Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
PROPOSTA DE VELEIRO A REMO
Felipe Correia Grael Romano
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: Alexandre Teixeira de Pinho Alho.
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
SETEMBRO DE 2018
2
PROPOSTA DE VELEIRO A REMO
Felipe Correia Grael Romano
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE
ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO
NAVAL.
Examinada por:
________________________________________
Profo Alexandre Teixeira de Pinho Alho, D.Sc.
________________________________________
Profo José Henrique Erthal Sanglard, D.Sc.
________________________________________
Profo Carl Horst Albrecht, D.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
SETEMBRO de 2018
3
Romano, Felipe Correia Grael
Proposta de Veleiro a Remo / Felipe Correia Grael
Romano – Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica/2018.
vii, 31 p.: il.; 29,7 cm.
Orientador: Alexandre Teixeira de Pinho Alho.
Projeto de Graduação - UFRJ/Escola Politécnica/Curso
de Engenharia Naval e Oceânica, 2018.
Referências Bibliográficas: p. 38
1. Proposta de Veleiro a Remo.
I. Teixeira de Pinho Alho, Alexandre. II. Universidade
Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de
Engenharia Naval e Oceânica. III. Proposta de Veleiro a
Remo.
4
Resumo do projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte dos
requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Naval e Oceânico.
Proposta de Veleiro a Remo
Felipe Correia Grael Romano
Setembro/2018
Orientador: Alexandre Teixeira de Pinho Alho
Curso: Engenharia Naval e Oceânica
Este Projeto de Graduação tem como objetivo a elaboração de uma proposta para o projeto de
uma embarcação miúda, com propulsão a vela e a remo. Capacidade para transportar em
pequenas travessias, e oferecer abrigo para o pernoite eventual de duas pessoas e suprimentos.
O projeto simplificado e universal, com emprego de linguagem gráfica, uso de poucas
ferramentas e de baixo custo. Com objetivo de ampliar o acesso das pessoas ao mundo náutico
e ao aprendizado de técnicas pouco elaboradas de construção. Facilidade no transporte e baixo
peso total afim de tornar o barco um objeto de lazer e aventura.
5
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Engineer.
Sailing and Rowing Small Craft Design
Felipe Correia Grael Romano
September/2018
Advisor: Alexandre Teixeira de Pinho Alho
Course: Naval e Ocean Engineering
This undergraduate project has the objective to propose the design for a small craft, propelled
with sails and paddles. Capacity to transport in small voyages and offer shelter to an eventual
overnight sleeping for two adults and supplies. A universal and simplified design, with
graphical language, use of few tools and low cost are the goals. The main purpose is to shift
the citizen’s access to the nautical world and the learning of simple construction technics. Easy
transport and low weight to gather the figure of a leisure and adventure boat.
6
Sumário
1 Introdução ........................................................................................................................... 8
2 OBJETIVO ....................................................................................................................... 10
3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO .......................................................................... 13
3.1 Concepção da Forma ................................................................................................. 14
3.2 Dimensões Principais ................................................................................................ 17
3.3 Esboço da Forma ....................................................................................................... 19
3.4 Geração da Forma do Casco...................................................................................... 20
3.5 Determinação da Área externa .................................................................................. 22
3.6 Projeto da Estrutura ................................................................................................... 22
3.7 Propulsão ................................................................................................................... 27
3.7.1 Mastro e Remos ................................................................................................. 27
3.8 Ergonomia ................................................................................................................. 31
3.9 Vela e Apêndices ....................................................................................................... 32
3.10 Bolina ........................................................................................................................ 33
3.11 Leme .......................................................................................................................... 35
4 Verificação do Equilíbrio ................................................................................................. 36
4.1 Centro de gravidade .................................................................................................. 36
4.2 comportamento seguro .............................................................................................. 37
5 Conclusão ......................................................................................................................... 38
6 Referências Bibliográfricas .............................................................................................. 40
7
Índice de Tabelas
Tabela 1 - Dimensões preliminares do barco. __________________________________________________ 18
Tabela 2 - Dimensões revisadas do casco. _____________________________________________________ 21
Tabela 3 - Espessuras do casco _____________________________________________________________ 24
Tabela 4 - Peso do casco. __________________________________________________________________ 25
Tabela 5 - Propriedades mecânicas das madeiras brasileiras. _____________________________________ 29
Índice de Figuras
Figura 1 - Canoa primitiva. _________________________________________________________________ 8
Figura 2 - Canoas ribeirinhas. _______________________________________________________________ 9
Figura 3 - Casco e fôrma.__________________________________________________________________ 12
Figura 4 - Barco à remo. __________________________________________________________________ 14
Figura 5 - Barco à vela. ___________________________________________________________________ 15
Figura 6 – Opções de forma para a seção transversal de casco. ____________________________________ 16
Figura 7 - Emenda em chanfro. _____________________________________________________________ 17
Figura 8 – Sugestões de ergonomia para a posição sentada. ______________________________________ 18
Figura 9 – Esboço do plano de balizas: vista frontal. ____________________________________________ 19
Figura 10 – Esboço do convés. ______________________________________________________________ 19
Figura 11 – Imagem em perspectiva do casco. _________________________________________________ 21
Figura 12 – Superfícies planificadas do casco. _________________________________________________ 22
Figura 13 - Categoria D; águas abrigadas. ____________________________________________________ 23
Figura 14 - Determinação da espessura do material. ____________________________________________ 23
Figura 15 - Armação em caranguejeira. ______________________________________________________ 28
Figura 16 - Seção transversal dos mastros e remos. _____________________________________________ 29
Figura 17 -Posição Longitudinal da Enora ____________________________________________________ 30
Figura 18 – Remo e detalhe da pá. ___________________________________________________________ 30
Figura 19 - Alturas do assento e forquilha. ____________________________________________________ 32
Figura 20 - Partes da vela. _________________________________________________________________ 32
Figura 21 - Vela planificada. _______________________________________________________________ 33
Figura 22 - Centro de esforço lateral. ________________________________________________________ 34
Figura 23 - Posição da caixa de bolina. ______________________________________________________ 34
Figura 24 - Posição do leme e bolina. ________________________________________________________ 35
Figura 25 - Centro de área molhada. _________________________________________________________ 35
Figura 26 - Arranjo em armação de vela ______________________________________________________ 36
Figura 27 - Posição dos centros de pressão do casco e da vela. ____________________________________ 37
Figura 28 – Chapas de Compensado Naval ____________________________________________________ 38
8
1 INTRODUÇÃO
O domínio das técnicas de construção naval possibilitou o crescimento de impérios, a
subsistência de populações tribais e desencadeou a maior de todas as revoluções da história
humana. A época das grandes colonizações e dos famosos navegadores é tida como um
importante marco na história onde nações que possuíam grandes frotas de navios poderiam
expandir suas fronteiras, realizar travessias pelo mar, conquistar e requisitar novas rotas
comerciais, buscar matérias primas na fonte para suprir suas crescentes demandas internas e
colonizar terras distantes.
