Arquitetura Naval e Estabilidade

1

MARINHA DO BRASIL

DIRETORIA DE PORTOS E COSTAS

ENSINO PROFISSIONAL MARÍTIMO

ARQUITETURA NAVAL E ESTABILIDADE

(ANE)

1ª edição

Belém-PA

2009

2

© 2009 direitos reservados à Diretoria de Portos e Costas

Autor: CLC José Jacaúna Sales

Revisão Pedagógica: Erika Ferreira Pinheiro Guimarães Suzana

Revisão Ortográfica: Esmaelino Neves de Farias

Digitação/Diagramação: Roberto Ramos Smith

Coordenação Geral: CC. Maurício Cezar Josino de Castro e Souza

____________ exemplares

Diretoria de Portos e Costas

Rua Teófilo Otoni, no 4 – Centro

Rio de Janeiro, RJ

20090-070

http://www.dpc.mar.mil.br

[email protected]

Depósito legal na Biblioteca Nacional conforme Decreto no 1825, de 20 de dezembro de 1907

IMPRESSO NO BRASIL / PRINTED IN BRAZIL

3

SUMÁRIO

1.ESTRUTURA DE UMA EMBARCAÇÃO .................................................................................. 4

1.1 Principais peças estruturais .......................................................................................................... 4

1.2 subdivisões e aberturas do casco .............................................................................................. 13

1.3 acessórios do convés ................................................................................................................... 25

2. GEOMETRIA DE UMA EMBARCAÇÃO ............................................................................... 33

2.1 Dimensões lineares ...................................................................................................................... 33

2.2 dimensões volumétricas .............................................................................................................. 40

2.3 desenhos de linhas e planos ....................................................................................................... 45

3. CLASSIFICAÇÃO DAS EMBARCAÇÕES DE PESCA ......................................................... 50

3.1 Classificação das embarcações de pesca ................................................................................ 50

3.2 tipos de embarcações pesqueiras .............................................................................................. 51

3.3 sociedades classificadoras .......................................................................................................... 55

3.4 qualidades essenciais das embarcações .................................................................................. 56

3.5 esforços a que uma embarcação está sujeita .......................................................................... 57

4. ESTABILIDADE TRANSVERSAL ......................................................................................... 65

4.1 Teorema de arquimedes .............................................................................................................. 65

4.3 braços de momento de endireitamento e estados de equilíbrio da embarcação ............... 68

4.4 curvas hidrostáticas, tabela de dados hidrostáticos ................................................................ 73

4.5 efeitos da superfície livre ............................................................................................................. 78

4.6 desembarque, embarque e movimento vertical de pesos. ..................................................... 80

5. ESTABILIDADE LONGITUDINAL ......................................................................................... 83

5.1 – Características principais ......................................................................................................... 83

5.2 plano de compasso, TPC e MTC. .............................................................................................. 84

REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 88

4

1.ESTRUTURA DE UMA EMBARCAÇÃO 1.1 Principais peças estruturais

A estrutura do casco das embarcações é semelhante à armação de um esqueleto

com um forro exterior (chapeamento, nas embarcações metálicas, ou tabuado, nas

embarcações de madeira).

figura 11

figura 22

1 banco.agenciaoglobo.com.br

5

figura 3

LONGITUDINAIS

Vigas e chapas longitudinais – Contribuem, juntamente com o chapeamento

exterior do casco e o chapeamento do convés principal, para a resistência aos esforços

longitudinais que ocorrem quando, por exemplo, passa o cavado ou a crista de uma

vaga pelo meio da embarcação. As principais vigas longitudinais são:

a) quilha;

b) longarinas;

c) sicordas; e

d) trincaniz.

2 farm2.static.flickr.com

CHAPAS E BARRAS

A) Chapas, material basi-co da construção naval

B) Barras

C) Barras redondas sólidas

D) Meias barras redondas

E) Barras em L

F) Barra bulbosa

G)Barras com canal (C)

H) Barras Z

J) Barras H

K) Barras T

L) Barras T bulbosas

M) Chapas bulbosas

N) Ângulo invertido

O) Barras T invertido

6

Quilha - Peça disposta em todo o comprimento do casco no plano diametral e na

parte mais baixa da embarcação. Constitui a “espinha dorsal” e é a parte mais

importante da embarcação, qualquer que seja o seu tipo. Há 3 tipos de quilha; figura 4:

a) de chapa plana;

b) quilha barra; e

c) quilha duto.

figura 4

Longarinas – Peças colocadas de proa a popa, na parte interna das cavernas,

ligando-as entre si; figura 5:

figura 5

7

Sicordas – Peças colocadas de proa a popa num convés ou numa coberta, ligando

os vaus entre si; figura 6:

figura 6

Trincaniz – Fiada de chapas mais próxima ao costado, em cada convés,

usualmente de maior espessura que as demais, e ligando os vaus entre si e às

cavernas; figura 7:

figura 7

TRANSVERSAIS

8

Vigas e chapas transversais – Além de darem forma exterior ao casco, resistem,

juntamente com as anteparas estruturais, à tendência de deformação do casco por

ação dos esforços transversais. São as seguintes:

a) cavernas; e

b) vaus.

Cavernas – Peças curvas que se fixam na quilha em direção perpendicular a ela e

que servem para dar forma ao casco e sustentar o chapeamento exterior.

Caverna gigante – É uma caverna reforçada. Caverna mestra é a caverna situada

na seção mestra.

Cavername – É o conjunto das cavernas no casco. O intervalo entre duas cavernas

contíguas, medido de centro a centro, chama-se espaçamento.

Os braços das cavernas acima do bojo chamam-se balizas; figuras 8 e 9.

figura 8

9

figura 9

Vaus – Vigas colocadas de BE a BB em cada caverna, servindo para sustentar os

chapeamentos dos conveses e das cobertas, e também para atracar entre si as balizas

das cavernas; os vaus tomam o nome do pavimento que sustentam; figuras 9, 10 e 11:

10

figura 10

figura 11

11

figura 12

DE SUPORTE

Pés-de-carneiro – Colunas suportando os vaus para aumentar a rigidez da

estrutura, quando o espaço entre as anteparas estruturais é grande, ou para distribuir

um esforço local por uma extensão maior do casco. Os pés-de-carneiro tomam o nome

da coberta em que se assentam; figuras 13 e 14:

figura 13

12

figura 14

CHAPEAMENTO

Chapeamento é o conjunto de chapas que compõem um revestimento ou uma sub-

divisão qualquer do casco das embarcações metálicas, cuja variedade temos a seguir;

figura 15:

Chapeamento do costado – Sua função principal é constituir um revestimento

externo impermeável à água, mas é também uma parte importante da estrutura,

contribuindo para a resistência do casco aos esforços longitudinais. As fiadas mais

importantes do chapeamento exterior são: a da cinta, a do bojo e a do resbordo (chapa

colocada no contorno das aberturas do costado ou em outro chapeamento resistente).

Chapeamento do convés e das cobertas – Dividem o espaço interior do casco em

certo número de pavimentos, permitindo a utilização adequada desses espaços. Além

disto, eles também contribuem para a resistência da estrutura da embarcação no

sentido longitudinal; sob este aspecto o pavimento resistente convés, é o mais

importante pavimento, se bem que as cobertas também contribuam, em menor

extensão, para a resistência longitudinal do casco..

13

Chapeamento interior do fundo – Constitui o teto do duplo-fundo e, além de ser

um revestimento estanque, contribui, com as demais peças de estrutura do duplo-

fundo, para a resistência longitudinal.

figura 15

1.2 subdivisões e aberturas do casco Anteparas – Separações verticais que subdividem em compartimentos os espaços

internos do casco em cada convés. Também concorrem para manter a forma e

aumentar a resistência do casco. Citando-as:

a) antepara estanque;

b) antepara de colisão;

c) antepara transversal;

e) antepara diametral;

f) antepara longitudinal; e

g) antepara parcial.

