Arquitetura Naval II

Csar Salhua

rea de Engenharia Naval

Departamento de Engenharia Mecnica

Universidade Federal de Pernambuco

Parte 3 : Estabilidade em Avarias

Parte 2: Estabilidade em Avarias

1 Definio

A estabilidade em avarias de uma embarcao acapacidade de resistir os efeitos de alagamentos de tanquese compartimentos devido a aberturas no casco.

Alagamento a inundao indesejada de tanques ecompartimentos.

Alagamento de um tanque vazio ou compartimento

Alagamento de um tanque cheio

Compartimentagem

Dividir o casco de uma embarcao utilizando anteparas estancas.

-Evitar o alagamento descontrolado de tanques e compartimentos.

-Minimizar a perda de estabilidade transversal

-Minimizar os danos na carga

-Minimizar a perda de estabilidade longitudinal

-Minimizar a perda da reserva de flutuao

Compartimentagem obrigatrio: Pique de vante ou proa, duplo casco

quando aplicvel.

Compartimentagem no obrigatrio: Pique de r.

(Mas bom colocar)

Praa de maquinas: existem recomendaes e alguns regulamentos e

normas para seu dimensionamento.

Demais compartimentos: requerimentos do projeto.

Primeiro passo: semelhantes.

Compartimentagem

PermeabilidadeVolume real que poderia ocupar o fluido.

Exigncia de compartimentos especiais

-Costado e fundo duplo

Dimenses mnimas regulamentadas

Flutuao em avarias

Se o casco do navio danificado de forma que um ou mais espaos

estejam abertos ao mar, o navio comear a afundar at atingir um

equilbrio.

Efeitos o alagamento:

a)Mudanas no calado.

b)Mudanas no trimado.

c)Escoramento.

d)Mudanas na estabilidade.

Vista Longitudinal de uma embarcao

Duas formas de ver o problema:

Adio de peso: soluo iterativa, se alaga o tanque e se calcula a

posio de equilbrio.

a) Adio de peso

Peso ABEF = Empuxo W1L1WL

Incremento de calado deve ser obtido por iteraes.

b) Perda de empuxo

Soluo nica, se considera que o volume do compartimento

alagado some, por tanto as propriedades hidrostticas so alteradas.

Vista Longitudinal de uma embarcao

Volume CDEF eliminado, conhecido devido a que este v at a linha de

flutuao. O afundamento W1L1WL pode ser determinado utilizando o TPC.

Plano de flutuao em avarias muda.

-Alturas metacntricas mudam.

-Centro de empuxo muda.

-TPC, MCT mudam.

Peso da embarcao se mantm constante.

-Centro de gravidade cte. aps a avaria.

Centro de flutuao

longitudinal:

Centro de flutuao

transversal:

Efeitos da retirada de rea:

1,53m

9535,58ton.m

50631,82700*1,025*(70+0,567)

50631,82 0,0117rad

0,671 graus

0,0117(220) = > t = 2,574m

Estabilidade em avarias

Capacidade da embarcao se manter flutuando dentro dos requerimentos

estabelecidos aps ter sofrido avarias no casco.

-Adio de peso

O efeito do alagamento obtido considerando que o compartimento alagado

um peso que ingressa dentro da embarcao.

-Perda de empuxo

O efeito do alagamento representando considerando que o compartimento

alagado j no forma mais parte do casco.

As duas abordagens que podem ser utilizadas:

Estabilidade em avarias a pequenos ngulos:

Adio de peso

Estabilidade em avrias a pequenos ngulos:

Perda de empuxo

Altura metacntrica:

Momento de restaurao:

Resumos Momento de restaurao em avarias a pequenos ngulos:

Pelo mtodo da perda de empuxo:

Pelo mtodo da adio de peso:

Estabilidade em avarias a grandes ngulos

KSwsenKGKNwGZw iasA var

KS

w

wsenKG

wKNGZ iasA

var

Determinar a curva de estabilidade em avarias de uma barcaa retangular, sabendo

que suas caractersticas so mostradas a seguir:

L = 20m

B = 10m

D = 5m

T = 2,5m

KG = 1,5m

Este flutuador apresenta um compartimento vazio, como mostrado na seguinte

figura

Vista isomtrica Vista transversal

O brao de restaurao em avarias obtido considerando a perdida de volume:

Devido ao fato das formas serem de uma caixa, possvel determinar o valor de

KS utilizando o centride da rea transversal do tanque avariado

Comprimentos alagveis

Curvas que permitem determinar o comprimento mximo do compartimento

que produz uma flutuao critica.

Procedimento de obteno do compartimento crtico

a) Condio de volume fixo

b) Condio de momento fixo

Volume necessrio para obter uma flutuao

crtica: V

V = A1 + A2

Volume A1 com comprimento dVy

Volume A2 com comprimento dVx

Volume constante:

Momentos em G: 0GMVolume A1 com comprimento dMy e momento

MA1 = 0 em relao a G.