Possivelmente, o primeiro contato do homem primitivo com o meio fluido ocorreu por
necessidade de transpor um rio ou de realizar uma travessia para caçar. Por meio de observação,
o homem foi capaz de perceber a capacidade peculiar de alguns troncos e galhos de árvores de
permanecerem acima da superfície livre. Esta capacidade de flutuar poderia oferecer a ele um
meio de transporte ágil através dos lagos, rios e mares, reduzindo seu gasto energético e
diminuindo sua exposição e riscos com a hipotermia e afogamento. Estes troncos basicamente
flutuavam e sua trajetória era determinada pela correnteza dos rios ou pelas correntes de marés
oceânicas. A Figura 1 apresenta uma fotografia de uma canoa encontrada em um sítio
arqueológico na Holanda e sua idade foi estimada em 8000 anos.
Figura 1 - Canoa primitiva.
9
A necessidade de transportar membros familiares, ou de realizar viagens para caçar em
grupos, prescreveu, provavelmente, a primeira grande modificação desde o uso do tronco
singelo. Sendo assim, é possível que essas embarcações rústicas de grandes proporções se
assemelhassem as jangadas ou balsas, onde troncos unidos lado a lado por fibras naturais
desfrutaram do mesmo efeito hidrodinâmico que os navios atuais, e esses representam o
principal meio de transporte e distribuição da produção primária e industrial.
O aprimoramento da forma dos troncos ocorreu, possivelmente, através da transmissão
hereditária do conhecimento empírico e das técnicas construtivas, sendo aprimorados por
ganhos incrementais a cada geração. Pequenas modificações realizadas nos troncos puderam
garantir às canoas primitivas um melhor comportamento quanto a sua segurança, em não
emborcar tão facilmente, quanto à capacidade de realizar guinadas e na manutenção do rumo.
A técnica de escavar um longo tronco de árvore e apenas aparar os galhos é utilizada, inclusive
nos dias atuais. Em locais remotos onde há a oferta de madeira, haverá um povoado ribeirinho
ou comunidade caiçara, que utilizam o barco como principal meio de obtenção de sua
subsistência e transporte. É possível observar na Figura 2, uma fotografia recente de canoas
ribeirinhas. Nota-se que foram poucas as modificações desde a forma primitiva, simplesmente
são troncos escavados.
O conhecimento das técnicas de construção naval tem forte embasamento no
tradicionalismo, a transmissão familiar dos métodos e através do aprendizado obtido com o
sucesso ou pelas falhas. Sendo assim, houve a necessidade de realizar construções cada vez
mais seguras e maiores.
Figura 2 - Canoas ribeirinhas.
10
Atualmente, as embarcações são empregadas nas mais diversificadas aplicações como
atividades de transporte de passageiros, trocas comerciais, de segurança e resgate, na prática
desportiva, de recreio e lazer. Desde o primeiro contato com o meio fluido, o homem foi capaz
de transpor longas distâncias, buscar seu alimento nos mares e lagos e esse conhecimento,
levando em conta o apelo tradicional e da lida no mar, permanece e é repassado por muitas
gerações.
O presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento inicial do projeto de uma
embarcação miúda de lazer, para duas pessoas adultas. A embarcação tem como concepção a
combinação da propulsão a vela e a remo. A proposta aqui apresentada tem como foco a difusão
de parte desse vasto conhecimento, de expandir os horizontes e permitir que cada vez mais
barcos sejam construídos e cada vez mais pessoas possa usufruir dos mares.
Através do contato com o mar, o homem é capaz de garantir sua fonte de alimentos e seu
deslocamento, o entendimento da dinâmica dos ventos e das correntes e a observação lhe
conferem um melhor entendimento sobre o clima, fatores estes fundamentais para a garantia
de uma navegação segura e possibilitam seu retorno ao porto de origem. A elaboração deste
projeto traz à realidade a vontade própria do autor em divulgar o esporte náutico, repassar a
paixão pelo mar e tem o objetivo de incentivar a exploração dos lagos, rios e mares.
2 OBJETIVO
O foco do presente projeto envolve a simplificação do objeto proposto, que possa ser
construído por qualquer pessoa, com pouco ou até mesmo nenhum conhecimento prévio. Este
projeto fornece um plano de construção simplificado, o qual se propõe a também auxiliar no
desenvolvimento das habilidades com a manufatura artesanal. Desse modo, o presente projeto
tem por finalidade o aprimoramento da técnica e a concepção de uma ferramenta de exploração,
transporte, recreio e prática esportiva: o barco.
Em um cenário de poucas embarcações acessíveis, que não correspondem às
características desejadas, ou por não ser possível encontrar tais qualidades reunidas em um só
objeto, observa-se o desejo do projetista em buscar a melhor solução possível e reunir em uma
solução os anseios e desejos de ampliar os horizontes. Tendo adquirido experiência prévia com
o manuseio, manutenção e construção de variados tipos de soluções, o projetista deve, sempre
que possível, ir a campo e estar aberto a novas ideias.
11
Como premissas do presente projeto, foram adotadas as seguintes características:
Projeto sucinto;
Construção simplificada;
Número reduzido de componentes e peças;
Baixo custo de produção;
Boa portabilidade; e
Fácil manutenção.
O projeto deste barco em particular tem a missão de disseminar de forma ampla a cultura
náutica. O projeto detalhado assim como um manual de construção para a construção da
embarcação será posteriormente disponibilizado em formato PDF e alocado em sítio da rede
mundial de internet. O texto do projeto construtivo será traduzido para o inglês e será
disponibilizado juntamente com os manuais. A linguagem adotada foi a mais gráfica possível,
sendo basicamente um manual de montagem com as figuras representadas em tamanho real.
A quantidade de ferramentas necessárias foi enumerada e também foi preparado um
breve manual de sua utilização, com a finalidade de aprimorar ou desenvolver as habilidades
manuais do construtor. A seleção dos materiais de construção, acabamento e de armação para
o objeto aqui proposto teve como principais características a farta disponibilidade e o baixo
custo final.
Duas opções distintas de técnicas construtivas e materiais podem ser empregadas na
construção do barco. O projeto artesanal tem o emprego de madeira laminada e fibra de vidro
cimentada com resina epóxi, conhecido como plyglass. Esta técnica traz grande segurança ao
projeto, uma vez que as chapas de compensado naval possuem grande resistência mecânica e
adicionam flutuabilidade ao conjunto. O emprego da resina tem como finalidade garantir a
estanqueidade das emendas e, juntamente com a fibra de vidro, garantem maior resistência
estrutural ao conjunto. Outra técnica foi direcionada para o produto industrializado, sendo
empregadas técnicas de laminação por infusão em formas, o que adiciona agilidade à produção
e conformidade ao produto.
A produção de forma industrializada possui grande importância para o desenvolvimento
e a disseminação do projeto. O produto torna-se universalizado quando pode ser simplesmente
adquirido como um kit, do tipo montar e navegar. Nesse sentido, a forma adotada para o casco
da embarcação possui linhas totalmente desenvolvíveis, ou seja, possui formas de curvas
12
planificadas que possibilitam a construção de cascos idênticos a partir de fôrmas do tipo macho
e fêmea. Neste caso, com a produção seriada em materiais compósitos, o peso total das peças
finalizadas será substancialmente menor quando comparado ao mesmo barco construído
artesanalmente em plyglass. Contudo, mesmo construídas por diferentes processos produtivos,
as embarcações terão a forma básica muito semelhante. A próxima Figura 3 mostra o processo
construtivo industrial, onde são empregadas fôrmas para a obtenção de cascos semelhantes em
dimensão e estrutura.
