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PROPOSTA DE VELEIRO A REMO

Felipe Correia Grael Romano

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de

Engenharia Naval e Oceânica da Escola

Politécnica, Universidade Federal do Rio de

Janeiro, como parte dos requisitos necessários à

obtenção do título de Engenheiro.

Orientador: Alexandre Teixeira de Pinho Alho.

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

SETEMBRO DE 2018

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PROPOSTA DE VELEIRO A REMO

Felipe Correia Grael Romano

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE

ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS

REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO

NAVAL.

Examinada por:

________________________________________

Profo Alexandre Teixeira de Pinho Alho, D.Sc.

________________________________________

Profo José Henrique Erthal Sanglard, D.Sc.

________________________________________

Profo Carl Horst Albrecht, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

SETEMBRO de 2018

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Romano, Felipe Correia Grael

Proposta de Veleiro a Remo / Felipe Correia Grael

Romano – Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica/2018.

vii, 31 p.: il.; 29,7 cm.

Orientador: Alexandre Teixeira de Pinho Alho.

Projeto de Graduação - UFRJ/Escola Politécnica/Curso

de Engenharia Naval e Oceânica, 2018.

Referências Bibliográficas: p. 38

1. Proposta de Veleiro a Remo.

I. Teixeira de Pinho Alho, Alexandre. II. Universidade

Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de

Engenharia Naval e Oceânica. III. Proposta de Veleiro a

Remo.

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Resumo do projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte dos

requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Naval e Oceânico.

Proposta de Veleiro a Remo

Felipe Correia Grael Romano

Setembro/2018

Orientador: Alexandre Teixeira de Pinho Alho

Curso: Engenharia Naval e Oceânica

Este Projeto de Graduação tem como objetivo a elaboração de uma proposta para o projeto de

uma embarcação miúda, com propulsão a vela e a remo. Capacidade para transportar em

pequenas travessias, e oferecer abrigo para o pernoite eventual de duas pessoas e suprimentos.

O projeto simplificado e universal, com emprego de linguagem gráfica, uso de poucas

ferramentas e de baixo custo. Com objetivo de ampliar o acesso das pessoas ao mundo náutico

e ao aprendizado de técnicas pouco elaboradas de construção. Facilidade no transporte e baixo

peso total afim de tornar o barco um objeto de lazer e aventura.

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Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Engineer.

Sailing and Rowing Small Craft Design

Felipe Correia Grael Romano

September/2018

Advisor: Alexandre Teixeira de Pinho Alho

Course: Naval e Ocean Engineering

This undergraduate project has the objective to propose the design for a small craft, propelled

with sails and paddles. Capacity to transport in small voyages and offer shelter to an eventual

overnight sleeping for two adults and supplies. A universal and simplified design, with

graphical language, use of few tools and low cost are the goals. The main purpose is to shift

the citizen’s access to the nautical world and the learning of simple construction technics. Easy

transport and low weight to gather the figure of a leisure and adventure boat.

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Sumário

1 Introdução ........................................................................................................................... 8

2 OBJETIVO ....................................................................................................................... 10

3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO .......................................................................... 13

3.1 Concepção da Forma ................................................................................................. 14

3.2 Dimensões Principais ................................................................................................ 17

3.3 Esboço da Forma ....................................................................................................... 19

3.4 Geração da Forma do Casco...................................................................................... 20

3.5 Determinação da Área externa .................................................................................. 22

3.6 Projeto da Estrutura ................................................................................................... 22

3.7 Propulsão ................................................................................................................... 27

3.7.1 Mastro e Remos ................................................................................................. 27

3.8 Ergonomia ................................................................................................................. 31

3.9 Vela e Apêndices ....................................................................................................... 32

3.10 Bolina ........................................................................................................................ 33

3.11 Leme .......................................................................................................................... 35

4 Verificação do Equilíbrio ................................................................................................. 36

4.1 Centro de gravidade .................................................................................................. 36

4.2 comportamento seguro .............................................................................................. 37

5 Conclusão ......................................................................................................................... 38

6 Referências Bibliográfricas .............................................................................................. 40

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Índice de Tabelas

Tabela 1 - Dimensões preliminares do barco. __________________________________________________ 18

Tabela 2 - Dimensões revisadas do casco. _____________________________________________________ 21

Tabela 3 - Espessuras do casco _____________________________________________________________ 24

Tabela 4 - Peso do casco. __________________________________________________________________ 25

Tabela 5 - Propriedades mecânicas das madeiras brasileiras. _____________________________________ 29

