PNA - Exercícios · I= Qf – Qi . 11/06/2015 8 André Kouzmine 15 Módulo PNA - Introdução...

11/06/2015

1

André Kouzmine 1

Módulo PNA

André Kouzmine 2

André Kouzmine

CC (T) Informática

Ciência Computação

MBA PMBOK – FGV

PSCPP 2012 / ZP-15

Módulo PNA

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2

André Kouzmine 3

2006 2008 2011 2012 Total

Valor Questões

Valor 2012 Págs Livro 23 16 8 7 54

1,2 1,6 – 2,0 27 *Naval Shiphandling

1 7 2 4 14

1,2 1,6 193 PNA 22 9 6 3 40

Módulo PNA - Estatística

* NSH – Navios de guerra e outros capítulos até 2008

André Kouzmine 4

Módulo PNA

ANEXO III A) Conteúdo Programático para as provas escrita e prático-oral:

I –Manobrabilidade do Navio - Ship Manoeuverability 1- Naval Shiphandling Capítulo 2 - Forces Affecting The Ship 2- Principles of Naval Architecture Volume II - Resistência e Propulsão Volume III - Controlabilidade

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André Kouzmine 5

Módulo PNA

Estuda o comportamento do casco e do(s) leme(s) interagindo com o(s) sistema(s) propulsor(es) em um dado meio ambiente.

É importante a compreensão das causas que levam ao movimento do navio, para o perfeito entendimento da capacidade que o mesmo possa ter para executar uma dada manobra, sendo desnecessário o perfeito conhecimento dos cálculos matemáticos inerentes ao assunto.

André Kouzmine 6

Módulo PNA

Aula 1 – Introdução e Naval Shiphandling

Aula 2 – Resistência Friccional

Aula 3 – Resistência de Ondas

Aula 4 – Outros Componentes de Resistência

Aula 5 – Propulsão

Aula 6 – Controlabilidade 6

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André Kouzmine 7

Módulo PNA - Introdução

Um navio está em contato com dois fluidos:

Água

Ar (densidade menor)

Ambos oferecem resistência ao movimento.

Tensão Normal, Tensão Tangencial e Viscosidade Tensão é uma força aplicada sobre uma superfície , ou seja, força

por unidade de área ou uma força específica .

André Kouzmine 8


Fluido – meio material que não resiste à aplicação de forças pontuais.

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5

André Kouzmine 9


Quando aplicamos uma força em uma superfície ela pode ter um componente Normal e/ou um Tangencial gerando uma tensão normal e/ou tangencial.

André Kouzmine 10


Fluido é um meio material que quando submetido a tensões tangenciais, por pequenas que sejam, deforma-se continuamente.

Líquidos admitem

superfície livre

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André Kouzmine 11


Viscosidade => é a medida da resistência interna de um

fluido. Ela pode ser definida como o atrito interno resultante

do movimento de uma camada de fluido em relação a outra.

Tensão Normal Tensão Tangencial

borracha óleo

André Kouzmine 12


As partículas fluidas em contato com superfícies sólidas

adquirem a mesma velocidade dos pontos da superfície sólida

com as quais estabelecem contato.

= Camada Limite

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André Kouzmine 13


Inércia (Inertia) – Propriedade que um corpo tem para manter seu estado: repouso ou velocidade constante. Momento de Inércia (Moment of Inertia) – resistência a mudança no movimento rotacional em torno de um eixo.

