Capacidades e limitações de rebocadores© 1,5 a bollard pull máxima de propulsores azimutais para...
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17/06/2015
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Capacidades e limitações de
rebocadores
Julio Souza
Quando um navio está parado na
água, o tipo de rebocador a ser usado
na assistência não é tão relevante,
mas sim, a Bollard Pull desenvolvida.
Julio Souza
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Contudo, a partir do momento que o
navio tem movimento através da
água, o tipo de rebocador a ser
escolhido irá determinar a assistência
que poderá ser prestada.
Julio Souza
Assim, a escolha do tipo mais
adequado de rebocador e o seu
correto posicionamento para prestar
assistência a navios são importantes
aspectos no planejamento feito pelo
Prático.
Julio Souza
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Pivot Point
NÃO HÁ PONTO PIVÔ PARA UM NAVIO EM
CURSO RETILÍNEO
Julio Souza
Pivot Point
PP
Julio Souza
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Pivot Point
Julio Souza
Pivot Point
PP
PP
Deslocamento do ponto pivô mais para vante
Julio Souza
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PP
PP
Julio Souza
Pivot Point
CLP
O PONTO PIVÔ SÓ SURGE QUANDO HÁ
MOVIMENTO ROTACIONAL DO NAVIO.
Julio Souza
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Pivot Point
PP
Julio Souza
Pivot Point
PP
Nesta situação, considera-se o navio sem ter
trim pela proa ou pela popa (“even keel”).
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Pivot Point
PP
Deslocamento do ponto
pivô mais para ré
Oposição de forças
hidrodinâmicas Ineficiência de Bow
Thrusters Julio Souza
Donkey-effect Pouca eficiência do rebocador nesta posição;
Movimento lateral do navio sem girar a proa;
Aparecimento de uma corrente lateral;
Navio pode girar na direção do rebocador; e
Giro dependerá das características do navio.
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Pivot Point
Linha
d’água
Even keel
Centro de Pressão
Lateral da parte
submersa do casco
Julio Souza
Pivot Point
Linha
d’água
Trimmed by stern
Centro de Pressão
Lateral da parte
submersa do casco
Julio Souza
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Pivot Point
Linha
d’água
Trimmed by bow
Centro de Pressão
Lateral da parte
submersa do casco
Julio Souza
Pivot Point
Julio Souza
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Performance de rebocadores
A performance de rebocadores está intimamente
relacionada com as forças que atuam em 3
diferentes pontos, que são:
Ponto de tração ou de empurra;
Centro Lateral de Pressão; e
Centro de tração propulsiva.
Julio Souza
Ponto de tração
Julio Souza
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Ponto de empurra
Julio Souza
Performance de rebocadores
O chamado ponto de tração (Pt) de um rebocador
é aquele, a partir do qual, é possível traçar uma
linha reta do rebocador em direção ao navio.
Sendo assim, nem sempre a posição do gancho
ou guincho de reboque será o local onde se situa
o ponto de tração (Pt).
Julio Souza
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Performance de rebocadores
O chamado ponto de empurra (Pe) de um
rebocador é aquele onde uma das partes do
rebocador toca o navio assistido e exerce uma
dada força.
O ponto de empurra (Pe), em geral, é a popa ou a
proa do rebocador. Julio Souza
Centro Lateral de Pressão
Centro Geométrico Centro Geométrico
Julio Souza
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Centro Lateral de Pressão
Centro Geométrico
Julio Souza
Linha
d’água
Área geométrica onde se localiza
o Centro Lateral de Pressão
(CLP)
Rebocador Convencional Julio Souza
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Linha
d’água
Área geométrica onde se localiza
o Centro Lateral de Pressão
(CLP)
Rebocador Trator Julio Souza
Linha
d’água
Rebocador Trator Reverso
Área geométrica onde se localiza
o Centro Lateral de Pressão
(CLP)
Julio Souza
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Rebocador Trator Reverso
Rebocador Trator
Rebocador Convencional
AFT
CLP
30%
CLP
40%
CLP
50%
Rebocador Trator Reverso
Rebocador Trator
Rebocador Convencional
AFT
CLP
45%
CLP
50%
CLP
60%
Julio Souza
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Rebocador Trator Reverso
Rebocador Trator
Rebocador Convencional
AFT
CLP
25%
CLP
35%
CLP
40%
Julio Souza
Centro Lateral de Pressão
O Centro Lateral de Pressão (CLP) é o ponto
sobre o qual atua a resultante das forças
hidrodinâmicas incidentes na parte submersa do
casco de uma embarcação, sendo no nosso
caso, o rebocador e o navio assistido.