CChhaappeeaammaannttoo ddoo ccoonnvvééss..

CChhaappeeaammeennttoo ddaa ccoobbeerrttaa.. CChhaappeeaammeennttoo ddoo ccoossttaaddoo..

CChhaappeeaammeennttoo ddaa aanntteeppaarraa..

CChhaappeeaammeennttoo ddoo ffuunnddoo iinntteerrnnoo

CChhaappeeaammeennttoo ddoo ffuunnddoo eexxtteerrnnoo

CChhaappeeaammeennttoo ddoo bboojjoo..

CChhaappeeaammeennttoo ddaa cciinnttaa

14

Antepara estanque é uma antepara reforçada e impermeável (não permite

passagem de água).

Antepara de colisão é a primeira antepara transversal estanque a contar da proa.

Nas embarcações mercantes a antepara que separa o pique tanque de vante.

Antepara transversal é a contida num plano vertical transversal da embarcação,

estendendo-se ou não de um bordo a outro.

Antepara diametral é a contida no plano diametral, a que passa pelo plano vertical

que contem a quilha.

Antepara longitudinal ou lateral é a que se estende ao longo de um plano vertical

longitudinal a boreste ou bombordo do plano diametral.

Antepara parcial é a que se estende apenas em uma parte de um compartimento

ou tanque. Atua como um reforço à estrutura.

SUBDIVISÕES

CONVÉS PRINCIPAL – Primeiro pavimento contínuo de proa a popa, contando de

cima para baixo, total ou parcialmente descoberto.

A parte de proa do convés principal é chamada de CONVÉS A VANTE.

A parte da meia-nau é chamada de CONVÉS A MEIA-NAU.

A parte de popa é chamada de TOLDA.

15

figura 16

Um convés parcial na proa, acima do convés principal, é chamado de CONVÉS DO

CASTELO.

Um convés parcial na popa, acima do convés principal, será o CONVÉS DO

TOMBADILHO.

Um convés parcial a meia-nau, acima do convés principal, CONVÉS SUPERIOR.

Um convés acima do convés do castelo, do convés do tombadilho ou do convés

superior, CONVÉS DA SUPERESTRUTURA.

figura 17

COBERTA: são os conveses abaixo do convés principal.

16

Considerando o convés principal o primeiro, as cobertas são numeradas em ordem

crescente de cima para baixo como segunda, terceira, etc.

PORÃO:- É o compartimento estanque onde se acondiciona a carga.

Os porões são numerados seguidamente de vante para ré, e são forrados por tábuas

que se chamam sarretas (nos lados) e cobros (no fundo).

figura 18

Quando a superestrutura tem mais de um pavimento, estes podem ser designados

de acordo com a sua utilização principal. Assim temos: convés do tijupá, convés do

passadiço, convés das baleeiras etc.

O pavimento mais elevado toma o nome TIJUPÁ.

O pavimento imediatamente abaixo deste, dispondo de uma ponte na direção de BB

a BE, de onde o comandante dirige a manobra, chama-se PASSADIÇO; nele ficam

usualmente a casa do leme, os camarins de navegação e de rádio.

figura 19

17

O pavimento mais elevado de qualquer outra superestrutura, e de modo geral

qualquer pavimento parcial elevado e descoberto, chama-se PLATAFORMA.

CONVÉS CORRIDO é um convés principal, sem estruturas que se estendam de um

a outro bordo; figura 20:

figura 203

TANQUE – Compartimento estanque reservado para carga, água, combustível ou

qualquer outro líquido, ou carga de gás liquefeito. Pode ser constituído por uma

subdivisão da estrutura do casco, como os tanques do duplo-fundo, tanques de lastro

etc., ou ser independente da estrutura e instalado em suportes especiais; figuras 21, 22

e 23.

a) tanque de carga;

b) tanques de lastro;

c) tanques de combustível; e

3 www.mascotchristianfellowship.com/

18

d) tanque de água doce etc.

figura 21

figura 22

Coferdam, espaço vazio – Espaço entre duas anteparas transversais próximas

uma da outra, que tem por fim servir como isolante entre um tanque de óleo e um

tanque de água, um compartimento de máquinas ou de caldeiras etc.; figuras 23 e 24:

19

figura 23

figura 24

PAIÓIS – Compartimentos onde são guardados mantimentos, sobressalentes ou

material de consumo etc. O paiol onde são guardados o poleame e o massame da

embarcação toma o nome de PAIOL DO MESTRE.

CCOOFFEERRDDAAMM –– EESSPPAAÇÇOO VVAAZZIIOO TTAANNQQUUEE

20

Túnel do eixo – Conduto de chapa de dimensões suficientes para a passagem de

um homem, e no interior do qual ficam alojadas as seções do eixo propulsor desde a

praça de máquinas até a bucha do eixo; o túnel do eixo deve ser estanque; figura 25:

figura 25

ABERTURAS

Escotilhas – Aberturas geralmente retangulares, feitas no convés e nas cobertas, para passagem de carga; figura 26:

figura 26

´

21

Escotilhão (agulheiro) – Nome dado a uma abertura feita em um convés. É de

dimensões menores que uma escotilha e se destina à passagem do pessoal: figura 27:

figura 27

Portas de visita – Portas de chapa, que fecham as aberturas circulares ou elípticas

praticadas no teto do duplo-fundo ou em qualquer tanque; figura 28:

figura 28

22

Portas estanques – Portas de fechamento estanque, que estabelecem ou

interceptam as comunicações através das anteparas estanques; figura 29:

figura 29

Vigias – Abertura no costado ou na antepara de uma superestrutura, de forma

circular, para iluminar e ventilar um compartimento. As vigias são guarnecidas de gola

de metal na qual se fixam suas tampas; figura 30:

figura 30

Olho de boi – Abertura no convés ou numa antepara, fechada com vidro grosso, para dar claridade a um compartimento; figura 31:

figura 31

VIGIAVIGIA

23

Gateiras – Aberturas feitas no convés, por onde as amarras passam para o paiol;

figura 32:

figura 32

Escovém – Cada um dos tubos ou mangas de ferro por onde gurnem as amarras

da embarcação, do convés para o costado; figura 33:

figura 33

24

Embornal e saída de água – Abertura para escoamento das águas de baldeação

ou da chuva, feita geralmente no trincaniz de um convés ou uma cobertura acima da

linha-d’água, e comunicando-se com uma dala; assim as águas não sujam o costado

do embarcação. Algumas vezes os embornais do convés são feitos. na borda, junto ao

trincaniz; figura 34:

figura 34

Portaló – Abertura feita na borda, ou passagem nas balaustradas, ou, ainda,

aberturas nos costados das embarcações de grande porte, por onde o pessoal entra e

sai da embarcação, ou por onde passa a carga leve. Há um portaló de BB e um portaló

de BE; figura 35:

figura 35

25

Rampa – Dispositivos articulados situados nos bordos, na popa e/ou proa para desembarque/embarque de carga rodada; figura 36

figura 36

1.3 acessórios do convés

BORDA FALSA – Estrutura de chapas que guarnece a borda do convés das

embarcações; figura 37:

figura 37

26

BALAUSTRADA – Estrutura tubular que guarnece a borda do convés das embarcações; figura 38:

figura 38

Tamanca – Peça de ferro ou de outro metal, com gorne e roldana, fixada no convés

ou na borda, para passagem dos cabos de amarração das embarcações; figura 39:

figura 39

Cabeços – Colunas de ferro, de pequena altura, montadas na maioria das vezes

aos pares e colocadas geralmente junto à amurada ou às balaustradas; servem para

dar volta às espias e cabos de reboque. No cais, para amarração das embarcações, os

cabeços não são montados aos pares; figura 40:

27

figura 40

Buzina – Peças de forma elíptica de ferro ou outro metal, fixadas na borda, para

servirem de guia aos cabos de amarração das embarcações. Onde for possível, a

buzina será aberta na parte superior a fim de possibilitar gurnir o cabo pelo seio; figuras

