Aula 4 - Parte 3 Estabilidade Em Avarias
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Arquitetura Naval II
Csar Salhua
rea de Engenharia Naval
Departamento de Engenharia Mecnica
Universidade Federal de Pernambuco
Parte 3 : Estabilidade em Avarias
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Parte 2: Estabilidade em Avarias
1 Definio
A estabilidade em avarias de uma embarcao acapacidade de resistir os efeitos de alagamentos de tanquese compartimentos devido a aberturas no casco.
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Alagamento a inundao indesejada de tanques ecompartimentos.
Alagamento de um tanque vazio ou compartimento
Alagamento de um tanque cheio
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Compartimentagem
Dividir o casco de uma embarcao utilizando anteparas estancas.
-Evitar o alagamento descontrolado de tanques e compartimentos.
-Minimizar a perda de estabilidade transversal
-Minimizar os danos na carga
-Minimizar a perda de estabilidade longitudinal
-Minimizar a perda da reserva de flutuao
-
Compartimentagem obrigatrio: Pique de vante ou proa, duplo casco
quando aplicvel.
Compartimentagem no obrigatrio: Pique de r.
(Mas bom colocar)
Praa de maquinas: existem recomendaes e alguns regulamentos e
normas para seu dimensionamento.
Demais compartimentos: requerimentos do projeto.
Primeiro passo: semelhantes.
Compartimentagem
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PermeabilidadeVolume real que poderia ocupar o fluido.
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Exigncia de compartimentos especiais
-Costado e fundo duplo
Dimenses mnimas regulamentadas
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Flutuao em avarias
Se o casco do navio danificado de forma que um ou mais espaos
estejam abertos ao mar, o navio comear a afundar at atingir um
equilbrio.
Efeitos o alagamento:
a)Mudanas no calado.
b)Mudanas no trimado.
c)Escoramento.
d)Mudanas na estabilidade.
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Vista Longitudinal de uma embarcao
Duas formas de ver o problema:
Adio de peso: soluo iterativa, se alaga o tanque e se calcula a
posio de equilbrio.
a) Adio de peso
Peso ABEF = Empuxo W1L1WL
Incremento de calado deve ser obtido por iteraes.
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b) Perda de empuxo
Soluo nica, se considera que o volume do compartimento
alagado some, por tanto as propriedades hidrostticas so alteradas.
Vista Longitudinal de uma embarcao
Volume CDEF eliminado, conhecido devido a que este v at a linha de
flutuao. O afundamento W1L1WL pode ser determinado utilizando o TPC.
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Plano de flutuao em avarias muda.
-Alturas metacntricas mudam.
-Centro de empuxo muda.
-TPC, MCT mudam.
Peso da embarcao se mantm constante.
-Centro de gravidade cte. aps a avaria.
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Centro de flutuao
longitudinal:
Centro de flutuao
transversal:
Efeitos da retirada de rea:
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1,53m
9535,58ton.m
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50631,82700*1,025*(70+0,567)
50631,82 0,0117rad
0,671 graus
0,0117(220) = > t = 2,574m
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Estabilidade em avarias
Capacidade da embarcao se manter flutuando dentro dos requerimentos
estabelecidos aps ter sofrido avarias no casco.
-Adio de peso
O efeito do alagamento obtido considerando que o compartimento alagado
um peso que ingressa dentro da embarcao.
-Perda de empuxo
O efeito do alagamento representando considerando que o compartimento
alagado j no forma mais parte do casco.
As duas abordagens que podem ser utilizadas:
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Estabilidade em avarias a pequenos ngulos:
Adio de peso
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Estabilidade em avrias a pequenos ngulos:
Perda de empuxo
Altura metacntrica:
Momento de restaurao:
-
Resumos Momento de restaurao em avarias a pequenos ngulos:
Pelo mtodo da perda de empuxo:
Pelo mtodo da adio de peso:
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Estabilidade em avarias a grandes ngulos
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KSwsenKGKNwGZw iasA var
KS
w
wsenKG
wKNGZ iasA
var
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Determinar a curva de estabilidade em avarias de uma barcaa retangular, sabendo
que suas caractersticas so mostradas a seguir:
L = 20m
B = 10m
D = 5m
T = 2,5m
KG = 1,5m
Este flutuador apresenta um compartimento vazio, como mostrado na seguinte
figura
Vista isomtrica Vista transversal
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O brao de restaurao em avarias obtido considerando a perdida de volume:
Devido ao fato das formas serem de uma caixa, possvel determinar o valor de
KS utilizando o centride da rea transversal do tanque avariado
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Comprimentos alagveis
Curvas que permitem determinar o comprimento mximo do compartimento
que produz uma flutuao critica.
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Procedimento de obteno do compartimento crtico
a) Condio de volume fixo
b) Condio de momento fixo
Volume necessrio para obter uma flutuao
crtica: V
V = A1 + A2
Volume A1 com comprimento dVy
Volume A2 com comprimento dVx
Volume constante:
Momentos em G: 0GMVolume A1 com comprimento dMy e momento
MA1 = 0 em relao a G.