André Kouzmine 14


Quantidade de Movimento ou momentum linear (Momentum) - relaciona a massa de um corpo com sua velocidade: Q=m.v

Impulso (Thrust): O impulso de uma força, devido à sua aplicação em certo intervalo de tempo, é igual a variação da quantidade de movimento do corpo ocorrida neste intervalo de tempo. I= Qf – Qi

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André Kouzmine 15


“Resultante das forças que atuam sobre um corpo é Nula” é sinônimo de que o corpo está em equilíbrio (balance), e esse equilíbrio pode manifestar-se de duas formas:

O equilíbrio é estático => Repouso (velocidade zero)

O equilíbrio é dinâmico => MRU (veloc constante e ≠ zero)

André Kouzmine 16


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André Kouzmine 17


André Kouzmine 18


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André Kouzmine 19

PNA - Naval Shiphandling

Propulsor

Leme

Espias

Corrente Vento

Aparelho de Fundear

Existem 6 fontes de força que podem ser exercidas sobre o navio independente de

qualquer outra embarcação:

André Kouzmine 20

O navio está repousado em um flúido (água), coberto por outro flúido (ar) e ambos oferecem uma resistência ao movimento relativo. Assim, ao aplicar uma única força sobre o navio (como através do propulsor por ex), podemos esperar uma aceleração até que a resistência do flúido produzida pelo movimento equilibre a força original.

Isto se aplica ao movimento angular(off-center force) como para uma força aplicada através do centro de gravidade.

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André Kouzmine 21

PNA - Naval Shiphandling Devido a grande quantidade de massa distribuída em um grande comprimento, um navio moderno tem uma inércia tremenda para resistir a aceleração,e também um tremendo momento de inércia para resistir a aceleração rotacional.

André Kouzmine 22

PNA - Naval Shiphandling Resumindo, quando aplicamos uma força sobre o navio, podemos esperar que o movimento seja criado gradualmente até que um estado de equilíbrio seja alcançado, momento em que a velocidade do movimento se tornará constante.

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André Kouzmine 23

PNA – Princípios Básicos

Força, resistênca e movimento estão irrevogavelmente interligados quando lidamos em um meio flúido. As forças na água se manifestam através de diferenças de pressão. Para aplicar força sobre um navio, podemos criar uma diferença de pressão através do leme ou propulsores, por exemplo.

André Kouzmine 24

A água é incompressível, mas aplicando força sobre ela podemos criar uma alta pressão em uma área quando comparada as áreas ao redor, e esta diferença na pressão fará com que a água flua da área de maior pressão para a área ao redor de menor pressão.


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André Kouzmine 25

Em toda grande quantidade de água, existem sempre 2 componentes de pressão presentes em qualquer ponto:


- Pressão estática, devido à profundidade, ou ao simples peso da água acima do ponto. No mar a pressão estática não causa movimento pois é a mesma para uma dado nível de profundidade e se mantém equilibrada.

- Pressão dinâmica, devido ao movimento das águas ao redor.

André Kouzmine 26

PNA – Princípios Básicos Bernoulli – a soma da pressão estática e da pressão dinâmica é sempre constante para um dado corpo de água. Normalmente há um pequeno movimento da água, então a pressão estática é tudo que precisa ser considerado. Mas quando um navio passa na água ou a pá do hélice fatia a água, entretanto, a água é colocada em movimento e a pressão estática é reduzida pela quantidade de pressão dinâmica. Embora geralmente a redução na pressão estática efetiva provocada pela colocação das partículas de água em movimento que produz nossos efeitos hidrodinâmicos, conhecendo a magnitude da pressão dinâmica vai nos dizer a diferença de pressão a se esperar a partir do movimento.

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André Kouzmine 27

A diferença de pressão resultante causada pelo movimento da água é proporcional a densidade do flúido e ao quadrado da velocidade do movimento.


André Kouzmine 28

p = 64.4 lbs/ft3

p = 0.0752 lbs/ft3


Teorema de bernoulli e a expressão

P=pV2/2g são aplicados ao ar também.

A água salgada é 855 vezes mais densa do que

o ar logo as forças dinâmicas sobre o navio

resultantes do fluxo de água passando pelo

casco e apêndices são muito maiores que

aquelas causadas pelo fluxo de ar.

Por outro lado, a velocidade do ar relativo ao navio pode ser muito maior que a

velocidade da água, e como a pressão dinâmica cresce com o quadrado da

velocidade, os efeitos dinâmicos de ventos fortes na estrutura do navio podem

ser bastante grandes.