Índice de Figuras

Figura 1 - Canoa primitiva. _________________________________________________________________ 8

Figura 2 - Canoas ribeirinhas. _______________________________________________________________ 9

Figura 3 - Casco e fôrma.__________________________________________________________________ 12

Figura 4 - Barco à remo. __________________________________________________________________ 14

Figura 5 - Barco à vela. ___________________________________________________________________ 15

Figura 6 – Opções de forma para a seção transversal de casco. ____________________________________ 16

Figura 7 - Emenda em chanfro. _____________________________________________________________ 17

Figura 8 – Sugestões de ergonomia para a posição sentada. ______________________________________ 18

Figura 9 – Esboço do plano de balizas: vista frontal. ____________________________________________ 19

Figura 10 – Esboço do convés. ______________________________________________________________ 19

Figura 11 – Imagem em perspectiva do casco. _________________________________________________ 21

Figura 12 – Superfícies planificadas do casco. _________________________________________________ 22

Figura 13 - Categoria D; águas abrigadas. ____________________________________________________ 23

Figura 14 - Determinação da espessura do material. ____________________________________________ 23

Figura 15 - Armação em caranguejeira. ______________________________________________________ 28

Figura 16 - Seção transversal dos mastros e remos. _____________________________________________ 29

Figura 17 -Posição Longitudinal da Enora ____________________________________________________ 30

Figura 18 – Remo e detalhe da pá. ___________________________________________________________ 30

Figura 19 - Alturas do assento e forquilha. ____________________________________________________ 32

Figura 20 - Partes da vela. _________________________________________________________________ 32

Figura 21 - Vela planificada. _______________________________________________________________ 33

Figura 22 - Centro de esforço lateral. ________________________________________________________ 34

Figura 23 - Posição da caixa de bolina. ______________________________________________________ 34

Figura 24 - Posição do leme e bolina. ________________________________________________________ 35

Figura 25 - Centro de área molhada. _________________________________________________________ 35

Figura 26 - Arranjo em armação de vela ______________________________________________________ 36

Figura 27 - Posição dos centros de pressão do casco e da vela. ____________________________________ 37

Figura 28 – Chapas de Compensado Naval ____________________________________________________ 38

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1 INTRODUÇÃO

O domínio das técnicas de construção naval possibilitou o crescimento de impérios, a

subsistência de populações tribais e desencadeou a maior de todas as revoluções da história

humana. A época das grandes colonizações e dos famosos navegadores é tida como um

importante marco na história onde nações que possuíam grandes frotas de navios poderiam

expandir suas fronteiras, realizar travessias pelo mar, conquistar e requisitar novas rotas

comerciais, buscar matérias primas na fonte para suprir suas crescentes demandas internas e

colonizar terras distantes.

Possivelmente, o primeiro contato do homem primitivo com o meio fluido ocorreu por

necessidade de transpor um rio ou de realizar uma travessia para caçar. Por meio de observação,

o homem foi capaz de perceber a capacidade peculiar de alguns troncos e galhos de árvores de

permanecerem acima da superfície livre. Esta capacidade de flutuar poderia oferecer a ele um

meio de transporte ágil através dos lagos, rios e mares, reduzindo seu gasto energético e

diminuindo sua exposição e riscos com a hipotermia e afogamento. Estes troncos basicamente

flutuavam e sua trajetória era determinada pela correnteza dos rios ou pelas correntes de marés

oceânicas. A Figura 1 apresenta uma fotografia de uma canoa encontrada em um sítio

arqueológico na Holanda e sua idade foi estimada em 8000 anos.

Figura 1 - Canoa primitiva.

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A necessidade de transportar membros familiares, ou de realizar viagens para caçar em

grupos, prescreveu, provavelmente, a primeira grande modificação desde o uso do tronco

singelo. Sendo assim, é possível que essas embarcações rústicas de grandes proporções se

assemelhassem as jangadas ou balsas, onde troncos unidos lado a lado por fibras naturais

desfrutaram do mesmo efeito hidrodinâmico que os navios atuais, e esses representam o

principal meio de transporte e distribuição da produção primária e industrial.

O aprimoramento da forma dos troncos ocorreu, possivelmente, através da transmissão

hereditária do conhecimento empírico e das técnicas construtivas, sendo aprimorados por

ganhos incrementais a cada geração. Pequenas modificações realizadas nos troncos puderam

garantir às canoas primitivas um melhor comportamento quanto a sua segurança, em não

emborcar tão facilmente, quanto à capacidade de realizar guinadas e na manutenção do rumo.

