Aula 4 - Parte 3 Estabilidade Em Avarias 256c6c

Arquitetura Naval II Parte 3 : Estabilidade em Avarias César Salhua Área de Engenharia Naval Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Pernambuco

Parte 2: Estabilidade em Avarias 1 – Definição A estabilidade em avarias de uma embarcação é a capacidade de resistir os efeitos de alagamentos de tanques e compartimentos devido a aberturas no casco.

Alagamento é a inundação indesejada de tanques e compartimentos. Alagamento de um tanque vazio ou compartimento

Alagamento de um tanque cheio

Compartimentagem Dividir o casco de uma embarcação 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 flutuação

Compartimentagem Compartimentagem obrigatório: Pique de vante ou proa, duplo casco quando aplicável.

Compartimentagem não obrigatório: Pique de ré. (Mas é bom colocar) Praça de maquinas: existem recomendações e alguns regulamentos e normas para seu dimensionamento. Demais compartimentos: requerimentos do projeto. Primeiro o: semelhantes.

• Permeabilidade Volume real que poderia ocupar o fluido.

Exigência de compartimentos especiais -Costado e fundo duplo

Dimensões mínimas regulamentadas

Flutuação em avarias Se o casco do navio é danificado de forma que um ou mais espaços estejam abertos ao mar, o navio começará a afundar até atingir um equilíbrio. Efeitos o alagamento:

a)Mudanças no calado. b)Mudanças no trimado. c)Escoramento. d)Mudanças na estabilidade.

Duas formas de ver o problema: a) Adição de peso

Adição de peso: solução iterativa, se alaga o tanque e se calcula a posição de equilíbrio.

Vista Longitudinal de uma embarcação Peso ABEF = Empuxo W1L1WL

Incremento de calado deve ser obtido por iterações.

b) Perda de empuxo Solução única, se considera que o volume do compartimento alagado some, por tanto as propriedades hidrostáticas são alteradas.

Vista Longitudinal de uma embarcação Volume CDEF é eliminado, é conhecido devido a que este vá até a linha de flutuação. O afundamento W1L1WL pode ser determinado utilizando o TPC.

Plano de flutuação em avarias muda. -Alturas metacêntricas mudam. -Centro de empuxo muda. -TPC, MCT mudam.

Peso da embarcação se mantêm constante. -Centro de gravidade cte. após a avaria.

Efeitos da retirada de área: Centro de flutuação longitudinal:

Centro de flutuação transversal:

9535,58ton.m

1,53m

50631,82

700*1,025*(70+0,567)

50631,82

0,0117rad 0,671 graus

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

Estabilidade em avarias Capacidade da embarcação se manter flutuando dentro dos requerimentos estabelecidos após ter sofrido avarias no casco.

As duas abordagens que podem ser utilizadas:

-Adição de peso O efeito do alagamento é obtido considerando que o compartimento alagado é um peso que ingressa dentro da embarcação. -Perda de empuxo O efeito do alagamento é representando considerando que o compartimento alagado já não forma mais parte do casco.

Estabilidade em avarias a pequenos ângulos: Adição de peso

Estabilidade em avárias a pequenos ângulos: Perda de empuxo

Altura metacêntrica:

Momento de restauração:

Resumos Momento de restauração em avarias a pequenos ângulos: Pelo método da adição de peso:

Pelo método da perda de empuxo:

Estabilidade em avarias a grandes ângulos

  wGZ A varias    wKN  KG sen  w KS GZ A varias

 w  KN  KG sen  KS   w   w

Determinar a curva de estabilidade em avarias de uma barcaça retangular, sabendo que suas características são 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 isométrica

Vista transversal

O braço de restauração em avarias é obtido considerando a perdida de volume:

Devido ao fato das formas serem de uma caixa, é possível determinar o valor de KS utilizando o centróide da área transversal do tanque avariado

Comprimentos alagáveis Curvas que permitem determinar o comprimento máximo do compartimento que produz uma flutuação critica.

Procedimento de obtenção do compartimento crítico a) Condição de volume fixo Volume necessário para obter uma flutuação crítica: V Volume A1 com comprimento dVy Volume A2 com comprimento dVx

Volume constante: V = A1 + A2

b) Condição de momento fixo Momentos em G:

M

G

0

Volume A1 com comprimento dMy e momento MA1 = 0 em relação a G. Volume A2 com comprimento dMx e momento MA2 = 0 em relação a G.