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André Kouzmine 29

p = 64.4 lbs/ft3

p = 0.0752 lbs/ft3


Assim a velocidade do ar deve ser

aproximadamente 30 vezes a

velocidade da água para a pressão

dinâmica resultante ser a mesma

Portanto, 30 nós de vento equivalem a 1 nó de corrente.

André Kouzmine 30


Uma característica geral da água é a continuidade.

Ela tende a existir como um corpo contínuo, sem gaps

(lacunas) ou buracos exceto quando causado por forças

extraordinárias.

Se um volume de água é deslocado tão rapidamente,

por uma pá de hélice, p ex, que a diferença de pressão

for insuficiente para acelerar a água tão rápido quanto

ela está sendo deslocada, então um gap irá ocorrer no

dorso (back side) da pá do hélice. Este gap é conhecido

com SEPARAÇÃO.

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André Kouzmine 31

Em um fluxo de alta velocidade, a velocidade se

torna tão alta e a pressão tão baixa que a pressão

no fluxo cai para o ponto de vaporizão da água.

Neste caso gotas de água se tornam vapor(bolhas)

na área descrita, de maneira similar à ebulição

(boiling).

Este fenômeno é conhecido como CAVITAÇÃO.


André Kouzmine 32

André Kouzmine


Separação e cavitação são de nosso interesse,

pois quando ocorrem, alteram o padrão das linhas

de corrente (streamlines) e mudam as forças

resultantes.

Estes fenômenos podem ocorrer em mudanças

bruscas no corpo submerso de um navio se

movendo a grande velocidade ou sobre a pá de um

hélice girando muito rapidamente.

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André Kouzmine 33


André Kouzmine 34

PNA - Revisão

Intr

od

ução

• Inércia

• Quantidade de Movimento

• Equilíbrio

• Impulso

• 6 Forças

Be

rno

ulli

• Água

• Ar

• Pressão

• Estática

• Dinâmica

• P=pV /2g

• 30 Kt Vento = 1 Kt Corrente

Se

pa

raçã

o/C

avita

ção

• Forma

• Velocidade

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André Kouzmine 35

PNA - Exercícios

I) A diferença de pressão resultante causada pelo movimento da água é proporcional à densidade da água e ao quadrado da velocidade do movimento.

III) A velocidade do ar deve ser aproximadamente 30 vezes a velocidade da água, para que a pressão dinâmica resultante da ação dos movimentos do ar e da água, sobre um mesmo corpo e aplicada sob as mesmas condições, seja a mesma.

46/2012

André Kouzmine 36

HYDROFOIL: Qualquer membro relativamente fino,

na forma de uma placa, como uma pá ou leme,

projetado para obter uma força de sustentação (lift

force) quando inclinado em relação ao fluxo de água.


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André Kouzmine 37

PNA - Hydrofoil

Angle of Attack: o ângulo no qual um

hydrofoil está inclinado em relação

ao fluxo (flow).

Lift: componente da força de reação

sobre um hydrofoil perpendicular ao

fluxo de água relativo.

Drag: componente da força de

reação sobre um hydrofoil paralelo

ao fluxo de água relativo.

Um placa plana em um angulo com o fluxo de água, age como um

hidrofólio. Faz a água desviar de seu caminho sobre o lado da frente (leading

side) e acelerer para se mover do lado de trás (trailing side).

André Kouzmine 38


O fluxo cria uma alta pressão

no lado da frente, e uma baixa

pressão no lado de trás, onde

a aceleração é maior

Em um fluxo regular constante, o lift é proporcional : •ao angulo de inclinação •à pressão dinâmica: pV2/2g •à área da placa.

Mudança brusca altera a

distribuição de pressão

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André Kouzmine 39

PNA - Hydrofoil

Para evitar o fenômeno da

separação os hydrofoils são

moldados de maneira a

permitir uma aceleração

gradual da água. Se a placa

tiver o formato da figura 2-2b,

a aceleração da água será

mais gradual e a separação

será evitada.