41 e 42:

BUZINA

Figura 41

figura 42

Jazentes – Chapas fortes, cantoneiras, ou peças de fundição, onde assenta

qualquer máquina, peça ou aparelho auxiliar da embarcação; figura 41:

JAZENTE

BUZINA ABERTA BUZINA FECHADA

28

Olhal – É um anel de metal; pode ter haste, e é aparafusado, cravado ou soldado

no convés no costado, ou em qualquer parte do casco, para nele ser engatado um

aparelho ou amarrado um cabo; figura 43:

OLHAL

figura 43

Cunho – Peça de metal, em forma de bigorna, que se fixa nas amuradas da

embarcação, nos turcos, ou nos lugares por onde possam passar os cabos de laborar,

para dar volta neles; figura 44:

figura 44

Retorno – Qualquer peça que serve para mudar a direção de um cabo sem permitir

atrito forte; figura 45:

figura 45

De parafuso Para 2 estais Para 1 estai Comum soldado

29

Arganéu – É um olhal tendo no anel uma argola móvel, que pode ser circular ou

triangular; figura 46:

figura 46

Malagueta – Pino de metal ou madeira que se prende verticalmente num mastro,

numa antepara, num turco etc. a fim de se dar volta aos cabos; figura 47:

figura 47

Gaiúta – Armação de ferro ou de outro metal, tendo abas envidraçadas, que

cobrem as escotilhas destinadas à entrada de ar e luz para os compartimentos.

Também se chama albóio; figura 48:

figura 48

Turcos – São equipamentos destinados a arriar e içar os botes salva-vidas

(baleeiras). Os turcos são quase sempre aparelhados aos pares, servindo apenas às

embarcações que neles moram; somente as chalanas e botes pequenos podem ser

manobrados por um turco singelo. As lanças e os guindastes podem servir a todas as

embarcações que moram em picadeiros próximos; figura 49:

Arganéu Anel

30

Figura 494

Tipos de turcos

a) comuns;

b) de rebater;

c) quadrantal;

d) rolante; e

e) articulados por gravidade.

Sarilho – Tambor horizontal manobrado à mão, no qual dão volta as espias para se

conservarem colhidas e bem acondicionadas: figura 50:

4 www.webasas.com.br

31

figura 50

Mastro – Peça de madeira ou de ferro, colocada no plano diametral, em direção

vertical ou um pouco inclinada para a ré, que se arvora nas embarcações; serve para

nela serem envergadas as velas nas embarcações de vela ou para aguentar as vergas,

antenas, luzes indicadoras de posição ou de marcha, nas embarcações de propulsão

mecânica, e diversos outros acessórios conforme o tipo da embarcação. Faz parte do

aparelho da embarcação; figura 51:

Pau da bandeira – Mastro pequeno colocado no painel de popa das embarcações,

onde se iça a Bandeira Nacional. Ela só é içada no pau da bandeira enquanto a

embarcação estiver fundeada ou atracada; figura 51:

32

figura 515

5 www.freefoto.com

MMAASSTTRROOSS PPAAUU DDAA BBAANNDDEEIIRRAA

33

2. GEOMETRIA DE UMA EMBARCAÇÃO 2.1 Dimensões lineares COMPRIMENTO (Convenção Internacional das Linhas de Carga 1966, Protocolo de

1988 e emendas de 2003) – Deve ser igual a 96% do comprimento da linha d´água a

85% do pontal moldado ou igual ao comprimento que vai do ponto em que a linha

d´água corta o contorno de proa até o eixo da madre do leme, o que for maior; figura

52:

figura 52

LINHAS

a) de centro (CL);

b) de base moldada (BL); e

c) de flutuação (WL).

LINHA DE CENTRO (CL)

É a linha determinada pela interseção do plano diametral com qualquer plano

horizontal ou vertical transversal; figura 53:

figura 53

34

LINHA DE BASE MOLDADA OU LINHA DE CONSTRUÇÃO (BL)

É a linha determinada pela interseção do plano de base moldada com o plano

diametral e também com qualquer plano vertical transversal; figura 54:

figura 54

LINHA DE FLUTUAÇÃO OU LINHA D’ÁGUA (WL)

É a linha do casco que separa a superfície seca da superfície molhada, supondo a

embarcação flutuando em águas tranquilas ou ainda, a interseção do casco com o

plano da linha d’água; figura 55:

figura 55

PERPENDICULARES

São retas perpendiculares contidas no plano diametral e traçadas em pontos

específicos (a de vante e a de ré nas extremidades do comprimento L – definido pela

Convenção Internacional de Linhas de Carga).

a) perpendicular de vante (FP)

b) perpendicular de re (AP)

c) perpendicular de meia nau (MP )

35

PERPENDICULAR DE VANTE (FP) – Situada na extremidade de vante do

comprimento “L” prescrito pela Convenção Internacional de Linhas de carga 1966,

Protocolo 1988 e emendas 2003; figura 56:

figura 56

PERPENDICULAR DE RÉ (AP) – Na extremidade de ré do comprimento “L”

prescrito pela Convenção Internacional das Linhas de Carga 1966, Protocolo 1988 e

Emendas de 2003; figura 57:

figura 57

PERPENDICULAR DE MEIA NAU (MP) – Conhecida também como linha da

“aranha”, assinala a perpendicular de meia nau e se localiza no ponto que corresponde

à metade do comprimento entre as perpendiculares de vante e de ré,

LLiinnhhaa dd’’áágguuaa ddaa ccoonnvveennççããoo

FFPP

WW LL

36

consequentemente, ponto que se encontra na seção transversal de meio nau e que

determina a “caverna mestra”; figura 58:

figura 58

COMPRIMENTOS (L)

ENTRE PERPENDICULARES (LBP) – É a distância entre a perpendicular de vante

e a perpendicular de ré; figura 59:

figura 59

TOTAL OU COMPRIMENTO DE RODA A RODA (LOA) – Vai da parte mais saliente da proa até a mais saliente da popa; figura 60:

FFPP AAPP

LLiinnhhaa dd’’áágguuaa ddaa ccoonnvveennççããoo

MMPP

dd dd

W

37

figura 60

BOCA (B)

Largura da embarcação em qualquer ponto.

BOCA MOLDADA (Bmld) – É a maior largura do casco medida na seção mestra

entre as superfícies internas do chapeamento (forro) do casco.

BOCA EXTREMA (Bmax) – Maior largura do casco, medida entre as superfícies

extremas do chapeamento externo (inclusive o verdugo).

PONTAL MOLDADO (Dmld) – Distância vertical da quilha ao convés principal pela

parte interna do chapeamento, medida sobre o plano diametral e a meio embarcação.

CALADO (TK)

Distância entre o ponto mais baixo da embarcação e o plano da linha d’água.

Amplitude vertical da parte imersa da embarcação. Na proa (calado de proa - TKF), na

popa (calado de popa - TKA) e a meia nau (TKR). A semi-soma dos calados de proa e

popa se denomina de calado médio (TKM) .

38

figura 61

CALADOS NAS MARCAS – Nos cálculos de estabilidade os valores dos calados

na proa e na popa devem ser lidos nas respectivas perpendiculares (de vante e de ré),

entretanto devido o formato aerodinâmico da proa e da popa nem sempre as marcas

encontram-se nas perpendiculares (calado lido na marca de proa = TKFR; calado lido na

marca de ré = TKAR).

figura 62

CALADO MOLDADO (TKmld) – Distância vertical entre o ponto mais baixo da

superfície moldada e o plano da linha d’água.

CALADO MÁXIMO (TKmax) – Calado até o qual uma embarcação pode ser

carregada.