IMPORTANTE!
Julio Souza
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Centro Lateral de Pressão
A força que atua no Centro Lateral de Pressão
(CLP) é muito afetada pela velocidade do fluxo
incidente sobre a área submersa, devido ao
princípio de Bernoulli.
Pressão Dinâmica = (ρ.V 2) / 2g
IMPORTANTE!
Julio Souza
Performance de rebocadores
Julio Souza
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Performance de rebocadores
Julio Souza
Momento de Forças
(P)
Propulsão
(CLP)
Centro de Pressão
LIFT
DRAG
Julio Souza
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Momento de Forças LIFT
DRAG
TRAÇÃO Julio Souza
Momento de Forças
LIFT
DRAG
TRAÇÃO Julio Souza
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Altura Metacêntrica
Linha
d’água
Legendas
FORÇA PESO
Centro de Gravidade
Centro de Empuxo
EMPUXO
Julio Souza
Legendas
Centro de Gravidade
Centro de Flutuação
EMPUXO
Linha
d’água
FORÇA PESO
Momento de
Endireitamento Julio Souza
Altura Metacêntrica
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Altura Metacêntrica
Legendas
Centro de Gravidade
Centro de Flutuação
Linha
d’água
FORÇA PESO
Momento de
Emborcamento
EMPUXO
Julio Souza
GM = Altura
Metacêntrica GZ = Braço de
Endireitamento
Julio Souza
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Altura Metacêntrica
Metacentro Inicial (M) é o ponto de interseção
entre a linha vertical que passa pelo centro de
empuxo (E) da embarcação quando sem banda
(aprumada) com a linha que passa por um outro
centro de empuxo (E’) quando a embarcação tem
um ângulo de banda infinitamente pequeno.
Julio Souza
Altura Metacêntrica
O Metacentro (M) deve estar sempre acima do
Centro de Gravidade (G), a fim de impedir o
emborcamento do casco da embarcação.
Quando o ângulo de inclinação se aproxima de
zero, a posição limite do metacentro torna-se um
ponto fixo, que é chamado de Metacentro Inicial.
Julio Souza
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Altura Metacêntrica
Julio Souza
Altura Metacêntrica
Merchant Shipping Notice nº M1531 de Junho
de 1993:
Borda livre para banda < 10º;
Estanqueidade de acessórios; e
Mínimo valor de GM.
Fórmula utilizada para um dado rebocador
assistindo um navio com velocidade de 4 nós e
empregando o modo broadside (transversal). Julio Souza
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Mínima Altura Metacêntrica
Onde K = 1,524 + 0,08L – 0,45r
GM ≥ 0,076 x K
f x CB
Julio Souza
Cálculo do pior valor de Altura Metacêntrica
Julio Souza
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Cálculo do pior valor de Altura Metacêntrica
Julio Souza
Estabilidade do rebocador
FORÇA PESO
EMPUXO
Linha
d’água
Julio Souza
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Estabilidade do rebocador
FORÇA PESO
EMPUXO
Linha
d’água
Julio Souza
Estabilidade do rebocador
FORÇA PESO
EMPUXO
Linha
d’água
Julio Souza
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Estabilidade do rebocador
FORÇA PESO
EMPUXO
Linha
d’água
Julio Souza
Forças de Emborcamento
Legendas
Ponto de Tração
Centro Lateral de Pressão
Linha
d’água
Julio Souza
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Forças de Emborcamento
Legendas
Ponto de Tração
Centro Lateral de Pressão
Linha
d’água C-T
P-T
Julio Souza
Performance de Rebocadores
Julio Souza
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Método Direto e Indireto
Julio Souza
Método Direto
P
T C
VELOCIDADE < 6 NÓS
Julio Souza
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Método Direto
P T C
VELOCIDADE < 6 NÓS
Julio Souza
Método Indireto
P
T C
VELOCIDADE > 6 NÓS
Drag
Lift
F
Julio Souza
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Método Indireto
P T C
VELOCIDADE > 6 NÓS
Julio Souza
Método Direto e Indireto
Julio Souza
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Método Direto e Indireto
A posição de (T) pode ser variável devido ao
uso de equipamentos no rebocador que mudem o
ponto de aplicação da força exercida pelo cabo
de reboque. Tais dispositivos podem ser do tipo
gancho radial ou o sistema Gob Rope.