O principal entrave a disseminação das embarcações de recreio é o elevado custo de
aquisição e manutenção, sendo estas embarcações compostas por numerosas peças individuais,
cada qual exercendo sua função específica. Quando apresentam defeito ou falha por uso, ou
por apresentarem deterioração devido à exposição aos intemperes, levam o entusiasta do
desporto náutico a uma verdadeira caça ao tesouro para obter pistas de onde possa haver um
fornecedor para aquele tipo particular de peça. O improviso muitas vezes é empregado e o
paliativo torna-se a solução definitiva. Portanto, a premissa de ter o menor número total de
peças foi adotada como ponto de partida e o emprego de peças e partes que acumulem mais de
uma função também foi considerado no presente projeto.
Outro entrave de grande significância, mas muitas vezes deixado de lado, é o local onde
o barco é guardado ou como será o acesso à água. Barcos de maior porte necessitam de espaço
apropriado próximos da água, em marinas privadas ou clubes. O custo de uma garagem ou
clube náutico representa uma parcela grande no custo operacional e, se não levado em conta
nos planos iniciais de compra de uma embarcação, levam a inadimplência e ao subsequente
abandono do bem.
Figura 3 - Casco e fôrma.
13
O presente projeto possui a premissa de portabilidade, ou seja, sua proposta é de uma
abordagem diferenciada. Este barco poderá ser lançado diretamente da margem de lagos rios
ou praias, com o baixo peso e a ausência de apêndices no corpo do casco. No retorno do mar,
a retirada será igualmente prática, sendo possível o transporte em carreta rodoviária acoplada
a um automóvel, quando em grandes distâncias, ou caso o deslocamento seja curto, o barco
pode ser transportado em um rack de teto para veículos.
Deve-se salientar, ainda, que este projeto tem o resgate da cultura náutica, hoje muito
ausente e distante da realidade cultural em nosso país, como um dos principais objetivos. O
acesso aos rios, lagos e ao mar, embora não seja incentivado pelo poder público, deve ser
amplamente divulgado. São poucas as entradas e saídas de praia que permitem o lançamento
de embarcações, mas elas existem e, através da ocupação e a utilização destes locais, haverá a
promoção da atividade náutica. O sonho pessoal do projetista é ver as pessoas explorando os
mares, seja velejando, remando ou apenas navegando em busca do seu alimento ou para seu
lazer. A experiência no mar engrandece o homem, amplia seus horizontes e o capacita a realizar
planos e alcançar sonhos cada vez maiores.
3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
Essencial a uma boa condução do projeto e à elaboração de um plano com organização,
se faz necessária à adoção de um elemento norteador, assim como as velas e o barco não
navegam sem o governo do leme, a ferramenta que orienta e rege o projetista desde as primeiras
etapas de criação até a execução dos planos finais de construção é o emprego de uma
metodologia de projeto.
O pleno entendimento dos requisitos do projeto se faz através da elaboração do plano
inicial onde as necessidades do cliente serão explicitadas, o projetista neste passo preliminar
deve orientar o cliente sobre quais caminhos devem ser trilhados. Através de sua experiência e
conhecimento prévios são desencadeados pensamentos convergentes em um objetivo possível
de entendimento e real. Cabe ao projetista concretizar em linhas nos primeiros esboços os
sonhos do cliente, trazendo-o de seus voos enuviados para o chão da realidade, ainda que
conceitual.
Neste caso em particular, o cliente deseja um barco para a prática desportiva e recreio,
que possa ser capaz de transportar dois adultos e que tenha propulsão a vela, a remo e mecânica,
e, ainda, ser leve o bastante para que ambos adultos possam movimentá-lo e realizar seu
14
lançamento. O cliente tem planos de navegar em águas abrigadas e planeja algumas travessias,
com isso deseja que o barco ofereça abrigo durante o pernoite e que tenha espaço dedicado ao
armazenamento de provisões como água, alimentos e roupas secas. Além dos requisitos
apresentados anteriormente, foram adotadas as características elencadas no capítulo anterior.
Assim, a complementação dos requisitos será atendida levando tendo em conta os objetivos
deste projeto. Uma etapa preliminar do projeto é compreendida pela observação de soluções e
abordagens diferentes em embarcações semelhantes.
Espécies diferentes de animais observados na natureza possuem objetivos semelhantes,
obtendo sucesso aqueles que melhor reúnem as características de adaptação às condições
geográficas, climáticas, dentre outras. Sendo assim, é possível através da observação de
pequenas soluções e do sucesso obtido por tais modificações, captá-las e reuni-las com a
finalidade de melhor compreender os meios pelos quais se sucedeu no objetivo.
Ao decorrer das etapas, aqui separadas em capítulos e subcapítulos, o conceito
metodológico será apresentado em forma da abordagem do problema e a sequência de decisões
para o encontro da melhor resposta.
3.1 CONCEPÇÃO DA FORMA
A forma do casco da embarcação deverá proporcionar boas características
hidrodinâmicas tanto para o emprego do remo como para propulsão, bem como deve apresentar
um bom comportamento quando em armação de velas. A observação de embarcações a remo
mostra que a forma predominante é a de um casco estreito e longo, como observado naFigura
4, possuindo a dimensão de comprimento bastante superior a de largura ou boca.
Figura 4 - Barco à remo.
15
Esta forma alongada permite que as embarcações atinjam boas velocidades propelidas
apenas pelos remos, por experimentarem reduzida resistência hidrodinâmica ao avanço.
Também devemos observar que estas embarcações possuem reduzido espaço interno e pouca
capacidade de carga. Em contraposição, as embarcações à vela possuem a forma do casco com
dimensão da largura mais proeminente. Tal característica fornece melhores características de
estabilidade em razão da maior restauração obtida com o ganho de empuxo devido ao
adernamento e o benefício do maior braço de alavanca efetivado com o peso do tripulante na
borda oposta realizando o movimento de escora, como pode ser observado na Figura 5.
Figura 5 - Barco à vela.
O casco de um barco à vela possui em sua forma algumas peculiaridades intrínsecas de
cada projeto. Um exemplo é a bolina removível que possibilita ao barco aportar em praias e
bancos de areia, o que seria impossível em outro barco com casco de quilha fixa. No caso do
presente projeto, foi necessário obter uma forma satisfatória para ambas as propostas de
propulsão.
A boa compreensão do comportamento da embarcação em operação revela que no caso
de propulsão à remo, o barco estará navegando em condição de banda neutra, ou seja, com
pouca ou nenhuma inclinação transversal. Já no caso em que estiver navegando com as velas,
o barco irá experimentar o adernamento, sendo assim, irá operar com inclinação transversal.
Esta análise da operação revela que a forma do casco, além de cumprir com seu papel principal
de garantir flutuação, deverá garantir que a embarcação tenha um melhor comportamento geral.
A abordagem demonstrada em seguida, sobre as diferentes formas adotadas em cascos
de barcos a remo e a vela, tem por objetivo ilustrar e justificar a escolha da forma da seção
16
transversal. A partir da proposição inicial da forma do casco, a forma final deverá satisfazer os
requisitos de operação e os objetivos do projeto. Um aspecto importante a ser observado é
quanto ao comportamento do casco em condição adernada. A Erro! Fonte de referência não
ncontrada. apresenta formas geométricas simplificadas de seções transversais. Na parte
esquerda da figura é possível observar oito formas com a representação do calado, todas com
a mesma área submersa.