FFPP AAPP

MMAARRCCAASS DDEE CCAALLAADDOOSS

Calado lido na marca da seção mestra (TKR)

MMPP

CCaallaaddoo lliiddoo nnaa mmaarrccaa ddee ccaallaaddoo ddee vvaannttee ((TTKKFFRR)) CCaallaaddoo lliiddoo nnaa mmaarrccaa ddee ccaallaaddoo ddee rréé((TTKKAARR))

C L

BBooccaa mmoollddaaddaa

BBooccaa mmááxxiimmaa

PPOONNTTAALL

LLiinnhhaa ddee fflluuttuuaaççããoo

CCaallaaddoo mmoollddaaddoo

CCaallaaddoo mmááxxiimmoo

C L

BB LL

TTaannggeennttee

39

CALADO AÉREO (Ta) – Distância vertical da linha de flutuação (WL – linha d’água)

até um ponto convencionado das obras mortas; figura 63.

figura 63

COMPASSO (t) – Inclinação longitudinal da embarcação medida pela diferença

entre os calados de proa e popa; figuras 64 – 66:

figura 64

Quando a embarcação está com os calados de proa e popa iguais, diz-se que está

em águas parelhas. Compasso = 0.

TTKKAA == TTKKRR == TTKKFF

WW

BB

LL

LL

40

figura 65

Quando o calado de vante é maior que o de ré a embarcação está “embicada” ou

“abicada” ou compassada pela proa. Por convenção compasso negativo.

figura 66

Quando o calado de ré for maior a embarcação está compassada pela popa ou

“derrabada”. Por convenção compasso positivo.

2.2 dimensões volumétricas

CARENA E VOLUME DE CARENA (VC) - É a área submersa do costado da embarcação. Ao volume submerso chamamos de volume da carena: figura 67.

figura 67

WW BB

LL

LL

TTKKAA << TTKKRR << TTKKFF

tt

WW

BB

LL LL

TTKKAA >> TTKK >> TTKKFF

tt

tt == TTKKAA –– TTKKFF

tt == TTKKAA –– TTKKFF

41

OBRAS MORTAS E OBRAS VIVAS – Obras mortas é a região do costado que envolve o volume estanque da embarcação acima da linha d’água, e obras vivas é a região do costado que envolve o volume compreendido entre a linha d’água e a quilha; é a região do volume submerso; figura 68:

figura 68

BORDA LIVRE – Chama-se de borda livre, ou altura da obra morta do costado, a

distância entre a linha d’água e a linha do convés principal (convés estanque). Assim

sendo, uma embarcação em lastro ou sem carga tem uma borda livre maior que uma

embarcação em plena carga e não há dúvida que as ondas invadem mais ou menos o

convés de acordo com o valor da borda livre; figura 69:

figura 69

ARQUEAÇÃO, TONELAGEM, DESLOCAMENTO E PORTE

ARQUEAÇÃO DE UMA EMBARCAÇÃO – É um número fiscal adimensional no

qual as autoridades portuárias nacionais e internacionais se baseiam para cobrar taxas

de serviços.

Classifica-se em:

a) arqueação bruta (AB);

b) arqueação líquida (AL).

ARQUEAÇÃO BRUTA (AB) – É a expressão do tamanho total da embarcação; é,

portanto, função do volume de todos os espaços fechados.

42

Da arqueação bruta dependem:

a) as dotações regulamentares e Títulos facultativos;

b) as normas para construção;

c) os direitos de docagem;

d) as limitação da capacidade de construir e armar;

e) as tarifas de praticagem;

ARQUEÇÃO LÍQUIDA (AL) – Significa a capacidade útil da embarcação. Portanto,

é função do volume de todos os espaços fechados destinados ao transporte de carga,

do número de passageiros transportados, do local onde serão transportados os

passageiros, da relação calado/pontal e da arqueação bruta.

Da arqueação líquida dependem:

a) os direitos portuários;

b) as estatísticas de navegação;

c) os direitos de passagem por canal.

TONELAGEM – Como foi dito acima a arqueação é função do volume, entretanto a

ela se atribui “erradamente”, por tradição, o nome de “tonelagem de arqueação” o

que causava uma ligeira confusão quando lhe era dada como complemento a unidade

“toneladas – tons”, hoje suprimida, é, como definido anteriormente, um número fiscal

adimensional.

DESLOCAMENTO – É o peso da embarcação (é o peso da água deslocada: ∆ =

∇⋅δ). Varia de um deslocamento leve a um deslocamento máximo ou a plena carga.

figura 70 (embarcação pronta na carreira - estaleiro)

43

DESLOCAMENTO LEVE – É o deslocamento da embarcação pronta e completa,

mas sem carga, combustível, água, passageiros, tripulantes, rancho etc.; figura 71:

figura 71 (embarcação pronto após lançamento – deslocamento leve)

DESLOCAMENTO A PLENA CARGA – Deslocamento leve mais: tripulação,

pertences, água potável, combustível, carga etc.; figura 72:

figura 72

PORTE

PORTE BRUTO MÁXIMO (PBM); é a diferença entre o deslocamento máximo na

linha de carga considerada e o deslocamento leve.

PESO MORTO (DEADWEIGHT - DW) – É Também chamado de Porte e a

diferença entre deslocamento de qualquer calado e deslocamento leve. É o peso da

carga, sobressalentes, gêneros, lastro, água doce, combustível, tripulação, passageiros

e pertences.

PORTE LÍQUIDO (PL) – É a parte do porte utilizável comercialmente. É a

capacidade de carga e de passageiros, em peso, que a embarcação pode transportar

em determinada viagem.

44

PORTE COMERCIAL (PC) – É o que falta em peso, numa dada ocasião, para o

embarcação completar seu porte Bruto.

PORTE OPERACIONAL (PO) - É o peso de todos os elementos a serem supridos

à embarcação para que ela possa operar numa determinada linha.

figura 73

LL

DESLOCAMENTO LEVE (DESLOCAMENTO LEVE (∆∆∆∆∆∆∆∆L)L)

DESLOCAMENTO MDESLOCAMENTO MÁÁXIMO (XIMO (∆∆∆∆∆∆∆∆))P

OR

TE

BR

UT

O M

PO

RT

E B

RU

TO

MÁÁ

XIM

O (

TP

B)

XIM

O (

TP

B)

WW LL

WW LL

PORTE OPERACIONAL (TPO)PORTE OPERACIONAL (TPO)

PO

RT

E L

PO

RT

E L

ÍÍ QU

IDO

(T

PL

car

ga)

QU

IDO

(T

PL

car

ga)

WW LL

DW

DW

PORTE OU PESO MORTO (DW)PORTE OU PESO MORTO (DW)

PO

RT

E

PO

RT

E

CO

ME

RC

IC

OM

ER

CI ÁÁ

VE

L (

PC

)V

EL

(P

C)

RESUMORESUMO

WWTFTFFF

WNAWNA

SSWW

TTTFTFFF

WNAWNA

SSWW

TFTFFF

WNAWNA

SSWW

TT

8080

11

2020

4040

6060

8080

22

2020

4040

6060

8080

33

2020

4040

6060

8080

44

2020

4040

6060

8080

55

8080

11

2020

4040

6060

8080

22

2020

4040

6060

8080

33

2020

4040

6060

8080

44

2020

4040

6060

8080

55

CombustCombustíível, vel, áágua, gua, ranran--chocho, tripula, tripulaçção, ão, etcetc

CARGACARGA

PO

PO

45

2.3 desenhos de linhas e planos

PLANOS DE REFERÊNCIAS

figura 746

UMA EMBARCAÇÃO FLUTUANDO POSSUI NECESSARIAMENTE 4 PLANOS DE

REFERÊNCIA

Consideremos os eixos de coordenadas x, y e z (três dimensões). E, quando

flutuando:

figura 75

6 Arranjo geral N/T CHUY / MERITY –TRANSPORTES FLUVIAIS E MARÍTIMOS- FLUMAR

46

PLANOS DE REFERÊNCIAS DE UMA EMBARCAÇÃO

a) de base moldada;

b) transversal de meia nau;

c) diametral (longitudinal); e

d) flutuação.