Volume A2 com comprimento dMx e momento
MA2 = 0 em relao a G.
Momentos em G: 021 AAG MMM
21 AA MM
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Volume para vrios
compartimento com a
condio de volume fixo
Volume para vrios
compartimento com a
condio de momento fixo
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Exemplo:
Seja uma barcaa com as seguintes caractersticas:
L = 20m
B = 10m
D = 5m
T = 2,5m
KG = 1,5m
Determinar as curvas de comprimentos alagveis em gua doce.
Soluo:
O mtodo de Shirokauer:
H = 1,6D-1,5T
H = 1,6(5) 1,5(2,5) = 4,25m
H/3 = 1,42m
2H/3 = 2,83m
H = 4,25m
Flutuaes guia:
(Neste exemplo se utiliza a rea transversal total, para facilitar os clculos)
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Flutuao 1:3
2 1000m
mx 02
mxw 05001000
)0(500)0(1000
35005001000 mw
350050 mlw
ml 10
Flutuao 2:
3
2 858m
mx 552,02
mxw 323,1500858
)0(500)552,0(858
3358500858 mw
335850 mlw
ml 16,7
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Flutuao 3:3
2 716m
mx 32,12
mxw 37,4500716
)0(500)32,1(716
3216500716 mw
321650 mlw
ml 32,4
Flutuao 4:3
2 7,642 m
mx 853,12
mxw 345,85007,642
)0(500)853,1(7,642
37,1425007,642 mw
37,14250 mlw
ml 854,2
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Flutuao 5:
3
2 574m
mx 474,22
mxw 2,19500574
)0(500)474,2(574
No existe um volume dentro do casco para produzir esta flutuao.
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CURVA DE COMPRIMENTOS ALAGAVIS
PARA ESSA CONDIO DE CARREGAMENTO
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Estabilidade em avarias
a) Abordagem determinstica
Utiliza como base extenses de avarias padro ao longo do comprimento da
embarcao ou entre anteparas transversais, de forma a maximizar os efeitos
produzidos pelas avarias.
A procura pelos piores efeitos produz vrios casos de avarias que envolvem
vrios compartimentos.
Cada um destes casos de avaria so considerados em cada condio de
carregamento em conjunto com o algum critrio de estabilidade.
Existem duas formas de poder avaliar os efeitos de uma avaria:
-Mtodo da adio de peso
-Mtodo da perda de volume
b) Abordagem probabilstica
Esta abordagem esta baseada na probabilidade de supervivncia aps avaria.
Esta probabilidade uma medida da segurana da embarcao, classificada
como ndice A, o qual deve atender o mnimo ndice de segurana R.
O ndice A deve ser menor ou igual que R.
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Abordagem determinstica
-Vrios casos de avarias
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Exemplos 1:
Um cargueiro de Lpp = 137m flutua com calado uniforme, para o qual as curvas
hidrostticas (r = 1,026ton/m3) nos fornecem os seguintes valores :
Volume submerso = 18509m3 , LCB = +0,63m e LCF = -1,38m em relao a seo
mestra, Aw = 2315m2 , MTC = 212 ton.m/cm. Partindo desta situao se produz um
alagamento num poro de forma de um paralepipedo, do fundo at o convs e de
dimenses lxb = 10x15m, estando seu centro de gravidade a 0,55m a proa da seo
media, e permanescendo em livre comunicao com o mar. Sabendo que a
permeabilidade volumtrica do tanque 1,0 e que o calado final de equilibrio na
perpendicular de r 9,558m, se pede determinar o calado inicial.
Condio em Avarias
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Soluo
Afundamento paralelo:
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Momento de inrcia da rea do tanque em F
Momento de inrcia em avarias em F
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Momento de trimado
Trimado
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Calado na popa
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Exemplos 2:
Um catamar com dois cascos de 80m de comprimento com uma distncia
entre centros de 30m. A seo transversal de cada casco tem forma de um
triangulo equiltero com lado igual a 10m. O calado do catamar 4m e o
KG=10m.
Os dois cascos apresentam compartimentos estancos localizados a 10m a
vante e a r da seo mestra. Se estes compartimentos centrais so avariados,
calcular a altura metacntrica da embarcao na condio de avarias.
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Soluo:
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Calculo do volume alagado da embarcao, considerando o TPCa
Calculo do volume alagado da embarcao, considerando o calculo do
volume da cunha alagada
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Considerando o afundamento utilizando o TPC:
Clculo de momentos de inrcia:
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Raio metacntrico em avarias:
Altura do centro de empuxo em avarias:
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Altura do metacntro:
Altura metacntrica:
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Tarefa
Uma barcaa retangular de 300mx12mx4m do pontal dividida por uma
antepara longitudinal localizada na linha de centro e trs anteparas
transversais colocadas utilizando um espaamento constante. Sabendo que
o calado na condio intacta de 2m e altura metacntrica GMt na condio
intacta 2m. Encontrar os valores dos calados nos quatro cantos da barcaa
quando o tanque Tq4-BE avariado. Considerar os tanques vazios.