André Kouzmine 40

PNA – Perfil NACA

Simétrico

Assimétrico

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André Kouzmine 41


André Kouzmine 42


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André Kouzmine 43

Nomenclatura do Hélice

face ou pressure side

André Kouzmine 44


face – back – bordo de ataque e de fuga – passo(pitch)

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André Kouzmine 45


André Kouzmine


Passo Fixo

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André Kouzmine 47


CPP

André Kouzmine 48


CPP

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André Kouzmine 49


O Leme(rudder) é um hydrofoil projetado para

produzir forças laterais utilizadas para controlar a

direção do navio. Sua força age através da madre do

leme (rudder stock) empurrando a popa para

bombordo ou boreste quando o leme é inclinado em

relação ao fluxo de água passando por ele.

A quantidade de força resultante sobre o leme é

proporcional a sua área, à pressão dinâmica e ao

ângulo de ataque.

André Kouzmine 50

PNA - Naval Shiphandling O Casco também é um hydrofoil que, quando inclinado em relação

ao fluxo de água passando por ele, sente uma força lateral e um

momento de giro tentendo a força-lo de volta para o alinhamento com o

fluxo de água.

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André Kouzmine 51


Em uma guinada com um ângulo fixo de leme,

uma velocidade de guinada constante é alcançada

quando o momento resultante da inclinação do

casco com o fluxo de água passando por ele se

iguala ao momento de giro produzido pelo leme.

André Kouzmine 52

PNA - Naval Shiphandling ROT

Guinada com um ângulo fixo de leme, velocidade de guinada constante é

alcançada quando o momento resultante da inclinação do casco com o fluxo de água

passando por ele se iguala ao momento de giro produzido pelo leme.

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André Kouzmine 53

O ângulo real de ataque do leme é igual ao

ângulo do leme em relação ao navio menos o

ângulo de inclinação do navio em relação a sua

direção de movimento verdadeira.


André Kouzmine 54


O ângulo real de ataque do leme é igual ao ângulo do leme em

relação ao navio menos o ângulo de inclinação do navio em relação a

sua direção de movimento verdadeira.

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André Kouzmine 55

PNA - Naval Shiphandling Keels e skegs são hydrofoils, instalados para resistir a certos

movimentos.

Normal keels and skegs são alinhadas com a linha de centro do navio

e produzem um momento de giro sempre que o navio fica inclinado em

relação ao fluxo de água.

André Kouzmine 56


Bilge keels (bolina) ou rolling chocks são barbatanas (fins) especialmente

projetadas, curvadas para estar em conformidade com o fluxo de água à

medida que se move a ré passando o casco, mas que se tornam

inclinadas para o padrão de fluxo e produzem um momento de correção

quando o navio rola para ambos os lados.

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André Kouzmine 57


A coisa mais importante sobre hydrofoil é que a

força resultante é proporcional ao quadrado da

velocidade da água efetivamente passando por

ele, e esta pode ser um tanto diferente da

velocidade do navio através da água.

André Kouzmine 58


Ex: Se um leme estiver imediatamente atrás de um

propulsor, uma maior força do leme pode ser obtida

pela corrente do hélice girando a sua frente, mesmo

que o navio ainda não tenha se movido

consideravelmente. Por outro lado, a back bell

(máquinas a ré) pode causar somente uma leve

corrente a passar pelo leme, então não será sentida

força considerável no leme até que o navio tenha se

movimentado efetivamente através da água.

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André Kouzmine 59

PNA - Revisão

Hid

rofó

lios

• AOA

• Pressão Dinâmica

• Área

• Perfil

• Sustentação

• Arrasto

Hé

lice

• Face

• Back

• Pitch

• CPP

• FPP

Ou

tro

s

• Leme

• AOA

• Keel/Skeg

• Bilge Keel

André Kouzmine 60

PNA - Exercício

IV) Considerando-se um hidrofólio como sendo um corpo projetado para obter uma força de sustentação quando inclinado em relação à direção do fluxo da água, a força de arrasto (drag) é definida como sendo a componente da força exercida nesse corpo que atua na direção paralela ao fluxo de corrente livre relativo (relative free stream flow) da água.