Na porção direita da figura, as mesmas formas estão representadas com inclinação
transversal de 10 graus com ponto de pivô na linha d’água. Para a manutenção do deslocamento
há a redução no calado para as formas com maior área de seção transversal.
Figura 6 – Opções de forma para a seção transversal de casco.
Portanto, é possível observar que para a mesma área submersa, a forma com o maior
número de quinas possui o menor calado em condição de calado paralelo e quando em operação
em banda irá oferecer maior restauração devido ao maior volume da quina. Uma visão mais
abrangente sobre o comportamento da embarcação resulta em uma compreensão da dinâmica
envolvida. Quando o barco estiver operando em remo, o menor calado na seção transversal irá
resultar em menor resistência ao avanço. Já quando o mesmo casco estiver armado em velas, a
banda provocada pela ação de ventos resultará na submersão da quina lateral, o que promoverá
um momento de restauração adequado à garantia da estabilidade transversal da embarcação.
A forma da seção transversal determina o contorno da forma do casco, tendo cada seção
anterior e posterior à seção mestra uma representação com o mesmo número de quinas e de
superfícies. Esta geometria do casco, formado por placas planas e quinas, garante ao presente
projeto o objetivo principal de fácil construção, uma vez que as superfícies planas
17
desenvolvíveis são obtidas pela simples sobreposição de placas planas de compensado, que é
um material acessível, de baixo custo e de grande aplicabilidade.
3.2 DIMENSÕES PRINCIPAIS
O comprimento e a boca máximos da embarcação serão determinados pela dimensão
resultante da emenda de duas chapas de compensado naval. Cada chapa mede 2,20 x 1,60
metros e, após a emenda das chapas com uma união em chanfro, passa a ter como dimensões
totais 4,10 x 1,60 metros. A decisão por este elemento balizador nas dimensões da embarcação
tem como objetivo manter o projeto com baixo custo e fácil execução, além de aumentar o
aproveitamento dos recursos. Uma vez que a tarefa de emendar duas chapas de compensado
exige tempo para executar os chanfros, bem como a cura da resina para unir as duas partes. A
Figura 7 representa o comprimento total de duas chapas de compensado emendadas pelo
método de chanfro em ângulo. É possível observar que há supressão de 30 centímetros no
comprimento total devido à sobreposição no chanfro. Foi empregada a relação de 50 vezes a
espessura do material para obter a largura total do chanfro. É possível concluir que o
comprimento da embarcação obrigatoriamente está dentro destes limites de 4,10 metros e a
boca com 1,60 metros.
Figura 7 - Emenda em chanfro.
18
Figura 8 – Sugestões de ergonomia para a posição sentada.
A definição do pontal demandou uma abordagem foi mais ergonômica, em benefício de
um melhor rendimento quando a embarcação for propelida por remos. Neste caso, o estudo da
posição do assento é de grande importância. O movimento realizado pelo condutor ao remar é
complexo e envolve diferentes grupos musculares durante um ciclo completo.
Ao consultar publicações sobre o melhor posicionamento dos remos em relação aos
suportes e ao barco, nota-se a grande importância desta relação. Em embarcações de alto
rendimento, pouco se leva em conta o conforto do praticante, pois a velocidade é o objetivo do
projeto. Já na literatura que trata de barcos para o recreio, há uma maior relevância para o
conforto e o equilíbrio da embarcação. Como se trata de uma fase preliminar para a
determinação das dimensões principais, com objetivo de determinar o pontal da embarcação
foi levada em conta a referência de ergonomia encontrada em [1]. A posição sentada possui
algumas peculiaridades quanto à altura ideal. Como o remador estará realizando um trabalho
muscular, foi levada em consideração a posição mais contraída, de menor extensão, que fica
compreendida entre as duas condições apresentadas na Figura 8. Para a posição de uma pessoa
sentada, é recomendada a altura de 40 até 48 centímetros para o assento. Como o banco ficará
em nível abaixo do pontal máximo da embarcação, tem-se como uma aproximação a medida
de 60 centímetros para o pontal máximo.
Tendo sido determinadas as dimensões preliminares da embarcação, foi vencida a etapa
inicial do projeto. As dimensões preliminares do barco são apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1 - Dimensões preliminares do barco.
Comprimento – L 4,10 m
Boca – B 1,60 m
Pontal – D 0,60 m
19
Figura 9 – Esboço do plano de balizas: vista frontal.
3.3 ESBOÇO DA FORMA
Assim como apresentado por diversos autores sobre a arte de projetar, o projetista precisa
ter a representação do seu protótipo para uma melhor identificação dos problemas e a
consequente proposição das possíveis soluções. Com isso, se faz necessária a realização de um
esboço preliminar, o qual reúne, em algumas linhas, diversos aspectos do projeto, os quais
poderão estar em conflito. O papel e o lápis são as ferramentas básicas para a apreciação do
objeto ainda em fase embrionária, o esboço inicial das seções transversais é apresentado na
Figura 9.
O esboço do plano de balizas apresentado contempla alguns aspectos já mencionados no
texto, como a forma compreendida por painéis planos e quinas, possibilitando a construção de
forma facilitada e com superfícies desenvolvíveis, cuja configuração também contempla a
construção por meio de moldes e formas.
Figura 10 – Esboço do convés.
20
A representação da vista superior tem como o objetivo permitir ao projetista a verificação
de aspectos do arranjo do projeto. Neste caso, em particular, foi apresentada como premissa de
projeto a realização de pequenas travessias, com a possibilidade de pernoite para um casal. Para
satisfazer tal requisito, o espaço interno do convés deverá comportar dois adultos,
representados na Figura 10 por dois sacos de dormir.
Também é observado que o comprimento adotado de forma preliminar atende em excesso
ao requisito, tal como verificado na Figura 10. Desta forma, haverá a diminuição no
comprimento inicial, para que haja redução no uso de materiais e economia no peso final do
casco. Com isso o cockpit que será o local de abrigo do casal teve seu comprimento ajustado
para 2,0 metros por ser a dimensão de comprimento de uma cama de casal. A porção de vante
ao cockpit deverá receber o banco com suporte para a caixa de bolina, a enora e pé do mastro
e a roda de proa.
3.4 GERAÇÃO DA FORMA DO CASCO
De posse do esboço inicial, é possível a forma final da embarcação através do emprego
de ferramentas computacionais de auxílio ao desenho CAD (Computer-aided Design). Os
softwares de livre acesso para fins educacionais MaxSurf e Rhinoceros foram empregados para
as etapas de geração da forma e determinação das características hidrostáticas do casco, sendo
também utilizados para as etapas de projeto estrutural como auxílio para o cálculo das áreas de
seções desenvolvíveis. Na Figura 11 é apresentada, em perspectiva, a imagem da forma do
casco.
O deslocamento da embarcação é definido pelo somatório de todas as massas
transportadas. Tripulação, peso do barco completo e provisões devem estar compreendidos
dentro do limite de deslocamento de projeto. Após ajustes iniciais, um deslocamento preliminar
foi adotado como uma aproximação para que fosse obtido o calado da embarcação.
21
Figura 11 – Imagem em perspectiva do casco.
Tabela 2 - Dimensões revisadas do casco.
