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Embarcação Tipo Catamarã

Catamarã é um termo genérico para vários tipos de embarcações a remo ou a velaque surgiram na Micronésia e Polinésia e cuja característica principal é o uso de doiscascos. Atualmente o termo se refere também aos modernos barcos de dois cascosusados para a vela esportiva, transporte rápido de passageiros e/ou carga, estaçõesde pesquisa, etc. A idéia de unir dois cascos surgiu, inicialmente, por uma necessidade de melhorestabilidade, como uma alternativa aos monocascos.Nos anos de 1950 na Inglaterra foram desenvolvidos os primeiros catamarãsmodernos a vela para competição. Surgiu a primeira geração de projetistas econstrutores de multicascos modernos, com uma crescente variedade deembarcações a vela e a motor para esporte e lazer. Deste então, com odesenvolvimento de materiais e de técnicas de construção, os catamarãs vêm setornando uma opção para varias áreas da engenharia naval, com suas mais variadasformas, sejam cascos convencionais, simétricos e assimétricos, SWATH (SmallWaterplane Area Twin Hull ) ou SES (Surface Effect Ship). O catamarã e outros multicascos apresentam algumas vantagens em relação aosmonocascos como por exemplo: maior espaço de convés para um mesmocomprimento e deslocamento, melhor estabilidade transversal, no caso dasembarcações a motor, uma superior capacidade de manobra devido à propulsãodupla e uma boa eficiência para cascos longos e esbeltos. Comparado aos barcos dotipo hidrofoils, que eles substituíram em muitas rotas, os catamarãs são maisapropriados na maioria das condições de mar e são, de maneira geral, de maiorfacilidade de operação e manutenção. Os multicascos apresentam maior área molhada ocasionando um aumento daresistência friccional e, por isso, um catamarã deverá ser sempre o mais levepossível, pois um aumento da carga significará um maior aumento de superfíciemolhada. Esta desvantagem pode ou não ser compensada por uma menorresistência residual obtida através de cascos mais esbeltos. As embarcações do tipo trimarã oferecem algumas vantagens em termos de volumede deslocamento e espaços internos. O casco central normalmente é utilizado paramelhorar o comportamento da embarcação em ondas, apresentando aindavantagens em relação ao arranjo estrutural com a diminuição do vão entre os cascos. São várias as razões para o atual domínio dos catamarãs no mercado de fast ferries.A razão comprimento – boca total (distância entre os extremos dos dois cascos)encontra­se na faixa entre 2.5­3.5 em comparação com valores entre 6­7normalmente encontrados nos monocascos permitindo, desse modo, um melhoraproveitamento do espaço útil para o desenvolvimento do arranjo. O casco em alumínio ou fibra de vidro juntamente com a utilização de motores dieselde alta rotação ou turbinas em sala de máquinas não tripuladas, possibilitou aocatamarã uma diminuição do peso leve e uma mudança da faixa de velocidade