A técnica de escavar um longo tronco de árvore e apenas aparar os galhos é utilizada, inclusive

nos dias atuais. Em locais remotos onde há a oferta de madeira, haverá um povoado ribeirinho

ou comunidade caiçara, que utilizam o barco como principal meio de obtenção de sua

subsistência e transporte. É possível observar na Figura 2, uma fotografia recente de canoas

ribeirinhas. Nota-se que foram poucas as modificações desde a forma primitiva, simplesmente

são troncos escavados.

O conhecimento das técnicas de construção naval tem forte embasamento no

tradicionalismo, a transmissão familiar dos métodos e através do aprendizado obtido com o

sucesso ou pelas falhas. Sendo assim, houve a necessidade de realizar construções cada vez

mais seguras e maiores.

Figura 2 - Canoas ribeirinhas.

10

Atualmente, as embarcações são empregadas nas mais diversificadas aplicações como

atividades de transporte de passageiros, trocas comerciais, de segurança e resgate, na prática

desportiva, de recreio e lazer. Desde o primeiro contato com o meio fluido, o homem foi capaz

de transpor longas distâncias, buscar seu alimento nos mares e lagos e esse conhecimento,

levando em conta o apelo tradicional e da lida no mar, permanece e é repassado por muitas

gerações.

O presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento inicial do projeto de uma

embarcação miúda de lazer, para duas pessoas adultas. A embarcação tem como concepção a

combinação da propulsão a vela e a remo. A proposta aqui apresentada tem como foco a difusão

de parte desse vasto conhecimento, de expandir os horizontes e permitir que cada vez mais

barcos sejam construídos e cada vez mais pessoas possa usufruir dos mares.

Através do contato com o mar, o homem é capaz de garantir sua fonte de alimentos e seu

deslocamento, o entendimento da dinâmica dos ventos e das correntes e a observação lhe

conferem um melhor entendimento sobre o clima, fatores estes fundamentais para a garantia

de uma navegação segura e possibilitam seu retorno ao porto de origem. A elaboração deste

projeto traz à realidade a vontade própria do autor em divulgar o esporte náutico, repassar a

paixão pelo mar e tem o objetivo de incentivar a exploração dos lagos, rios e mares.

2 OBJETIVO

O foco do presente projeto envolve a simplificação do objeto proposto, que possa ser

construído por qualquer pessoa, com pouco ou até mesmo nenhum conhecimento prévio. Este

projeto fornece um plano de construção simplificado, o qual se propõe a também auxiliar no

desenvolvimento das habilidades com a manufatura artesanal. Desse modo, o presente projeto

tem por finalidade o aprimoramento da técnica e a concepção de uma ferramenta de exploração,

transporte, recreio e prática esportiva: o barco.

Em um cenário de poucas embarcações acessíveis, que não correspondem às

características desejadas, ou por não ser possível encontrar tais qualidades reunidas em um só

objeto, observa-se o desejo do projetista em buscar a melhor solução possível e reunir em uma

solução os anseios e desejos de ampliar os horizontes. Tendo adquirido experiência prévia com

o manuseio, manutenção e construção de variados tipos de soluções, o projetista deve, sempre

que possível, ir a campo e estar aberto a novas ideias.

11

Como premissas do presente projeto, foram adotadas as seguintes características:

Projeto sucinto;

Construção simplificada;

Número reduzido de componentes e peças;

Baixo custo de produção;

Boa portabilidade; e

Fácil manutenção.

O projeto deste barco em particular tem a missão de disseminar de forma ampla a cultura

náutica. O projeto detalhado assim como um manual de construção para a construção da

embarcação será posteriormente disponibilizado em formato PDF e alocado em sítio da rede

mundial de internet. O texto do projeto construtivo será traduzido para o inglês e será

disponibilizado juntamente com os manuais. A linguagem adotada foi a mais gráfica possível,

sendo basicamente um manual de montagem com as figuras representadas em tamanho real.

A quantidade de ferramentas necessárias foi enumerada e também foi preparado um

breve manual de sua utilização, com a finalidade de aprimorar ou desenvolver as habilidades

manuais do construtor. A seleção dos materiais de construção, acabamento e de armação para

o objeto aqui proposto teve como principais características a farta disponibilidade e o baixo

custo final.