Comprimento – L 3,50 m
Boca – B 1,50 m
Pontal – D 0,55 m
Calado – T 0,15 m
Como o requisito de projeto é mandatório quanto à capacidade de duas pessoas e
provisões para pernoite, foram determinados: 160 kg de massa da tripulação composta de duas
pessoas de 80 kg; 10 kg de provisões líquidas (água, isotônicos e outros); 10 kg de provisões
sólidas e equipamentos relacionados (comida e fogareiro de camping a gás); 10 kg de
equipamentos de abrigo e proteção (2 sacos de dormir e casacos) e 80kg para a massa do barco
completo. Com isso chega-se a um deslocamento preliminar de 270 kg.
Considerando-se essa aproximação inicial, foram feitos ajustes nas seções das obras vivas
de modo a obter o deslocamento desejado e o valor do respectivo calado. Após os ajustes
necessários foi alcançado um valor de calado carregado equivalente a 0,15 m. As dimensões
revisadas do casco são apresentadas na Tabela 2.
22
3.5 DETERMINAÇÃO DA ÁREA EXTERNA
Tendo sido desenvolvida da forma preliminar do casco, o passo seguinte compreendeu a
determinação da sua massa própria. Esta etapa consiste em exportar as superfícies geradas no
MaxSurf para o Rhinoceros e realizar sua planificação, para que seja determinada a área de
cada parte planificada. O casco foi dividido em partes para melhor visualização, a saber: fundo,
bojo, costado, espelho de popa e roda de proa. Cada parte foi devidamente planificada e sua
respectiva área determinada.
Figura 12 – Superfícies planificadas do casco.
A Figura 12 apresenta a panificação das partes do casco para que seja determinada a área
total do casco.
Área total do casco
7,65 m²
3.6 PROJETO DA ESTRUTURA
Embarcações de comprimento menor que 24 metros permitem grandes simplificações
quanto ao cálculo estrutural. Neste projeto foi empregada a regra de ISO 12215 “Small craft –
Hull construction and scantlings”, a qual é aplicada ao projeto de embarcações miúdas.
23
A determinação do valor de espessura mínima de cada elemento do casco foi baseada em
[2, capítulo 5]. Todos os cálculos são baseados na classificação do perfil operacional da
embarcação. Este projeto trata de uma embarcação para o uso em águas abrigadas e com
propulsão a vela e remo. Segundo [2], embarcações com tais características são classificadas
como sendo da categoria D. As condições para enquadramento da embarcação como categoria
D são apresentadas na Figura 13, a saber: embarcação com comprimento entre 2,5 e 9 metros
e uso predominante em águas abrigadas.
Figura 13 - Categoria D; águas abrigadas.
Figura 14 - Determinação da espessura do material.
A determinação da espessura mínima foi realizada em conformidade com os requisitos
apresentados em [2], sendo observado que o necessário bom senso quanto à correta
armazenagem da embarcação, bem como sua estrita utilização em atividades compreendidas
24
no escopo de projeto. A espessura mínima das chapas do casco foi calculada em função dos
valores de largura e de comprimento de cada painel, tal como ilustrado na Figura 14. O valor
da espessura mínima foi, então, corrigido para o tipo de material empregado na construção do
casco: compensado naval encapsulado com fibra de vidro e resina epóxi. O fator de correção
tem por objetivo incorporar um fator de segurança devido às características isotrópicas de cada
material.
Cada parte do casco, dividida anteriormente em fundo, bojo e costado, teve sua espessura
calculada individualmente, devido aos diferentes carregamentos de pressão que atuam no
casco. Na Tabela 3 são apresentados os resultados obtidos para os valores de espessuras de
cada parte do casco.
Tabela 3 - Espessuras do casco
Painel do Fundo: Painel Bojo: Painel Costado: b 380 mm b 360 mm b 420 mm
c 40 mm c 30 mm c 20 mm
Kc 0,753 Kc 0,825 Kc 0,943 Kloc 1 Kloc 1 Kloc 0,750 Kr 1,750 Kr 1,818 Kr 1,635 Tr 2,295 Tr 2,383 mm Tr 2,383 mm
Valor 4,8 mm Valor 5,0 mm Valor 5,0 mm
As espessuras mínimas calculadas para cada parte do casco representam um valor que
deve ser tomado como ponto de partida para a sequência das tarefas de determinação do peso
leve do casco. Como as espessuras encontradas apresentam uma dimensão mínima próxima de
5 (cinco) milímetros para o compósito de fibra de vidro e compensado naval as espessuras
comerciais serão determinantes na correta determinação do material selecionado.
Novos elementos do casco foram criados com a finalidade de obter uma aproximação
real do valor de peso leve, sendo assim foram adicionadas partes de suporte, apoio e estrutura
aos elementos primários descritos anteriormente. Estes elementos são a caixa de bolina, as
anteparas transversais, a enora e o pé do mastro, borboletas e verdugo bem como a roda de proa
e o espelho de popa.
O compensado naval de virola é um material de construção muito versátil, sendo
encontrado com facilidade no mercado. As chapas de compensado naval de virola são
encontradas em espessuras de 4, 6, 10, 15, 20 e 25 milímetros, sendo disponíveis nas dimensões
de 2,20 metros de comprimento por 1,60 metros de largura. A espessura empregada neste
25
projeto será a de 6 (seis) milímetros, pois é a espessura comercial que atende ao valor calculado
de espessura mínima.
Para as partes estruturais de suporte e apoio do casco que estão acima da linha d’agua, a
regra recomenda utilizar a mesma espessura do elemento do fundo. A roda de proa, juntamente
com os suportes e anteparas internas, foram dimensionados com espessura de 10 (dez)
milímetros, sendo adotada uma espessura de 15 milímetros para o espelho de popa. O motivo
pelo qual serão utilizadas espessuras maiores que as recomendadas é que, por experiência
própria do projetista, estes elementos deverão receber especial atenção quanto a deterioração
precoce, devido a ação das intempéries e a solicitação local dos suportes e sendo assim, maiores
espessuras garantem maior vida útil para o conjunto.
Densidade compensado naval virola
650 kg / m³
A determinação da espessura mínima para o material possibilita a realização do cálculo
de volume do material empregado na construção. Sendo assim, o próximo passo é obter
individualmente as áreas de cada parte pertencente ao casco, multiplicar pela densidade do
material e obter o peso leve do casco. A Tabela 4 demonstra o cálculo de peso de cada parte e
elemento presente no casco finalizado. O peso correspondente ao material compósito deve ser
adicionado ao compensado, que neste caso será a fibra de vidro enrijecida com resina epóxi. A
função da adição do compósito é estrutural, e confere ao conjunto maior adesão nas colagens
nos encontros dos painéis, além de conferir estanqueidade ao casco, sendo dispensada a
calafetagem tradicional.
Tabela 4 - Peso do casco.