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operacional de 25 a 30 nós, saltando, rapidamente, para um patamar mais elevadode 35 a 40 nós e apresentando ainda tendências de crescimento. O comportamento no mar das embarcações do tipo catamarã, inicialmente nãoindicava este modelo para o transporte marítimo ficando sua aplicação restrita asoperações em águas abrigadas. Entretanto com o avanço tecnológico principalmentedos estabilizadores longitudinais, os catamarãs passaram a competir com seuscompetidores de melhores características de movimento na presença de ondas.Com o desenvolvimento dos materiais e dos conhecimentos estruturais, a cada diaos catamarãs vêm ganhando mais espaço nos meios de navegação, seja para otransporte de passageiros ou de carros, como no caso dos ferry boats, seja paralazer, como os veleiros e lanchas de competição e de cruzeiro.Na área de transporte o catamarã tem se mostrado uma excelente solução paralinhas curtas de até 1000 Km (540 milhas), com velocidades superiores a 30 nós,tornando­se um concorrente efetivo aos já saturados meios de transporte dosgrandes centros de produção.A união dos dois cascos concentra os esforços a que o barco está submetido o queexige uma estrutura reforçada que acarreta em aumento de peso. Com o surgimentode novos materiais já é possível fazer uma estrutura mais leve, mas ainda mais carado que a de um monocasco equivalente.A estabilidade do catamarã permite que seus cascos sejam mais estreitos do que ummonocasco de mesmo comprimento o que evita que a resistência de onda cresçamuito com a velocidade. Devido ao catamarã possuir cascos delgados e estreitos, deve­se ter atençãoespecial à carga pois a variação de calado é muito mais sensível à variação dodeslocamento do que num monocasco equivalente. O catamarã sobrecarregadopode ter seu comportamento comprometido, podendo haver choque do mar contra aparte inferior do convés entre os cascos.Para evitar esses choques são estudados os movimentos de “heave” e “pitch”(movimentos de afundamento e caturro respectivamente) em relação à altura deonda significativa e período médio esperado em operação. Estão surgindo também alguns parâmetros de projeto para os barcos de transportede alta velocidade que buscam garantir que os passageiros não sofram de enjôos naviagem. Esse fator se baseia na aceleração vertical da embarcação.Há duas maneiras principais de se aumentar a estabilidade de um catamarã:aumentando­se uma de suas dimensões principais: o comprimento total (L) ou a bocamáxima (B) ou os dois; ou então aumenta­se seu deslocamento. As primeirasversões modernas de catamarãs ainda tinham uma dimensão de boca limitada porquestões estruturais de material e construção.O aumento da boca máxima significa um aumento do momento restauradortransversal pelo aumento do seu braço, aumentando assim sua estabilidadetransversal. Dessas relações vemos que pode ser relacionada a distância entre cascos e o comprimento da linha d’água. Um veleiro, de dois cascos, convencional, operandocom baixo número de Froude (em torno de 1) teria a distância entre cascos da ordemde 40% do comprimento da linha d’água, esse afastamento entre os cascos énecessário para diminuir a interferência entre os sistemas de ondas produzidos porcada um dos cascos. Uma outra possibilidade de se aumentar a estabilidade estática transversal e diminuira resistência ao avanço, é a criação de um colchão de ar entre os cascos, que podeservir tanto para diminuir a arfagem (pitch), quanto para aumentar a sustentação dasembarcações com efeito de superfície.

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Figura 1 – Alguns tipos de seções de casco para catamarãs

Em relação a seção transversal dos cascos, a figura 1 apresenta alguns exemplos deseções utilizadas em catamarans.Os catamarãs com quina e fundo plano são usados basicamente em cascosplanantes, ou de semi­planeio, pois as formas retas são comprovadas comoeficientes para planeio. Já o fundo redondo e o elíptico são característicos deembarcações de deslocamento, cujo objetivo principal do projeto é a redução dapropagação de ondas.A estrutura longitudinal de um catamarã não difere muito de um monocasco, assimcomo a estrutura de cada casco individualmente, por outro lado, a chamada ponteestrutural, a estrutura transversal que une os cascos, deverá suportar grandesesforços de torção. É a ponte o principal elemento na interação entre os cascos.Um outro problema é a necessidade de instalação de duas praças de máquinas, umaem cada casco, aumentando a complexidade do sistema e o custo total daembarcação.O catamarã a motor será eficiente em relação ao monocasco equivalente utilizandomotorização dupla, pois sua forma naturalmente sugere a propulsão dupla. Apropulsão dupla no catamarã torna­o muito eficiente em manobras devido aoafastamento entre os hélices, sobretudo em baixas velocidades.A figura 2 apresenta uma relação de barcos de altas velocidades, e seus respectivos números de Froude ( Fn = V/(gL)1/2 ). Deve­se observar que os monocascos de alta velocidade presentes no gráfico nãopossuem características de embarcações de transporte ou de serviço.

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Figura 2 ­ Gráfico comparativo entre diversas embarcações de alta velocidade Observa­se que os catamarãs têm múltiplas aplicações e que estes começam aganhar espaço nos meios de transporte, principalmente com a evolução dosmateriais e das técnicas de projeto, o que permite a redução do peso e conseqüentesaumento da velocidade. O catamarã será uma opção sempre que o conforto e a estabilidade forem requisitosdo projeto. Sua variação o catamarã do tipo “Wavepiercer” é uma boa alternativaquando altas velocidades e grandes dimensões forem necessárias, conforme éobservado na figura 3.5.

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