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André Kouzmine 61

PNA - THE PROPELLER

André Kouzmine 62

PNA - THE PROPELLER

Um das fontes de força de maior importância em

um navio é seu próprio propulsor. Era de se esperar,

como o propulsor foi projetado para mover o navio,

que girando o propulsor para frente iria fazer o navio

se mover em linha reta e girando para trás, se mover

diretamente para trás. Entretando não é o que ocorre

e por isto devemos estudar a ação do propulsor a

fim de ser capaz de prever sua ação sobre o navio.

11/06/2015

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André Kouzmine 63

PNA - THE PROPELLER

O objetivo de um propulsor é produzir o

máximo de impulso ao longo da linha do eixo

para uma dada força rotacional (torque)

aplicado ao próprio eixo. Uma hélice fixa é

concebida para um desempenho ótimo a uma

velocidade específica do navio, geralmente a

velocidade máxima, mas pode ser projetada

para operar eficientemente velocidades normais.

André Kouzmine 64

PNA - THE PROPELLER

A velocidade real de um navio através da água é

menor do que a velocidade ideal (pitch x RPM)

porque a lâmina da hélice deve ser inclinada em

relação à direção do fluxo de água relativo à lâmina

para que a água possa exercer uma força na pá e

mover o navio.

O corte transversal da pá é moldado para fornecer um

maior lift e força necessária, mas ao mesmo tempo para

reduzir a separação e cavitação a um mínimo.

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André Kouzmine 65

PNA - THE PROPELLER

Para operar a outra velocidade do que a

projetada, a velocidade de rotação do propulsor

é alterada para o RPM correspondente à nova

velocidade. Com uma hélice bem concebida, a

velocidade varia quase linearmente com o RPM

do eixo. Esta relação é válida até atingir a

velocidade onde a separação e cavitação

tornam-se pronunciadas.

André Kouzmine 66

PNA - THE PROPELLER

Gráfico RPM X Velocidade cresce até cavitação/separação

11/06/2015

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André Kouzmine 67

PNA - THE PROPELLER A água exerce força sobre a hélice pela pressão

diferencial sobre as faces opostas da lâmina. Portanto esta

força tem que ser perpendicular a face principal da pá.

Como as pás são inclinadas, esta força está inclinada em

relação ao seu eixo do propulsor ao invés de ao longo do

seu eixo.

Entretanto, como existem várias pás dispostas

simetricamente ao redor do eixo, todas as componentes

radiais se cancelam e o impulso remanescente é ao longo

do eixo.

André Kouzmine 68

É por causa da necessidade de um

balanceamento correto dos componentes

radiais que o alinhamento das pás de um

propulsor é tão importante.

PNA - THE PROPELLER

11/06/2015

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André Kouzmine 69

PNA - THE PROPELLER Embora o propulsor e o eixo

sejam bem suportados para

resistir a grandes forças ao longo

da linha do eixo, o comprimento

de eixos externos e o pequeno

número de suportes

relativamente fracos (struts ou

pés de galinha) formam uma

estrutura pobremente projetada

para resistir a grandes forças

radiais no propulsor.

André Kouzmine 70

PNA - THE PROPELLER

Um entalhe (nick) ou dente aparentementemente

sem importância em uma única pá podem alterar o

balanceamento das forças radiais significativamente,

apesar de o impulso útil obtido não ser

significativamente afetado. É por causa de uma

perturbação (upsetting) nas forças radiais que um

propulsor avariado causa tanta vibração ou

martelamento.

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André Kouzmine 71

PNA - THE PROPELLER Um propulsor é projetado para uma

certa velocidade à vante, mas também

trabalha muito bem girando para ré.

O passo (pitch) da hélice é a mesma

para ré como para vante. Porém

operando a ré, a lâmina da seção reta

(cross-section) está invertida da posição

mais adequada para a prevenção de

cavitação e turbulência.