PLANO DE BASE MOLDADA – Ou simplesmente Plano de Base – Plano horizontal tangente a parte inferior da superfície moldada (tangente a quilha por dentro da embarcação) e ponto de origem das cotas (distâncias verticais acima da quilha) de todos os elementos estudados em estabilidade; figura 76:

figura 76

PLANO TRANSVERSAL DE MEIA NAU – Plano vertical transversal, localizado a meio comprimento da embarcação (na metade do comprimento entre perpendiculares;

Plano de base moldada

47

caverna mestra, onde se encontra o elemento aranha), dividindo-a em duas partes: corpo de proa e corpo de popa (é uma das origens das medidas de distâncias horizontais longitudinais); figura 77:

figura 77

PLANO DIAMETRAL – Plano vertical que, passando pelo eixo da quilha, divide a embarcação em boreste e bombordo. É o único de simetria e origem das distâncias horizontais transversais chamadas de afastamento; figura 78:

figura 78

48

PLANO DE FLUTUAÇÃO OU PLANO DA LINHA D’ÁGUA – É o plano horizontal que coincide com a superfície da linha d’água onde a embarcação flutua. Plano que contem a superfície da água onde a embarcação flutua e determina o perfil da “linha d’água”, base superior da medição dos calados; figura 79

figura 79

RESUMO

figura 80

Linha d’água

Linha d’água

49

PLANO DE LINHAS, DE BALIZAS E DE PERFIL

figura 81

50

3. CLASSIFICAÇÃO DAS EMBARCAÇÕES DE PESCA 3.1 Classificação das embarcações de pesca

a) Esportiva

b) artesanal

de interior

c) industrial costeira

oceânica

TIPO:

a) de fundo

b) de meia água

c) de superfície

MÉTODO:

a) de arrasto

b) de espinhel

c) de cerco

d) de arpão

figura 827 figura 838

7 ec.europa.eu/fisheries/images/

8 www.projetoalbatroz.org.br/images/ameacas/pes

AArrrraassttoo ((ffuunnddoo)) EEssppiinnhheell ((mmeeiiaa áágguuaa))

51

A PESCA INDUSTRIAL, por estar associada principalmente à pesca oceânica e,

por vezes, à costeira, utiliza embarcações de grandes dimensões e redes potentes na

captura de peixes. Para esse fim, estas embarcações possuem equipamentos e

instalações necessárias para o preparo, congelamento e conservação do pescado.

São utilizados ecossondas para localização de cardumes e técnicas modernas de

cerco e de arrasto.

Paralelamente à pesca industrial, sobrevive a pesca artesanal, que utiliza redes de

pequeno porte, espinhéis, tarrafas e redes de espera e se destina principalmente à

subsistência de pequenas colônias de pescadores em regiões ribeirinhas e litorâneas.

Nos últimos anos, na demanda de pescado e também de maior produtividade, a

aquicultura tem se destacado no mercado nacional pela criação de tilápias em grande

escala. A produção abrange desde pequenos açudes até sofisticadas estações de

criação em tanques-rede de grandes concentrações.

3.2 tipos de embarcações pesqueiras


9 www.amasa.com.br/barco.jpg

10 www.digitalphoto.pl/pt/fotografias

52




11

coimbraenossa.blogspot.com 12

www.biggameclube-portugal.com 13

www.ip.dgpa.min-agricultura.pt 14

picasaweb.google.com 15

www.digitalphoto.pl/pt/fotografias 16

www.digitalphoto.pl

PPeessccaa ddoo aattuumm

53


A embarcação fábrica é uma embarcação de pesca industrial de grandes

dimensões (normalmente com mais de 30 metros de comprimento total) com

capacidade para processar (transformar) e conservar o pescado. Estes navios podem

efetuar campanhas de pesca de vários meses sem regressar ao porto-base19.

Embarcação fábrica

figura 9420

As embarcações fábrica são normalmente especializadas na utilização de um

desses métodos de pesca:

17

ajudandonatureza.blogspot.com 18

www.greenpeace.org.br 19

Wikipédia, a enciclopédia livre. 20

www.caxplan.com.br

EEMMBBAARRCCAAÇÇÃÃOO FFÁÁBBRRIICCAA BBAALLEEEEIIRROO JJAAPPOONNEESS

54

a) podem ser palangreiros (aparelho de pesca semelhante a um espinhel) ou

cercadores de atum;

b) podem ser arrastões (rede de pesca que se arrasta no fundo); e

c) podem usar redes emalhar, embora este método com redes de grandes

dimensões esteja banido na maioria dos países.

Grande embarcação fábrica alemã

figura 9521

figura 9622 21

pt.wikipedia.org/wiki/Embarcação

55

3.3 sociedades classificadoras

O que são Sociedades Classificadoras? São pessoas jurídicas de direito privado,

empresas particulares independentes de armadores, operadores ou governos, de

reconhecimento internacional, cuja principal finalidade é dar aos

armadores/afretadores, aos seguradores, seja do casco ou do transporte marítimo, e às

autoridades governamentais um veredicto sobre o estado geral da embarcação. Para

isso, desenvolvem regulamentos, procedimentos e métodos para estabelecer a

resistência da construção das embarcações, o dimensionamento, os arranjos

estruturais, os equipamentos marítimos (inclusive máquinas e caldeiras) e as condições

de navegabilidade das embarcações mercantes, além de manter, durante a vida da

embarcação, uma rotina de vistorias periódicas.

• Os regulamentos das Sociedades Classificadoras são permanentemente

atualizados em conformidade com as Convenções Marítimas Internacionais e

baseiam-se, principalmente, na experiência e investigação.

• As Sociedades Classificadoras mantêm um registro permanente das

embarcações locadas em diversas categorias, de acordo com o objetivo para o

qual foi construída, permitindo um julgamento efetivo dos riscos operacionais

que cada uma delas pode representar considerando sua resistência e suas

condições de navegabilidade. A essas categorias as Sociedades Classificadoras

chamam de “classe”.

22

marazul.freehostia.com

56

Principais Sociedades Classificadoras em operação no Brasil:

�1828 – Bureau Veritas (fundada na Bélgica em 1828 e estabelecida na França desde

1832 – sede em Paris);

� 1834 – Lloyd’s Register of Shipping (inglesa – sede em Londres);

� 1861 – Registro Italiano Navale – RINA (italiana – sede em Gênova);

� 1862 – American Bureau of Shipping (Americana – sede em New York);

� 1864 – Det Norks Veritas (norueguesa – sede em Oslo);

� 1867 – Germanish Lloyd (alemã – sede em Hamburgo);

� 1899 – Nipon Kaiji Kiokay (japonesa – sede em Tóquio);

� Sociedade Classificadora Bureau Colombo LTDA-BC (brasileira – sede no Rio de

Janeiro).

As iniciais da Sociedade Classificadora encontram-se gravadas na “MARCA

DO SEGURO”.

3.4 qualidades essenciais das embarcações

CONDIÇÕES GERAIS QUE UMA EMBARCAÇÃO DEVE POSSUIR

1 Solidez

2 Flutuabilidade

3 Estabilidade

4 Estanquidade

5 Evolução

6 Estiva

7 Consumo

8 Velocidade

SOLIDEZ – Propriedade que a estrutura da embarcação deve possuir para suportar

os esforços a que é submetida

FLUTUABILIDADE – Propriedade para manter-se flutuando e que, submersa até

sua linha de carga máxima, mantenha fora d’água um volume suficientemente seguro

para navegar em qualquer condição de tempo.

57

ESTABILIDADE – Propriedade pela qual, afastada de sua posição de equilíbrio

pela ação de forças externas, como a do vento ou das ondas, retorne a sua posição

primitiva quando cessadas essas forças.

ESTANQUIDADE – Propriedade pela qual a embarcação é impermeável a água

devido as condições das estruturas do casco não permitirem a penetração de água.

EVOLUÇÃO – Propriedade que tem a embarcação de obedecer ao comando do

timão para manobrar no mínimo espaço e tempo possível.