Volume A2 com comprimento dMx e momento

MA2 = 0 em relao a G.

Momentos em G: 021 AAG MMM

21 AA MM

Volume para vrios

compartimento com a

condio de volume fixo

Volume para vrios

compartimento com a

condio de momento fixo

Exemplo:

Seja uma barcaa com as seguintes caractersticas:

L = 20m

B = 10m

D = 5m

T = 2,5m

KG = 1,5m

Determinar as curvas de comprimentos alagveis em gua doce.

Soluo:

O mtodo de Shirokauer:

H = 1,6D-1,5T

H = 1,6(5) 1,5(2,5) = 4,25m

H/3 = 1,42m

2H/3 = 2,83m

H = 4,25m

Flutuaes guia:

(Neste exemplo se utiliza a rea transversal total, para facilitar os clculos)

Flutuao 1:3

2 1000m

mx 02

mxw 05001000

)0(500)0(1000

35005001000 mw

350050 mlw

ml 10

Flutuao 2:

3

2 858m

mx 552,02

mxw 323,1500858

)0(500)552,0(858

3358500858 mw

335850 mlw

ml 16,7

Flutuao 3:3

2 716m

mx 32,12

mxw 37,4500716

)0(500)32,1(716

3216500716 mw

321650 mlw

ml 32,4

Flutuao 4:3

2 7,642 m

mx 853,12

mxw 345,85007,642

)0(500)853,1(7,642

37,1425007,642 mw

37,14250 mlw

ml 854,2

Flutuao 5:

3

2 574m

mx 474,22

mxw 2,19500574

)0(500)474,2(574

No existe um volume dentro do casco para produzir esta flutuao.

CURVA DE COMPRIMENTOS ALAGAVIS

PARA ESSA CONDIO DE CARREGAMENTO

Estabilidade em avarias

a) Abordagem determinstica

Utiliza como base extenses de avarias padro ao longo do comprimento da

embarcao ou entre anteparas transversais, de forma a maximizar os efeitos

produzidos pelas avarias.

A procura pelos piores efeitos produz vrios casos de avarias que envolvem

vrios compartimentos.

Cada um destes casos de avaria so considerados em cada condio de

carregamento em conjunto com o algum critrio de estabilidade.

Existem duas formas de poder avaliar os efeitos de uma avaria:

-Mtodo da adio de peso

-Mtodo da perda de volume

b) Abordagem probabilstica

Esta abordagem esta baseada na probabilidade de supervivncia aps avaria.

Esta probabilidade uma medida da segurana da embarcao, classificada

como ndice A, o qual deve atender o mnimo ndice de segurana R.

O ndice A deve ser menor ou igual que R.

Abordagem determinstica

-Vrios casos de avarias

Exemplos 1:

Um cargueiro de Lpp = 137m flutua com calado uniforme, para o qual as curvas

hidrostticas (r = 1,026ton/m3) nos fornecem os seguintes valores :

Volume submerso = 18509m3 , LCB = +0,63m e LCF = -1,38m em relao a seo

mestra, Aw = 2315m2 , MTC = 212 ton.m/cm. Partindo desta situao se produz um

alagamento num poro de forma de um paralepipedo, do fundo at o convs e de

dimenses lxb = 10x15m, estando seu centro de gravidade a 0,55m a proa da seo

media, e permanescendo em livre comunicao com o mar. Sabendo que a

permeabilidade volumtrica do tanque 1,0 e que o calado final de equilibrio na

perpendicular de r 9,558m, se pede determinar o calado inicial.

Condio em Avarias

Soluo

Afundamento paralelo:

Momento de inrcia da rea do tanque em F

Momento de inrcia em avarias em F

Momento de trimado

Trimado

Calado na popa

Exemplos 2:

Um catamar com dois cascos de 80m de comprimento com uma distncia

entre centros de 30m. A seo transversal de cada casco tem forma de um

triangulo equiltero com lado igual a 10m. O calado do catamar 4m e o

KG=10m.

Os dois cascos apresentam compartimentos estancos localizados a 10m a

vante e a r da seo mestra. Se estes compartimentos centrais so avariados,

calcular a altura metacntrica da embarcao na condio de avarias.

Soluo:

Calculo do volume alagado da embarcao, considerando o TPCa

Calculo do volume alagado da embarcao, considerando o calculo do

volume da cunha alagada

Considerando o afundamento utilizando o TPC:

Clculo de momentos de inrcia:

Raio metacntrico em avarias:

Altura do centro de empuxo em avarias:

Altura do metacntro:

Altura metacntrica:

Tarefa

Uma barcaa retangular de 300mx12mx4m do pontal dividida por uma

antepara longitudinal localizada na linha de centro e trs anteparas

transversais colocadas utilizando um espaamento constante. Sabendo que

o calado na condio intacta de 2m e altura metacntrica GMt na condio

intacta 2m. Encontrar os valores dos calados nos quatro cantos da barcaa

quando o tanque Tq4-BE avariado. Considerar os tanques vazios.