André Kouzmine 72

PNA - THE PROPELLER

Quando operando a ré, o hélice é menos

eficiente do que quando vai à frente. Isto

significa que mais de energia será necessária

para uma dada RPM do eixo a ré do que para o

mesmo RPM adiante, mas aproximadamente o

mesmo impulso resultará de um dado RPM para

a vante ou para ré.

11/06/2015

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André Kouzmine 73

PNA - THE PROPELLER

AHEAD ASTERN

RPM

Impulso-Trusth

Pitch

Força necessária

Cavitação

Turbulence

André Kouzmine 74

PNA - THE PROPELLER

Embora a hélice seja concebido para forçar a

água paralelo ao eixo do navio, o fluxo real é um

pouco diferente. O fluxo que passa através do hélice

é acelerado e além disso à medida que passa

através da hélice, uma rotação é transmitida ao fluxo

pelo hélice. A quantidade de perturbação do fluxo

paralelo varia com a diferença de velocidade entre o

fluxo principal através do hélice e corrente principal

da água circundante. Assim:

11/06/2015

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André Kouzmine 75

PNA - THE PROPELLER

-A perturbação mínima do fluxo paralelo ocorre

quando a hélice está a fazer o mínimo de trabalho

(least work).

- Uma grande quantidade de perturbação ocorre, no

entanto, quando o navio está parado (standstill) e o

propulsor está girando rápido.

- A perturbação máxima é criada quando o navio

está se movendo em uma direção e as hélices estão

girando com a potência máxima em outra direção.

André Kouzmine 76

PNA - THE PROPELLER

Existe também uma componente tangencial de

movimento transmitida para a água pela hélice.

Como a força das pás é aproximadamente

perpendicular a superfície da pá, a aceleração inicial

da água deve ser alinhada com esta força. Assim o

propulsor, ao girar, transmite um movimento rotacional

como também um movimento para trás na água. Este

efeito é evidente na descarga espiral do propulsor.

11/06/2015

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André Kouzmine 77

PNA - THE PROPELLER

André Kouzmine 78

PNA - THE PROPELLER Embora o efeito direto de girar a hélice é obtida

como impulso ao longo do eixo da hélice, os efeitos

secundários do fluxo de corrente são muitas vezes

muito importantes na condução de um navio.

Muitas vezes é o uso habilidoso dos efeitos

secundários da rotação do hélice (side forces) que

nos permite realizar manobras complexas

11/06/2015

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André Kouzmine 79

PNA – Side Force Um propulsor, além de produzir um impulso na direção do eixo do

propulsor, produz também uma bastante apreciável força lateral

(side force) na popa. Esta side force deve ser sempre considerada, e

é frequentemente um fator determinante se uma manobra específica

pode ou não ser realizada.

Um hélice isolado profundamente imerso em

um grande corpo de água não vai sentir força

lateral apreciável na medida que gira. Todos os

componentes radiais do lift sobre as pás da

hélice irão se cancelar, e a única força será ao

longo do eixo da hélice.

André Kouzmine 80

PNA – Side Force

No caso de uma hélice usada em um navio real, no entanto, é consideravelmente diferente do presente caso ideal: O propulsor não está profundamente submerso, está imediatamente na vizinhança do corpo submerso do navio, e está rodeado pelas estruturas do navio como struts, shafts and rudders. O fluxo de água através do disco de hélice não é nem paralela ao eixo da hélice nem uniforme em intensidade. Em navios reais, side force é sempre presente com o girar do hélice.

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André Kouzmine 81

PNA – Side Force

André Kouzmine 82

PNA – Side Force

Devido a resistência frictional (skin friction – atrito) o navio arrasta com ele alguma quantidade de água quando se move.

Se medirmos a velocidade da following wake(esteira) em diversas distâncias do casco veremos que a velocidade da água relativa ao navio é muito pequena próxima ao casco, ou seja a água está sendo carregada com o navio.