ESTIVA – É necessário dispor de um sistema de carga/descarga rápido e eficiente

a fim de permanecer o mínimo de tempo no porto, e que os porões e/ou tanques

reúnam boas condições de estivagem da carga.

CONSUMO – O consumo diário de combustível não deve ser excessivo. Toda

economia neste aspecto redunda em benefício dos armadores e é um importante fator

de competição no mercado.

VELOCIDADE – As máquinas devem imprimir à embarcação a rapidez necessária

com o menor consumo, já que com um bom rendimento de velocidade pode aumentar

o número de viagens e, com isso, aumentar o rendimento econômico. Alem disso o

casco deve ter uma conformação aerodinâmica tal que ofereça uma resistência mínima

à propulsão.

3.5 esforços a que uma embarcação está sujeita INTRODUÇÃO

Os detalhes da construção das embarcações modernas variam consideravelmente

em relação ao tamanho e tipo.


23

Rebocador Tangará da Petrobras

58

ESFORÇOS

Porém todas com uma estrutura de casco que esteja de acordo com as resistências

que devem apresentar aos esforços a que são submetidas, que são:

a) esforços longitudinais;

b) esforços transversais;

c) esforços localizados; e

d) esforços de impacto.

figura 95

figura 96

24

caaq2006.blogspot.com

59

figura 97

RESISTÊNCIA DO CASCO

A estrutura de uma embarcação está sujeita, durante sua vida útil, a várias cargas.

É conveniente dividir as cargas que agem na estrutura de embarcação em quatro

categorias como segue:

a) cargas estáticas;

b) cargas dinâmicas; e

c) cargas de impacto.

Essas categorias são em parte baseadas na natureza da carga e em parte na

natureza da resposta da embarcação.

CARGAS ESTÁTICAS

Que variam somente quando o peso total da embarcação se altera como resultado

de operações de carga/descarga, consumo de combustível ou modificações na

estrutura do casco. São variantes:

1) peso da embarcação e seus conteúdos (que variam ao longo do seu

comprimento).

2) componentes do empuxo quando parado ou quando em movimento.

3) cargas concentradas causadas em docagens e encalhes.

60

CARGAS DINÂMICAS

São chamadas de cargas dinâmicas por serem originadas principalmente na ação

das ondas no casco da embarcação em movimento e, portanto, variam sempre com o

tempo.

CARGAS DE IMPACTO

Cargas resultantes das batidas ou impacto das ondas na proa nos bordos e em

outras partes da estrutura do casco, incluindo os efeitos da água no convés.

A ação mútua entre uma força externa aplicada a um corpo e a reação deste para

preservar sua posição relativa está intimamente ligada em como e onde a força externa

é aplicada.

OS SEIS MOVIMENTOS DE UMA EMBARCAÇÃO

Não se pode prever exatamente qual será o comportamento de uma embarcação

quando exposta aos efeitos das forças do vento e sob mau tempo; entretanto, é

possível estudar os vários movimentos das embarcações nas ondas e saber como

estes movimentos são efetuados pelo corpo da embarcação.

A ação mútua, entre uma força externa aplicada a um corpo e a reação deste para

preservar sua posição relativa, está intimamente ligada em como e onde a força

externa é aplicada.

61

Movimento da embarcação em torno do eixo longitudinal (de um bordo para o

outro).

figura 98

Movimento da embarcação em torno de um eixo transversal (movimento no

sentido proa/popa).

figura 99

CABECEIO (YAWING)

BBAALLAANNÇÇOO ((RROOLLLLIINNGG))

CATURRO (PITCHING)

62

Movimento em torno do eixo vertical (movimento da proa no plano horizontal

boreste/bombordo ou bombordo/boreste).

Figura 100

MOVIMENTO VERTICAL (HEAVING)

Deslocamentos verticais entre cristas e cavados de ondas.

figura 101

MOVIMENTO LATERAL (SWAY)

Deslocamento lateral com mar de través (Aliança Brasil).

figura 102

63

MOVIMENTO LONGITUDINAL (SURGE)

Deslocamento no sentido longitudinal com mar pela popa/proa

figura 103

Alguns destes movimentos são relacionados um com o outro; outros são

completamente independentes; entretanto, todos, ou a maioria, podem ocorrer

simultaneamente, conjugando seus efeitos com a eficiência operacional da

embarcação. Deste modo, embora seja impossível o controle completo sobre estes

movimentos, é possível minimizar ou aliviar seus efeitos, considerando a estabilidade e

a navegação segura uma vez que:

a) espera-se que a embarcação mantenha uma velocidade constante. Isto

requer um movimento longitudinal estável;

b) a embarcação deve ser capaz de manter um rumo constante. Isto requer

uma estabilidade de governo;

c) a embarcação deve manter uma condição de compasso estável,

constante. Isto requer estabilidade e minimização no movimento de

caturros;

d) o movimento lateral causa afastamento do rumo no fundo. Isto requer que

na superfície seja mantido um alto grau de estabilidade no deslocamento

lateral;

e) a embarcação deve manter um calado médio relativamente constante. Isto

requer uma estabilidade no movimento vertical; e

64

f) finalmente, e o mais importante, diz respeito ao movimento de balanço o

qual, dos 6 movimentos citados, é o que está mais próximo em levar a

embarcação a um emborcamento.

De um modo geral podemos listar estes movimentos relacionados com seus efeitos

e em ordem de importância como se segue:

Movimento Estabilidade

∗Balanço Transversal;

Caturro Longitudinal;

∗Cabeceio Direcional;

Movimento vertical Estabilidade no calado médio;

Movimento longitudinal Estabilidade de velocidade;

Movimento transversal Estabilidade de abatimento

Dos seis movimentos acima os menos estáveis são o balanço e o cabeceio (∗). Os

outros 4 têm um relativo alto grau de estabilidade em se considerando a estrutura dos

cascos das embarcações mercantes. Quanto ao cabeceio, este pode ser controlado

pelo sistema de governo; já o balanço, deve ser controlado pela distribuição da carga a

bordo.

65

4. ESTABILIDADE TRANSVERSAL 4.1 Teorema de arquimedes

“Todo corpo total ou parcialmente imerso num líquido recebe um “empuxo”, de

baixo para cima, igual ao peso do líquido deslocado”.

figura 104

DEFINIÇÃO: “Empuxo é a força exercida de baixo para cima num corpo

mergulhado em um líquido, igual ao peso do líquido deslocado”.

4.2 pontos notáveis da estabilidade transversal

CENTRO DE GRAVIDADE DA EMBARCAÇÃO – O centro de gravidade de uma

embarcação (G) é a resultante de um sistema que se constitui em todos os pesos a

bordo inclusive o da embarcação leve; figura 105:

66

figura 105

CENTRO DE CARENA – Centro de carena (B) é o centro de gravidade do volume

imerso da embarcação, é onde se aplica a força de empuxo; figura 106:

figura 106

CENTRO DE FLUTUAÇÃO – Centro de flutuação (F) é o centro de gravidade de

um plano de flutuação; figura 107:

figura 107

Centro de flutuação é o ponto em torno do qual a embarcação compassa.

Como uma inclinação se faz necessariamente em torno de um eixo, quando for em

relação ao eixo longitudinal o deslocamento se dará no plano transversal (ângulos de

banda – adernamento) e teremos uma estabilidade transversal; figura 108:

WW LL FF

CC LL FF

LL

67

figura 108

Veja o plano transversal da figura 109:

Para entendermos o equilíbrio de uma embarcação é necessário o conhecimento e

compreensão de outro ponto importante, O METACENTRO.