Duas opções distintas de técnicas construtivas e materiais podem ser empregadas na

construção do barco. O projeto artesanal tem o emprego de madeira laminada e fibra de vidro

cimentada com resina epóxi, conhecido como plyglass. Esta técnica traz grande segurança ao

projeto, uma vez que as chapas de compensado naval possuem grande resistência mecânica e

adicionam flutuabilidade ao conjunto. O emprego da resina tem como finalidade garantir a

estanqueidade das emendas e, juntamente com a fibra de vidro, garantem maior resistência

estrutural ao conjunto. Outra técnica foi direcionada para o produto industrializado, sendo

empregadas técnicas de laminação por infusão em formas, o que adiciona agilidade à produção

e conformidade ao produto.

A produção de forma industrializada possui grande importância para o desenvolvimento

e a disseminação do projeto. O produto torna-se universalizado quando pode ser simplesmente

adquirido como um kit, do tipo montar e navegar. Nesse sentido, a forma adotada para o casco

da embarcação possui linhas totalmente desenvolvíveis, ou seja, possui formas de curvas

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planificadas que possibilitam a construção de cascos idênticos a partir de fôrmas do tipo macho

e fêmea. Neste caso, com a produção seriada em materiais compósitos, o peso total das peças

finalizadas será substancialmente menor quando comparado ao mesmo barco construído

artesanalmente em plyglass. Contudo, mesmo construídas por diferentes processos produtivos,

as embarcações terão a forma básica muito semelhante. A próxima Figura 3 mostra o processo

construtivo industrial, onde são empregadas fôrmas para a obtenção de cascos semelhantes em

dimensão e estrutura.

O principal entrave a disseminação das embarcações de recreio é o elevado custo de

aquisição e manutenção, sendo estas embarcações compostas por numerosas peças individuais,

cada qual exercendo sua função específica. Quando apresentam defeito ou falha por uso, ou

por apresentarem deterioração devido à exposição aos intemperes, levam o entusiasta do

desporto náutico a uma verdadeira caça ao tesouro para obter pistas de onde possa haver um

fornecedor para aquele tipo particular de peça. O improviso muitas vezes é empregado e o

paliativo torna-se a solução definitiva. Portanto, a premissa de ter o menor número total de

peças foi adotada como ponto de partida e o emprego de peças e partes que acumulem mais de

uma função também foi considerado no presente projeto.

Outro entrave de grande significância, mas muitas vezes deixado de lado, é o local onde

o barco é guardado ou como será o acesso à água. Barcos de maior porte necessitam de espaço

apropriado próximos da água, em marinas privadas ou clubes. O custo de uma garagem ou

clube náutico representa uma parcela grande no custo operacional e, se não levado em conta

nos planos iniciais de compra de uma embarcação, levam a inadimplência e ao subsequente

abandono do bem.

Figura 3 - Casco e fôrma.

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O presente projeto possui a premissa de portabilidade, ou seja, sua proposta é de uma

abordagem diferenciada. Este barco poderá ser lançado diretamente da margem de lagos rios

ou praias, com o baixo peso e a ausência de apêndices no corpo do casco. No retorno do mar,

a retirada será igualmente prática, sendo possível o transporte em carreta rodoviária acoplada

a um automóvel, quando em grandes distâncias, ou caso o deslocamento seja curto, o barco

pode ser transportado em um rack de teto para veículos.

Deve-se salientar, ainda, que este projeto tem o resgate da cultura náutica, hoje muito

ausente e distante da realidade cultural em nosso país, como um dos principais objetivos. O

acesso aos rios, lagos e ao mar, embora não seja incentivado pelo poder público, deve ser

amplamente divulgado. São poucas as entradas e saídas de praia que permitem o lançamento

de embarcações, mas elas existem e, através da ocupação e a utilização destes locais, haverá a

promoção da atividade náutica. O sonho pessoal do projetista é ver as pessoas explorando os

mares, seja velejando, remando ou apenas navegando em busca do seu alimento ou para seu

lazer. A experiência no mar engrandece o homem, amplia seus horizontes e o capacita a realizar

planos e alcançar sonhos cada vez maiores.

3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO

Essencial a uma boa condução do projeto e à elaboração de um plano com organização,

se faz necessária à adoção de um elemento norteador, assim como as velas e o barco não

navegam sem o governo do leme, a ferramenta que orienta e rege o projetista desde as primeiras

etapas de criação até a execução dos planos finais de construção é o emprego de uma

metodologia de projeto.