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André Kouzmine 83

PNA – Boundary Layer

André Kouzmine 84

A alguma distância do casco, a velocidade relativa se aproxima da velocidade do navio (relativa). Podemos pegar um ponto arbitrário (como aquele onde a velocidade da following wake é 2% da velocidade do navio) como o limite da Boundary Layer e podemos assim examinar a espessura da frictional wake. A espessura da frictional wake é zero na proa e vai aumentando em direção a popa até chegar a vários pés em alguns casos. O efeito resultante é que um envelope de água imediatamente adjacente ao navio é dado um movimento a vante pela passagem do navio.


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André Kouzmine 85


André Kouzmine 86

PNA – Boundary Layer O propulsor, estando atrás do navio, tem que trabalhar nesta esteira. É como se o propulsor estivesse avançando através da água a uma velocidade menor que o navio. Assim se o navio se movendo a 15 nós tem uma following wake a 3 nós na vizinhança do propulsor, o propulsor estaria avançando a 12 nós relativos à água.

Na realidade, devido a forma do casco e apêndices, as velocidades na esteira podem variar muito de lugar para lugar. Atrás de bordas bruscas da estrutura a wake pode se mover para frente junto com o navio. A variação no padrão de wake pode causar forças assimétricas no propulsor.

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André Kouzmine 87


André Kouzmine 88


Quanto mais próximo do

casco maior a velocidade

da esteira

Típica esteira de um single-screw.A

velocidade relativa da wake a frente e a ré

do propulsor cai em alguns locais a 20%

da veloc do navio (e pode chegar a 80%).

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André Kouzmine 89

PNA – Side Force Além do movimento para a ré a

água tem um movimento para cima

e para dentro na vizinhança do

hélice (o movimento para dentro é

simétrico e pode ser

negligenciado, mas o movimento

para cima tem um efeito

importante sobre o comportamento

da hélice). Estes movimentos são

transmitidos para a água na

medida que ela fecha atrás da

popa.

André Kouzmine 90

PNA – Side Force É comum simplificar o estudo da ação do propulsor considerando uma seção

típica da pá. A velocidade da seção da pá relativa a água é resultante de dois

componentes:

Um componente a vante,

veloc Va, igual a veloc do navio

menos a veloc da esteira.

Um componente tangencial

devido a rotação do propulsor

igual a 2πrN (r=raio, N=rpm)

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André Kouzmine 91

PNA – Side Force A veloc relativa a seção da pá, Vo, é encontrada combinando os

componentes para a vante e rotacional. A inclinação da Vo com a face da

pá é o angulo de ataque.

O efeito da corrente

tocando a pá a este

angulo desenvolve o

lift and drag, e estas

forças podem ser

decompostas para o

impulso T e torque Q.

André Kouzmine 92

PNA – Side Force

Como uma seção típica gira ao redor do disco, ela encontra

áreas de esteira diferentes. A variação da Va na medida que a

veloc da wake varia irá cusar mudanças no angulo de ataque,

no T e no Q. Por isso o propulsor não vai produzir um impulso

estável nem absorver um torque uniforme.

Como resultado das variações durante a rotação, o

propulsor produz side forces além do impulso ao longo do eixo

do propulsor. A pá que está em cima, com uma esteria maior,

terá um angulo de ataque maior e gerará um maior impulso do

que a pá que está em baixo, por exemplo.

11/06/2015

47

André Kouzmine 93

PNA - Revisão

Hé

lice

• RPM

• Forças Radiais

• Descarga

• Perturbação Fluxo

Sid

e F

orc

e

• Submerso

• Estruturas

• Skin Friction

Cam

ad

a L

imite

• Envelope

• 2%

• Following Wake

• 20 a 80%

• Velocidade de avanço

André Kouzmine 94

PNA - Exercício

V) Um submarino dotado com apenas um propulsor, quando navegando isolado em grande profundidade e em mar aberto, não sofre ação apreciável, na sua popa, da força lateral gerada pela rotação do propulsor.

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PNA - Exercícios · I= Qf – Qi . 11/06/2015 8 André Kouzmine 15 Módulo PNA - Introdução...

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