Momentos em G:

M

G

 M A1  M A2  0 M A1  M A 2

Volume para vários compartimento com a condição de volume fixo

Volume para vários compartimento com a condição de momento fixo

Exemplo: Seja uma barcaça com as seguintes características: L = 20m B = 10m D = 5m T = 2,5m KG = 1,5m

Determinar as curvas de comprimentos alagáveis em água doce. Solução: O método de Shirokauer: H = 1,6D-1,5T H = 1,6(5) – 1,5(2,5) = 4,25m Flutuações guia:

H/3 = 1,42m 2H/3 = 2,83m H = 4,25m

(Neste exemplo se utiliza a área transversal total, para facilitar os cálculos)

Flutuação 1:  2  1000m3

x2  0 m

1000 (0)  500 (0)  0m 1000  500 w  1000  500  500m3 xw 

 w  50l  500 m3 l  10m Flutuação 2:

 2  858m3 x2  0,552 m 858(0,552 )  500 (0) xw   1,323m 858  500

w  858  500  358m3 w  50l  358m3 l  7,16m

Flutuação 3:  2  716m3

x2  1,32 m

716 (1,32)  500 (0)  4,37 m 716  500  w  716  500  216 m3 xw 

 w  50l  216m3 l  4,32m Flutuação 4:

 2  642,7m3 x2  1,853m

xw 

642,7(1,853)  500 (0)  8,345 m 642,7  500

w  642,7  500  142,7m3

w  50l  142,7m3 l  2,854 m

Flutuação 5:

 2  574m3 x2  2,474 m

xw 

574 (2,474 )  500 (0)  19,2m 574  500

Não existe um volume dentro do casco para produzir esta flutuação.

CURVA DE COMPRIMENTOS ALAGAVÉIS PARA ESSA CONDIÇÃO DE CARREGAMENTO

Estabilidade em avarias a) Abordagem determinística Utiliza como base extensões de avarias padrão ao longo do comprimento da embarcação ou entre anteparas transversais, de forma a maximizar os efeitos produzidos pelas avarias. A procura pelos piores efeitos produz vários casos de avarias que envolvem vários compartimentos. Cada um destes casos de avaria são considerados em cada condição de carregamento em conjunto com o algum critério de estabilidade. Existem duas formas de poder avaliar os efeitos de uma avaria: -Método da adição de peso -Método da perda de volume b) Abordagem probabilística Esta abordagem esta baseada na probabilidade de supervivência após avaria. Esta probabilidade é uma medida da segurança da embarcação, classificada como índice A, o qual deve atender o mínimo índice de segurança R. O índice A deve ser menor ou igual que R.

Abordagem determinística -Vários casos de avarias

Exemplos 1: Um cargueiro de Lpp = 137m flutua com calado uniforme, para o qual as curvas hidrostáticas (r = 1,026ton/m3) nos fornecem os seguintes valores : Volume submerso = 18509m3 , LCB = +0,63m e LCF = -1,38m em relação a seção mestra, Aw = 2315m2 , MTC = 212 ton.m/cm. Partindo desta situação se produz um alagamento num porão de forma de um paralepipedo, do fundo até o convés e de dimensões lxb = 10x15m, estando seu centro de gravidade a 0,55m a proa da seção media, e permanescendo em livre comunicação com o mar. Sabendo que a permeabilidade volumétrica do tanque é 1,0 e que o calado final de equilibrio na perpendicular de ré é 9,558m, se pede determinar o calado inicial.

Condição em Avarias

Solução

Afundamento paralelo:

Momento de inércia da área do tanque em F Momento de inércia em avarias em F

Momento de trimado

Trimado

Calado na popa

Exemplos 2: Um catamarã com dois cascos de 80m de comprimento com uma distância entre centros de 30m. A seção transversal de cada casco tem forma de um triangulo equilátero com lado igual a 10m. O calado do catamarã é 4m e o KG=10m. Os dois cascos apresentam compartimentos estancos localizados a 10m a vante e a ré da seção mestra. Se estes compartimentos centrais são avariados, calcular a altura metacêntrica da embarcação na condição de avarias.

Solução:

Calculo do volume alagado da embarcação, considerando o TPCa

Calculo do volume alagado da embarcação, considerando o calculo do volume da cunha alagada

Considerando o afundamento utilizando o TPC:

Cálculo de momentos de inércia:

Raio metacêntrico em avarias:

Altura do centro de empuxo em avarias:

Altura do metacêntro:

Altura metacêntrica:

Tarefa Uma barcaça retangular de 300mx12mx4m do pontal é dividida por uma antepara longitudinal localizada na linha de centro e três anteparas transversais colocadas utilizando um espaçamento constante. Sabendo que o calado na condição intacta é de 2m e altura metacêntrica GMt na condição intacta é 2m. Encontrar os valores dos calados nos quatro cantos da barcaça quando o tanque Tq4-BE é avariado. Considerar os tanques vazios.