O skeg é primordial para o Método Indireto de
assistência. Julio Souza
Linha
d’água
Sistema de Gancho Radial
Legendas
TRAÇÃO
Ponto de Tração
Centro Lateral de Pressões
C-T C-T
Julio Souza
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6
Julio Souza
SHIP
CLP
30%
CLP
40%
CLP
50%
Pu
Pu
Pu
b
a
b
b
a
a
Trator-reverso e
ASD
Trator Cicloidal e
Azimutal
Convencional
a = P-Pu
b = C-Pu
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T
T
T
SHIP
Pu
Pu
Pu
b
a
b
b
a
a
CLP
30%
CLP
40%
CLP
50%
a = P-T
b = C-T
Assistência de rebocadores
Julio Souza
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Assistência de rebocadores
Julio Souza
Assistência de rebocadores
BZ DO MAR
Julio Souza
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Assistência de rebocadores
Devido à força elástica nos cabos e algumas
restrições dos rebocadores portuários, os
mesmos possuem um limite para operarem em
condições de ondas e vagas, cujas alturas são:
a) Convencionais: 1,5 a 1,8 metros
b) Tratores, reversos e do tipo ASD: 2,0 metros
Julio Souza
Assistência de rebocadores
Os rebocadores portuários também precisam de
boas condições visuais para prestarem
assistência a navios. Sendo assim, como regra
geral, o limite de visibilidade deve ser de, no
mínimo, 0,5 milha náutica.
Julio Souza
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Método Direto
Transverse Arrest Mode
Reverse Arrest Mode
Julio Souza
Reverse Arrest Mode
V ≤ 8 nós
Julio Souza
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Transverse Arrest Mode
V > 8 nós
Julio Souza
Reverse and Transverse Arrest
Julio Souza
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Reverse and Transverse Arrest
Julio Souza
Reverse and Transverse Arrest
Em velocidades do navio de até 8 nós, o Reverse
Arrest Mode pode gerar uma força de parada de
até 1,5 a bollard pull máxima de propulsores
azimutais para a ré.
Em velocidades maiores do que 8 nós, esta força
de parada cai rapidamente, independente da
potência aplicada, pois há sobrecarga do motor.
Julio Souza
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Reverse and Transverse Arrest
O Transverse Arrest Mode é outro método que
gera forças de parada nos navios assistidos e
usa a descarga dos seus propulsores
direcionados a 90° para fora, em relação a linha
de centro do rebocador.
No Transverse Arrest Mode é gerado uma alta
força de parada (braking assistance).
Julio Souza
Reverse and Transverse Arrest
No Transverse Arrest Mode, quanto maior for a
velocidade do navio e a velocidade de descarga
do propulsor, maior será o valor desta força de
parada (braking assistance).
No Transverse Arrest Mode são geradas forças
de parada maiores do que o valor da máxima
bollard pull a ré dos rebocadores. Julio Souza
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Reverse and Transverse Arrest
Com o Transverse Arrest Mode, pode ser gerada
uma força de parada de navios com velocidades
maiores do que 8 nós e sem sobrecarregar os
motores do rebocador, como acontece com o
Reverse Arrest Mode.
Ambos os métodos de assistência de parada
funcionam melhor quando os propulsores têm
nozzles. Julio Souza
ORDEM DE PREFERÊNCIA DE USO
DE REBOCADORES PARA OS
DIVERSOS TIPOS DE ASSISTÊNCIA
A NAVIOS
Julio Souza
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1
1° - ASD-tug
2° - Combi-tug
3° - Conventional
4° - Tractor / Reverse-tractor tug
1° - Tractor/ ASD / Reverse-
tractor tugs
2° - Combi-tug
3° - Conventional
FORWARD TUG
ON A LINE
STERN TUG
ON A LINE
Julio Souza
3
4 5
2
1° - ASD-tug / Reverse/Tractor
2° - Combi-tug
3° - Conventional
Julio Souza