Elemento Área [m²] Espessura [m] Volume [m³] Peso [kg]
Fundo 1,79 0,006 0,01074 6,981
Bojo 2,09 0,006 0,01254 8,151
Costado 2,86 0,006 0,01716 11,154
Espelho de Popa 0,69 0,015 0,01035 6,7275
Roda Proa 0,23 0,01 0,0023 1,495
Antepara transversal 0,87 0,01 0,0087 5,655
Caixa de Bolina 0,74 0,01 0,0074 4,81
Borboletas 0,64 0,01 0,0064 4,16
Pé do Mastro 0,039 0,01 0,00039 0,2535
Enora 0,27 0,01 0,0027 1,755
Peso [kg]: 51,142
26
O peso de fibra de vidro e resina epóxi é calculado pela multiplicação da área coberta
pelo valor de peso/área do laminado, cuja magnitude depende das características selecionadas
para o compósito. Neste projeto foi empregada a fibra de vidro tradicional, em tecido com
gramatura de 200 g/m². A resina epóxi utilizada será a resina Tecpóxi bi-componente, numa
proporção de 50% de resina e 50% de fibra de vidro será adotada, uma vez que se trata de
construção amadora. Proporções mais próximas do ideal são atingidas por profissionais
experientes, e chegando a valores de 40% de resina e 60% de fibra de vidro.
Com isso, para cada m2 de laminado, teremos de 400 g de peso para o compósito de fibra
e resina. A área externa total do casco será encapsulada pelo laminado, sendo assim, o
somatório de áreas equivale a 6,80 metros quadrados. A multiplicação da área total pelo peso
de laminado resulta em 2,7 kg de laminado.
Adicionou-se, por estimativa, ao peso total do casco, o mesmo valor do peso do laminado
para as contribuições de peso da pintura interna e da adição de filetes e parafusos. Sendo assim,
foi adicionado o peso de 5,4 kg ao peso do compensado naval utilizado na fabricação do casco.
Considera-se tal estimativa conservadora, pois representa, aproximadamente, 10% do
peso total do casco. Finalmente, o peso total estimado para o casco equivale a:
Peso total estimado do casco
56,5 kg
A estimativa inicial de peso para o barco completo, tomada anteriormente como sendo
de 80 kg, foi estimada de forma a contabilizar os pesos dos acessórios. A embarcação será
dotada, além do casco, de leme, bolina, cana de leme, mastro e verga, vela e cabos. A soma de
todos esses itens feita com base em uma embarcação semelhante resultou em um total de 16
kg. Tal valor foi utilizado como aproximação para o presente projeto. Portanto, a fim de
demonstrar a consistência da estimativa inicial de peso leve, obtivemos um peso de casco
pintado e encapsulado de menos de 60 kg. A margem de 20 kg para os acessórios é consistente
e conservadora, uma ver que os processos construtivos de cada peça não seguem um padrão
industrial e normatizado.
De modo a satisfazer o requisito de projeto de ser um barco capaz de ser transportado no
rack de teto de um carro popular, foram feitas consultas em distribuidores deste acessório
automotivo e a carga máxima de transporte de racks de teto é de 40 kg por barra transversal, o
27
que mostra a adequação do projeto a esse requisito. Sobre a tarefa de elevar o barco do chão
até a altura do teto de um carro, cabe ressaltar ser esta uma tarefa que deve ser feita com cuidado
e atenção, a fim de evitar acidentes e/ou avarias.
O projetista, acompanhado de um amigo, realizou a tarefa de elevar um casco de um
veleiro de dimensões similares, o Laser, cujo peso é semelhante ao estimado para o casco deste
projeto e a tarefa exigiu destreza e força para ser executada. Para pessoas de menor disposição
física, idosos ou portadores de necessidades especiais, a carreta rodoviária é a melhor solução
para a logística de transporte do barco e seus acessórios.
3.7 PROPULSÃO
A propulsão desta embarcação será proveniente de um par de remos e de uma armação
de vela. A premissa de projeto apresentada anteriormente tem o objetivo da diminuição do
número de peças e, para que seja possível o atendimento deste requisito, deve-se ter o emprego
de um mesmo componente para mais de uma tarefa.
Esta premissa é tida pelo projetista como de grande importância, pois além de reduzir o
peso a bordo, o acúmulo de funções em uma peça dá a esta uma maior importância e
valorização. Os dois remos serão a fonte primária de propulsão, contudo, quando a embarcação
estiver em armação de vela, os remos estarão cumprindo a função de mastro e verga, com isso
não haverá a necessidade de espaço para armazenamento dos remos.
3.7.1 Mastro e Remos
O desenho de um veleiro está incompleto sem que estejam contemplados o mastro e a
vela, estes dão amplitude ao design, transformam o barco em nave, tendo sido a forma de
propulsão que durante mais tempo esteve empregada nas embarcações.
A armação de vela para o barco em questão é composta por um mastro e uma verga,
tendo a armação tradicional em caranguejeira. A adoção desta configuração é justificada pela
facilidade de construção da vela e por representar uma geometria de grande área e baixo centro
de pressão. A ausência de retranca também é outro ponto forte na adoção deste tipo de armação,
uma vez que a porção inferior da vela, a esteira, não precisa de ajuste de tensão. Na Figura 15
é apresentada a configuração da armação em vela do tipo caranguejeira. O centro de pressão
da forma geométrica está representado por um ponto no centro da área da vela.
28
Figura 15 - Armação em caranguejeira.
Outra justificativa para a escolha deste tipo de armação é o fato de ser composta por dois
elementos de sustentação, o mastro e a verga. Como mencionado anteriormente, estes
elementos serão as hastes dos remos quando o barco estiver em uso com propulsão a remo, e
quando em armação de vela, seu uso será como componentes do mastro e da verga,
respectivamente.
Para fins de simplificação, o mastro e a verga, sendo ambos de mesma dimensão, serão
chamados no texto simplesmente por mastros. Os mastros serão simplesmente peças de
madeira maciça de seção quadrada com dimensão de 50 x 50 mm e comprimento de 3,0 m. O
comprimento comercial disponível de peças de madeira é, usualmente, de 6,0 m para peças
com dimensões entre 30 x 30 mm e 75 x 75 mm. Neste projeto, em particular, foi adotada uma
única peça, cortada na metade de seu comprimento, para a confecção dos mastros e remos. A
dimensão da seção transversal foi obtida pela dimensão máxima de largura das forquilhas para
barcos a remo, sendo que as forquilhas possuem em sua grande maioria a dimensão máxima
de 2 polegadas (50,4 mm).
O procedimento para a obtenção do mastro com uma seção transversal mais próxima a
seção circular deverá ser executado na forma artesanal ou de forma mecânica, com o emprego
da técnica de retirada das arestas, como demonstrado na Figura 16. A peça bruta de madeira
tem suas arestas retiradas por meio de usinagem manual com o uso de formão e plaina. O
objetivo é atingir o formato da peça mais próximo ao formato circular. Alternativamente este
procedimento poderá ser executado com maquinário apropriado, se este estiver disponível.
29
Figura 16 - Seção transversal dos mastros e remos.
O tipo de madeira a ser utilizado deverá ser a madeira de maior resistência em
disponibilidade na localidade do cliente. A Erro! Fonte de referência não encontrada.
presenta as propriedades mecânicas de diversos tipos de madeiras brasileiras [3].
Tabela 5 - Propriedades mecânicas das madeiras brasileiras.
A construção dos mastros deverá ocorrer em paralelo com a construção dos cascos, a fim
de que sejam minimizados os desperdícios. Assim sendo, durante os intervalos em que a
construção do casco demande tempo para a cura dos componentes compósitos, haverá sempre
sobra parcial de material dentro dos recipientes destinados a conter a resina catalisada que seria
desperdiçada. Este material será empregado para a proteção dos mastros como forma de pintura
impermeabilizante.