Metacentro é o ponto de cruzamento dos raios de um arco da curva descrita pelo

centro de carena. É o centro de curvatura da trajetória que o centro de carena descreve

ao se deslocar; figura 110:

θθ

CC LL

WW

LL

ÂÂnngguulloo ddee bbaannddaa

WW11 LL11

figura 109

68

4.3 braços de momento de endireitamento e estados de equilíbrio da embarcação

Consideremos uma embarcação flutuando em águas tranquilas, estando adriçada e

em águas parelhas. O centro de carena “B”, o centro de gravidade “G” e o metacentro

inicial “M”:

figura 111

Estando em equilíbrio, as forças peso (deslocamento – atuando no centro de

gravidade “G”) e empuxo (atuando no centro de carena “B”) são iguais. Estas são as

CC LL

WW

LL

•••••••• BB ••••••••

•••••••• MM

WW11 LL11

MMEETTAACCEENNTTRROO

WW LL

CC LL

BB

GG

MM

∆∆

==

EE

∆∆

EE

GG

BB

figura 110

KK

69

principais forças do estudo do equilíbrio na estabilidade de uma embarcação; figura

112:

figura 112

São elementos cujos valores determinam o grau de segurança do equilíbrio e com presença constante nos cálculos:

KM = altura do metacentro ou cota do metacentro transversal

KG = altura de centro de gravidade ou cota do centro de gravidade

KB = altura do centro de carena ou cota do centro de carena

BM = raio metacêntrico transversal

GM = altura metacêntrica transversal

EQUILÍBRIO ESTÁVEL

Uma embarcação é dita com equilíbrio estável se, quando inclinada por ação de uma força externa, tende a retornar a sua posição inicial quando cessada essa força; figuras 113 a 115:

WW LL

LL

BB

GG

MM

KK

CC KKMM

KKGG

KKBB

BBMM

BBGG

GGMM

70

figura 113

Para que isso ocorra, o centro de gravidade deverá estar abaixo do metacentro, isto

é, a embarcação deverá ter altura metacêntrica (GM) inicial positiva.

Ao ficar sujeita a uma pequena inclinação, seu centro de gravidade permanece

inalterado, uma vez que não há alteração na massa, mas o centro de carena se

desloca para uma nova posição B1.

figura 114

As forças “∆” e “E” criam um binário de braço (menor distância entre as forças)

“GZ”, cujo momento, em referência a “G”, tende a arrastar a embarcação de volta a sua

posição original. Então:

WW LL

CC LL

BB

GG

MM

KK

GGMM ++

��

KK

LL

WW

CC LL

GG ••••••••

BB ••••••••

WW11 LL11

EE

∆∆

ZZ

71

figura 115

Nestas condições, a embarcação encontra-se em equilíbrio estável. O momento

formado pelo “∆” (deslocamento) e a distância “GZ” é conhecido como “MOMENTO DE

ESTABILIDADE ESTÁTICA” ou “MOMENTO ADRIÇADOR” ou ainda, “MOMENTO DE

ENDIREITAMENTO”. E é igual ao produto da força “∆” pela distância “GZ”.

Momento de Estabilidade Estática = ∆·GZ tonelada·metro

A distância “GZ” é chamada de “braço do momento adriçador” ou “braço de

estabilidade” ou “braço de endireitamento”.

figura 116

EMBARCAÇÃO INDIFERENTE (Equilíbrio indiferente)

CC LL

BB11

GG

MM

BB

WW

LL

WW11 LL11

KK

∆∆∆∆∆∆∆∆

EE

ZZ θθθθθθθθ

72

Equilíbrio indiferente (neutro) – Vejamos o que acontece quando GM tende a

zero:

figura 117

Com GZ = 0, não há momento de endireitamento. A embarcação tenderá a se

manter em repouso nessa nova posição. Condição de “EQUILÍBRIO INDIFERENTE

(NEUTRO)”. M coincide com G

EMBARCAÇÃO INSTÁVEL

Equilíbrio instável – Quando uma embarcação está inclinada de um pequeno

ângulo e tende a inclinar-se mais ainda, ela está com “Equilíbrio Instável”. Para que isto

ocorra a embarcação deverá ter um GM negativo. Vejamos:

figura 118

GG MM

BB

WW

LL

WW11 LL11

KK

EE == ∆∆∆∆∆∆∆∆ CC LL

BB11

GG

MM

BB

WW

LL

WW

11 LL

11

KK

EE == ∆∆∆∆∆∆∆∆ CC LL

““MM”” aabbaaiixxoo ddee ““GG””:: GGMM nneeggaattiivvoo

BB

11

Z

73

4.4 curvas hidrostáticas, tabela de dados hidrostáticos

Foi visto que a estabilidade, o equilíbrio da embarcação, é função direta de um

elemento chamado GM (altura metacêntrica transversal). Portanto a importância do

conhecimento da posição do centro de gravidade (G) da embarcação em relação à

quilha (KG), cota do centro de gravidade, é fundamental.

Toda embarcação, quando entregue pelo estaleiro ao armador, vem acompanhada

de seus desenhos planos de dados hidrostáticos referentes à condição de embarcação

leve.

O engenheiro naval calcula o KG do embarcação leve e inclui esse valor no caderno

de estabilidade que acompanha os planos e desenhos da embarcação.

O responsável a bordo para manter a embarcação estável fará, partindo da

condição da embarcação leve e usando o teorema dos momentos (ou teorema de

Varignon), os cálculos para determinar a cota do centro de gravidade (KG) para todas

as demais condições de flutuabilidade, sempre que houver variação de peso a bordo

(carga, descarga, consumo, lastro, deslastro etc)

Também são partes integrantes das informações suplementares e do caderno de

estabilidade da embarcação, fornecidos em função do calado o seguinte:

74

Plano de curvas hidrostáticas

figura 119

75

Escala de peso morto (“deadweight”)

figura 120

76

A tabela de dados hidrostáticos

figura 121

Entrando nas curvas ou na tabela com o calado (para qualquer deslocamento entre

o leve e o plena carga), podemos retirar a cota do centro de carena (VCB na tabela) e a

cota do metacentro (KM na tabela).

Com estes valores (que também podem ser calculados analiticamente) é o KG

calculado podemos determinar o GM e verificar a condição de estabilidade do

embarcação já que, como foi visto, devem obedecer à seguinte ordem, partindo da

quilha:

77

M

G

B

K

GM positivo (M acima de G)

Curvas cruzadas

Conjunto de curvas (que também fazem parte do caderno de estabilidade) que dão

o valor do braço de estabilidade (gz de um centro de gravidade assumido) para

qualquer ângulo de banda de um deslocamento particular; figura 122.

78

figura 122

Com os valores dos GZs encontrados constrói-se a curva de estabilidade para as

condições de deslocamento da embarcação.

A curva de estabilidade é o espelho das condições da estabilidade para uma deter-

minada condição de carregamento.

4.5 efeitos da superfície livre

A principal causa de superfície livre é a presença de tanques parcialmente cheios

de líquidos.

Vejamos por que.

figura 123

79

figura 124

Não há alteração na distribuição interna da massa do sistema (o “G” do sistema não

se altera).

O momento de estabilidade estática durante o movimento continua sendo:

MEE = ∆·GZ

MEE = ∆·GM·sen θ

Seja a mesma embarcação com o mesmo calado o mesmo KG porém, com o

tanque contendo liquido apenas até sua metade.

figura 125

KK

CC LL

WW

LL

gg ••••••••

GG

MM

BB ••••••••

WW11

•• BB11

EE

∆∆

ZZ

nnããoo ssee ddeessllooccaa qquuaannddoo aa eemmbbaarrccaaççããoo aaddqquuiirree uummaa bbaannddaa

LL11

80

...se deslocar para o bordo mais baixo e...

figura 126

...como consequência, haverá uma redução virtual do GM, ou seja, UMA

REDUÇÃO DA ESTABILIDADE DA EMBARCAÇÃO.

É importante notar que, se o GM original for muito pequeno e as consequências de

uma superfície livre muito grande, essa perda virtual de estabilidade pode acarretar um

GM negativo.

