
na seção-mestra (que varia com B e D3).
• Portanto, a razão L/D está relacionada
com a habilidade do casco em resistir aos
momentos longitudinais.
• Cada sociedade classificadora possui
regras próprias que levam em consideração
os limites para esse coeficiente.
7.5 < L/D < 22.5
Marés são as alterações do nível das águas do mar causadas pela
interferência gravitacional da Lua e do Sol (esta última com menor
intensidade, devido à distância) sobre o campo gravitacional da Terra
Efeito gravitacional, exagerado, da Lua e do Sol
sobre as águas, gerando o fenômeno das marés. Tábua de marés
Mineraleiro
Petroleiro