30
O mastro será suportado por meio de uma enora e pelo pé do mastro. A enora é um
elemento estrutural transversal, posicionada na porção de vante do casco possui grande
importância para a estabilidade do conjunto. Esta peça é posicionada de tal forma a manter o
mastro fixo acima do pé do mastro, permitindo sua rotação, mas restringindo a translação do
mesmo. A posição longitudinal deste elemento será determinada pelo equilíbrio do centro de
área molhada e o centro de pressão da área vélica. Afim de garantir um comportamento seguro
determinou-se a posição da enora a 2,40 metros desde o espelho de popa. A Figura 17 -Posição
Longitudinal da Enoraseguir apresenta a enora posicionada na porção de vante do casco.
Figura 17 -Posição Longitudinal da Enora
As pás dos remos serão do tipo simétrico, sendo esculpidas em chapas de compensado
naval laminado. O encaixe da haste com a pá é do tipo macho e fêmea, com a haste sendo
introduzida no corpo da pá. A Figura 18 apresenta o esquema do corpo do remo, composto pela
haste de 3,0 m de comprimento e, em detalhe, o encaixe da haste no corpo da pá do remo.
Figura 18 – Remo e detalhe da pá.
31
3.8 ERGONOMIA
De maneira preliminar, o pontal da embarcação foi determinado a partir da altura do
assento onde estará situado o remador. Tal valor teve como referência dados obtidos na
literatura [1]. Todavia, o valor final a ser adotado foi definido tendo por base um estudo de
ergonomia, com consulta a literaturas mais específicas sobre remo.
A altura do assento será determinada a partir do entendimento sobre as dimensões e
relações com a altura da forquilha. Neste projeto será utilizado como referência um homem
adulto, com 1,85 m de altura, para os estudos de ergonomia.
O ciclo da remada completa tem início com as pás dos remos suspensas no ar e
posicionados a vante, pernas e troco flexionados e braços estendidos. Ao serem submergidos
os remos, as pernas iniciam o movimento de extensão, repassando o apoio para o assento com
o movimento de translação do tronco e com a flexão dos braços. O ciclo de propulsão é
completado com as pás dos remos na parte de ré e fora da água. O movimento de recuperação
retorna as pás para a posição inicial do ciclo.
Como este movimento é repetido diversas vezes, é notável que a posição e o apoio do
remador devem receber especial atenção no projeto de ergonomia do barco. O assento do barco
foi posicionado próximo ao centro longitudinal de flutuação, fazendo com que o movimento
oscilatório do remador não provoque grandes alterações no equilíbrio longitudinal da
embarcação. Para o posicionamento da altura do assento em relação ao fundo da embarcação e
a altura da forquilha, foram utilizadas as medidas recomendadas em [4].
Figura 19 - Ergonomia da remada.
32
Na Figura é apresentado o estudo ergonômico relativo à posição para a remada. Na
porção superior da figura, a qual retrata a posição de extensão, o remador submerge as pás dos
remos e realiza o movimento de extensão abdominal e de contração dos braços. Na porção
inferior da figura é representada a fase de recuperação, quando os remos estão fora da água e o
remador encontra-se com o tronco flexionado para a vante.
Como resultado do estudo do ciclo da remada, foi possível alcançar um melhor
entendimento sobre a melhoria do rendimento e do conforto do remador. Como resultado, têm-
se as dimensões de altura do assento e altura da forquilha apresentados, em detalhe, na Figura
19. Em atendimento as recomendações de [4] a diferença de altura entre o assento e a forquilha
não deve ser superior a 25 centímetros.
Figura 19 - Alturas do assento e forquilha.
3.9 VELA E APÊNDICES
Tendo sido determinado o arranjo da vela em armação de caranguejeira, as dimensões do
mastro e da verga serão os elementos balizadores na confecção da vela. A geração da geometria
para a vela foi realizada com o auxílio do software SailCut.
Figura 20 - Partes da vela.
33
A geometria de uma vela é dividida em quatro partes, como representada pela Figura 20,
onde cada lado da figura geométrica recebe um nome. Próximo ao mastro, no bordo de ataque
da vela, encontra-se a testa. A parte oposta, no bordo de fuga da vela, chama-se valuma. A
porção inferior da vela é denominada de esteira e sua parte superior é a verga. As dimensões
do mastro, da esteira, da verga e da embarcação são inseridas nos campos de dados de entrada
do software SailCut e, após na geometria, obtêm se a configuração final da vela. Na Figura 21
é apresentada a vela em sua forma finalizada e na parte esquerda os painéis planificados com
as margens de corte e costura para a confecção.
Figura 21 - Vela planificada.
Para a confecção da vela é recomendado que seja utilizada a lona nacional encerada,
produzida em Prolan. Após planificar os painéis, é possível realizar a plotagem em tamanho
real e realizar o corte do material com o auxílio do gabarito. Na costura dos painéis é
recomendado que seja feita a colagem das abas sobrepostas e posteriormente a costura com
linha própria para lona feita de nylon e agulha de ponta.
A área total da vela é de 4,50 metros quadrados. O posicionamento longitudinal do
conjunto vela e mastro é determinado pelo equilíbrio entre os apêndices e a área molhada do
casco em conjunto com a posição do centro de área da vela.
3.10 BOLINA
Este elemento tem por função principal diminuir o movimento de deriva da embarcação.
Seu posicionamento longitudinal possui grande importância no projeto de um veleiro seguro.
Como recomendado em [5], o centro da área vélica deve estar posicionado a ré do centro de
área projetada das obras vivas do casco, resultando assim, em um casco equilibrado
naturalmente.
34
Figura 22 - Centro de esforço lateral.
Nesta configuração, uma vez que ocorra um acidente e o leme fique sem governo, o barco
tem a tendência natural de orçar. Ou seja, quando se está sem o leme, o barco vai guinar em
direção ao vento. Caso contrário, a embarcação desequilibrada irá arribar e derivar a favor do
vento, se afastando do ponto de sinistro. A Figura 22 mostra a disposição longitudinal dos
centros de área do casco e da bolina e centro resultante.
Segundo recomendações presentes em [5], a área lateral da bolina deve estar dentro da
faixa de 3,5% e 4,5% da área vélica total. A dimensão da bolina foi determinada pelo
atendimento à área mínima requerida. A caixa de bolina é um elemento estrutural e está
localizada na mesma posição que o assento do remador, assim ambos podem contribuir para a
melhor alocação dos elementos a bordo. A corda da bolina foi limitada pela dimensão do banco,
e este possui 35 cm. Levando em conta as dimensões das bordas e flanges, a bolina alcançou
32 cm de corda, sendo que para atender ao requisito de área, seu comprimento é de 1,15 metros.
Assim a bolina tem 0,21 m².
Figura 23 - Posição da caixa de bolina.
A posição longitudinal da bolina foi determinada pelo posicionamento da antepara
transversal a ré e a vante da caixa de bolina. Como o requisito de pernoite para um casal deve
35
ser atendido, a região do convés tem 2,0 metros de comprimento, desde o espelho de popa até
a antepara transversal. Como apresentado na Figura 23 - Posição da caixa de bolina., a caixa
de bolina e o banco são partes do mesmo elemento.