4.6 desembarque, embarque e movimento vertical de pesos.

figura 127a figura 127b figura 127c

WW

LL

CC LL

KK

BB

GG

MM

gg gg

WW11 LL11

gg gg11

•

•

BB11

∆∆

ZZ

GGvv •••••••• ZZvv

GG11

GG

CCLL

KK

ddPP

CCLL

KK

d=0d=0PP GG

CCLL

KK

ddPPGG11

GG

GG11

81

Figura 127a: se um peso localizado abaixo do centro de gravidade da embarcação

for desembarcado, ele se deslocará para cima, de “G” para “G1”.

Figura 127b: se um peso localizado no centro de gravidade da embarcação for

desembarcado, ele se manterá na mesma posição.

Figura 127c: se um peso localizado acima do centro de gravidade da embarcação

for desembarcado, ele se deslocará para baixo, de “G” para “G1”.

figura 128

Figura 128. Se um peso localizado abaixo e fora da vertical de “G” for

descarregado, ele se deslocará para “G1” exatamente no sentido oposto sobre a reta

que une o centro de gravidade do peso ao “G”.

Para o caso de embarque de peso repete-se o mesmo raciocínio e inverte-se o

sentido do deslocamento do centro de gravidade.

figura 129

GG

CCLL

KK

PPdd

GG11

GG GG GG

KK KK KK

CC CC CCLL LL LL

pp pp

ppGG11 GG11 GG11

82

Figura 129: Ao deslocar-se verticalmente para cima, qualquer peso no interior

da embarcação, o centro de gravidade da embarcação se deslocará para cima.

Este mesmo raciocínio se aplica no caso do deslocamento vertical para baixo,

o que, obviamente, irá baixar o centro de gravidade da embarcação; seu

deslocamento será para baixo.

No deslocamento transversal, o deslocamento será transversal para o mesmo bordo

que a massa for deslocada.

UMA BANDA

figura 130

A ARRUMAÇÃO E A PEAÇÃO DAS CARGAS A BORDO DAS EMBARCAÇÕES

TEM FUNDAMENTAL IMPORTÂNCIA NA POSIÇÃO DO CENTRO DE GRAVIDADE

E CONSEQUENTEMENTE NA ESTABILIDADE.

83

5. ESTABILIDADE LONGITUDINAL

5.1 – Características principais

ESTABILIDADE LONGITUDINAL é a propriedade que a embarcação tem de voltar

a sua posição longitudinal normal, quando dela tenha sido afastado.

COMPASSO pode ser considerado o equivalente longitudinal da banda, porém

mensurado pela diferença de calados entre a proa e a popa e não em graus.

O estudo da estabilidade longitudinal é similar ao da estabilidade transversal para

pequenas bandas.

Na estabilidade transversal o ângulo de inclinação (o balanço) lateral no sentido

boreste / bombordo da embarcação está relacionado com o plano diametral.

Na estabilidade longitudinal o ângulo de inclinação no sentido proa / popa (arfagem

ou caturro), ocorre em relação ao eixo transversal que contem o centro de flutuação.

Quando a embarcação inclina-se de um ângulo φ no sentido longitudinal o centro de

carena B muda para B1

As verticais que passam pelos centros de carena em dois ângulos consecutivos de

compasso da embarcação, determinam, em sua interseção, o metacentro longitudinal;

figura 131:

figura 131

WW

LL

••••••••

BB

WW LL

•••••••• BB11

•••••••• MMLL

φφφφφφφφ

φφφφφφφφ •••••••• gg ••••••••

gg

11

••••••••

FF

84

Consequentemente, as inclinações em relação ao plano diametral (balanços) são

bem maiores que as inclinações em relação ao eixo transversal que contém o centro de

flutuação (caturro, arfagem).

O resultado desta diferença é que a altura metacêntrica longitudinal positiva será

sempre muito grande.

5.2 plano de compasso, TPC e MTC.

Considerando a estabilidade longitudinal:

A posição longitudinal do centro de gravidade G da embarcação (LCG) como

também o da carga (Lcg) pode ficar a vante, a ré ou sobre a seção mestra; figuras 132:

Por convenção:

Negativo, se a vante da seção mestra.

Positivo, se a ré da seção mestra.

figura 132

85

O mesmo podemos dizer do centro de carena (B), figura 133 e do centro de

flutuação (F), figura 134:

figura 133

figura 134

86

Como na estabilidade transversal, o responsável a bordo para manter a

embarcação estável, fará, partindo da condição de embarcação leve e usando o

teorema dos momentos (ou teorema de Varignon), os cálculos para determinar a

posição longitudinal do centro de gravidade (LCG) para todas as demais condições de

flutuabilidade, sempre que houver variação de peso a bordo (carga, descarga,

consumo, lastro, deslastro etc).

Entrando nas curvas ou na tabela de dados hidrostáticos com o calado (para

qualquer deslocamento entre o leve e o a plena carga), podemos retirar a posição

longitudinal do centro de carena (LCB) e a posição longitudinal do centro de flutuação

(LCF).

TPC é a sigla de “toneladas por centímetro de imersão”. É o peso em toneladas

métricas capaz de variar o calado de 1 centímetro.

Pode ser calculado analiticamente, mas pode ser obtido nas curvas hidrostáticas ou

na tabela de dados hidrostáticos.

Com o valor do TPC, usando a fórmula:

onde “i = imersão ou emersão (em centímetros)” e “p = o peso da carga”, calculamos o novo calado médio após o embarque e/ou desembarque de cargas.

MTC é a sigla de momento para variação de compasso de 1 centímetro.

O MTC, assim como o TPC, também pode ser calculado analiticamente, como, também, pode ser obtido nas curvas hidrostáticas ou na tabela de dados hidrostáticos.

Para determinação das variações de calado na proa e na popa em função da

movimentação de pequenos pesos (considerados quando forem iguais ou menores que

5% do valor do deslocamento no momento da operação), usa-se o “DIAGRAMA DE

COMPASSO”, mostrado na figura 135:

TPCp

i ====

87

figura 135

Para cada calado tabelado a esquerda o diagrama apresenta duas linhas de valores

em centímetros que correspondem as correções e seus respectivos sinais, AV (a

vante) a superior e AR (a ré) a inferior, distribuídas ao longo da numeração das

cavernas de 0 na popa a 110 na proa.

Exemplo:- considerando o calado de vante 4 m e a ré 5 m determine os calados finais

se 250 tons de carga são embarcados na altura da caverna 80

Calado médio = (4 + 5)/2 = 4,5 m

Na interseção do calado médio com a caverna 80 encontramos:

av = + 19 cm

ar = – 5 cm

Calados av = 4,00 m ar = 5,00 m

+ 0,19 m – 0,05 m

Calado final av = 4,19 m ar = 4,95 m

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REFERÊNCIAS

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Ltd Great Britain – Terceira edição, 1977.

EYRES, D. J. – Ship Construction – ELSEVIER Butterworth Heinemann, Editora MPG

Books Ltd., Bodmin, Cornwall, quinta edição, 2005.

FERNÁNDEZ, Cesáreo Diaz – Teoria del Buque, Gráfica Condal, Barcelona,

Espanha, 2ª edição 1972.

FONSECA, Maurílio M – Arte Naval, SDGM, 1989, quinta edição, Rio de Janeiro.

GOMES, Carlos R. Caminha – Arquitetura Naval, Sindicato dos Oficiais de Náutica e

de Práticos de Portos da Marinha Mercante, volume 1 – Rio de Janeiro.

KEMP & YOUNG – Ship Construction Sketches, Stanford Maritime Limited,

Terceira edição – 1982.

MORETTO, Vasco Pedro e LENZ, Urbano – Física em Módulos de Ensino

MECÂNICA, Segundo Grau, Editora Ática – São Paulo.

PURSEY, H. J. – Merchant Ship Construction, Brown, Son & Ferguson Ltd,

Glasgow, sexta edição 1978.

WALTON, Thomas e BAXTER, B. – Know your own ship – Griffin, London, 1969.

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