3.11 LEME
O leme é responsável pelo governo da embarcação. O leme gera um momento de guinada,
o qual atua no casco da embarcação alterando seu aproamento. Conforme recomendado em [5],
o leme deve possuir área lateral que corresponda entre 1% e 2% da área vélica total. A Figura
24 apresenta o leme e a bolina posicionados no casco. O leme possui um perfil hidrodinâmico,
uma corda constante de 18 cm e uma envergadura de 85 cm.
Figura 24 - Posição do leme e bolina.
A projeção da área lateral do casco molhado juntamente com a projeção das áreas laterais
do leme e da bolina, são somados, e por meio de média ponderada, é possível encontrar a
posição longitudinal do centro da área molhado da embarcação. No software Rhinoceros, é
possível encontrar o centro de área através do emprego da ferramenta Mass Analise. O centro
longitudinal de área molhada está a 1,54 m da popa representado pela Figura 25.
Figura 25 - Centro de área molhada.
36
4 VERIFICAÇÃO DO EQUILÍBRIO
4.1 CENTRO DE GRAVIDADE
Embarcações miúdas possuem baixo peso próprio, ou seja, no somatório dos pesos do
conjunto, o casco possui representação de igual ou menor dimensão que os tripulantes. E com
isso apresenta um comportamento sensível que ao embarque ou desembarque dos tripulantes
tendo o equilíbrio totalmente alterado pela movimentação dos tripulantes a bordo. Devido a
esta natureza comportamental intrínseca, o centro de gravidade da embarcação será controlado
pelo posicionamento dos tripulantes. A banda e o trim serão corrigidos conforme o arranjo dos
integrantes da lotação a bordo.
O melhor arranjo para os tripulantes será determinado pelo melhor entendimento destes
ocupantes, que apesar de seguirem este manual, podem eventualmente organizarem os pesos a
bordo afim de satisfazerem alguma outra configuração de equilíbrio. È recomendado para que
na armação em vela, os tripulantes se disponham em determinada posição para evitar o
adernamento excessivo do barco, para tal, ambos podem se opor ao posicionamento da vela e
realizarem o contrapeso, manobra conhecida por escora. O posicionamento é demonstrado,
com os tripulantes agindo contra o adermanento proveniente dos ventos na vela, através da
Figura 26 - Arranjo em armação de vela
Figura 26 - Arranjo em armação de vela
37
4.2 COMPORTAMENTO SEGURO
Citado anteriormente, um veleiro é naturalmente equilibrado quando possui a
característica de aproar com o vento, assim em caso de algum acidente ou perda do governo, a
embarcação terá a tendência de manter sua posição de menor velocidade, ou seja, com o vento
incidindo pela proa com ângulo de ataque mínimo na vela.
A mesma tarefa foi realizada com a projeção do centro da área vélica, sendo obtido um
valor de a posição de 1,35 m a partir do extremo de ré.
O equilíbrio entre as forças que atuam no barco se dá com a atuação do vento nas velas
sendo representado por um ponto no centro de área da vela e da atuação da água no centro de
área lateral da porção molhada do casco. De acordo com [5] a posição do centro de área
molhada deve estar entre 3% e 7% do comprimento de linha d’água, a vante do centro de
pressão na vela. O centro da área vélica está localizado a 1,35 m a partir do extremo de ré.
Figura 27 - Posição dos centros de pressão do casco e da vela.
A faixa de segurança para a diferença entre a posição longitudinal do centro de área vélica
e a posição longitudinal da área molhada deve estar compreendida entre 10 cm e 23 cm. Nota-
se na Erro! Fonte de referência não encontrada. que esta diferença equivale a 19 cms, ou
eja, é satisfeita a condição de equilíbrio.
38
5 CONCLUSÃO
O presente projeto de graduação teve por objetivo a realização e capacitação formal de
um sonho: projetar embarcações de baixo custo, com acesso universal, baseado no emprego da
ciência para que sejam seguras para os seus donos. A arte de projetar barcos é baseada em
conhecimento e prática, mas, também em criatividade, devendo permitir a superação de novos
desafios.
O projeto de embarcações de pequeno porte possui grandes simplificações nos cálculos
de estrutura, pois sua forma possui peculiaridades que lhes conferem grande resistência
estrutural. Contudo, deve-se observar que a segurança dos ocupantes é o principal fator de
projeto e a atenção aos detalhes deve ser mandatória. A decisão em adotar materiais simples e
de fácil acesso, porém adequados aos objetivos do projeto, e, principalmente, o compromisso
com a segurança e a simplificação da construção representam pontos de destaque do presente
trabalho. Este projeto tem por visão geral incentivar a exploração dos mares, lagos e praias.
Sua pretensão é a de ser um objeto de lazer e desporto.
A confirmação de um projeto com baixo custo se dá pela apresentação da estimativa de
custos para a compra de materiais. A distribuição de todas a peças em 5 chapas de compensado
naval, representada pela Figura 28, que resultam em uma quantia de 480,00 reais. O custo
referente a 1 galão de tinta, 5kg de resina epóxi e 10m² de fibra de vidro somam 340,00 reais.
Os remos de madeira correspondem ao custo de 6 metros lineares de madeira nobre, com custo
aproximado de 140,00 reais. Os valores somados aproximam-se de 960,00 reais. Para o início
da obra e edificação é um baixo custo sendo inferior a 1 mil reais para executar a edificação,
colagem e pintura.
Figura 28 – Chapas de Compensado Naval
39
Para etapas posteriores de conclusão do barco, o construtor terá livre opções de
equipagem do barco, sendo que há a opção de seguir o manual. Dois mordedores do tipo
camcleats e duas roldanas de 30mm são recomendados e juntamente com a vela de lona, o
custo total da embarcação pronta é estimado em 1200,00 reais. Mantendo o objetivo de projeto
de ser uma embarcação de acesso facilitado pelo baixo custo e grande facilidade de acesso aos
materiais.
Este projeto de graduação é a partida para a construção de uma carreira de projetista
naval, que almeja ser um artesão moderno e atualizado, o qual faz uso das técnicas tradicionais,
sem se esquecer da importância do conhecimento e das possibilidades oferecidas pelas
ferramentas de projeto atuais. Que este barco possa vir a se tomar real e representar o primeiro
projeto executado, de muitos que virão.
40
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFRICAS
[1] NEUFERT, ERNEST, 1998, A arte de projetar em arquitetura. 13ª ed. São Paulo, Brasil
[2] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION, 2001, ISO – 12215, Small
Craft – Hull construction and scantlings, Bruxelas, Bélgica
[3] PROF. DR. JOÃO CARLOS MORESCHI, 2012, Propriedades da Madeira. 4ª ed
Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal - UFPR
[4] Geometria de um barco a remo:
https://angusrowboats.com/blogs/news/fixed-seat-rowing-geometry
[5] LARS LARSON, ROLF ELIASSON, 2000, Principles of Yacht Design, 2ª ed
Referências Imagens:
Figura 2 - Canoas ribeirinhas
http://www-labs.iro.umontreal.ca/~vaucher/History/Prehistoric_Craft/
Figura 4 - Barco à remo
https://www.avon-boating.co.uk/small-boat-hire/rowing-boats
Figura 5 - Barco à vela:
https://vineyardgazette.com/news/2008/07/11/big-small-sailboats-gather-edgartown-annual-
regatta