O pleno entendimento dos requisitos do projeto se faz através da elaboração do plano

inicial onde as necessidades do cliente serão explicitadas, o projetista neste passo preliminar

deve orientar o cliente sobre quais caminhos devem ser trilhados. Através de sua experiência e

conhecimento prévios são desencadeados pensamentos convergentes em um objetivo possível

de entendimento e real. Cabe ao projetista concretizar em linhas nos primeiros esboços os

sonhos do cliente, trazendo-o de seus voos enuviados para o chão da realidade, ainda que

conceitual.

Neste caso em particular, o cliente deseja um barco para a prática desportiva e recreio,

que possa ser capaz de transportar dois adultos e que tenha propulsão a vela, a remo e mecânica,

e, ainda, ser leve o bastante para que ambos adultos possam movimentá-lo e realizar seu

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lançamento. O cliente tem planos de navegar em águas abrigadas e planeja algumas travessias,

com isso deseja que o barco ofereça abrigo durante o pernoite e que tenha espaço dedicado ao

armazenamento de provisões como água, alimentos e roupas secas. Além dos requisitos

apresentados anteriormente, foram adotadas as características elencadas no capítulo anterior.

Assim, a complementação dos requisitos será atendida levando tendo em conta os objetivos

deste projeto. Uma etapa preliminar do projeto é compreendida pela observação de soluções e

abordagens diferentes em embarcações semelhantes.

Espécies diferentes de animais observados na natureza possuem objetivos semelhantes,

obtendo sucesso aqueles que melhor reúnem as características de adaptação às condições

geográficas, climáticas, dentre outras. Sendo assim, é possível através da observação de

pequenas soluções e do sucesso obtido por tais modificações, captá-las e reuni-las com a

finalidade de melhor compreender os meios pelos quais se sucedeu no objetivo.

Ao decorrer das etapas, aqui separadas em capítulos e subcapítulos, o conceito

metodológico será apresentado em forma da abordagem do problema e a sequência de decisões

para o encontro da melhor resposta.

3.1 CONCEPÇÃO DA FORMA

A forma do casco da embarcação deverá proporcionar boas características

hidrodinâmicas tanto para o emprego do remo como para propulsão, bem como deve apresentar

um bom comportamento quando em armação de velas. A observação de embarcações a remo

mostra que a forma predominante é a de um casco estreito e longo, como observado naFigura

4, possuindo a dimensão de comprimento bastante superior a de largura ou boca.

Figura 4 - Barco à remo.

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Esta forma alongada permite que as embarcações atinjam boas velocidades propelidas

apenas pelos remos, por experimentarem reduzida resistência hidrodinâmica ao avanço.

Também devemos observar que estas embarcações possuem reduzido espaço interno e pouca

capacidade de carga. Em contraposição, as embarcações à vela possuem a forma do casco com

dimensão da largura mais proeminente. Tal característica fornece melhores características de

estabilidade em razão da maior restauração obtida com o ganho de empuxo devido ao

adernamento e o benefício do maior braço de alavanca efetivado com o peso do tripulante na

borda oposta realizando o movimento de escora, como pode ser observado na Figura 5.

Figura 5 - Barco à vela.

O casco de um barco à vela possui em sua forma algumas peculiaridades intrínsecas de

cada projeto. Um exemplo é a bolina removível que possibilita ao barco aportar em praias e

bancos de areia, o que seria impossível em outro barco com casco de quilha fixa. No caso do

presente projeto, foi necessário obter uma forma satisfatória para ambas as propostas de

propulsão.

A boa compreensão do comportamento da embarcação em operação revela que no caso

de propulsão à remo, o barco estará navegando em condição de banda neutra, ou seja, com

pouca ou nenhuma inclinação transversal. Já no caso em que estiver navegando com as velas,

o barco irá experimentar o adernamento, sendo assim, irá operar com inclinação transversal.

Esta análise da operação revela que a forma do casco, além de cumprir com seu papel principal

de garantir flutuação, deverá garantir que a embarcação tenha um melhor comportamento geral.

A abordagem demonstrada em seguida, sobre as diferentes formas adotadas em cascos

de barcos a remo e a vela, tem por objetivo ilustrar e justificar a escolha da forma da seção

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transversal. A partir da proposição inicial da forma do casco, a forma final deverá satisfazer os

requisitos de operação e os objetivos do projeto. Um aspecto importante a ser observado é

quanto ao comportamento do casco em condição adernada. A Erro! Fonte de referência não

ncontrada. apresenta formas geométricas simplificadas de seções transversais. Na parte

esquerda da figura é possível observar oito formas com a representação do calado, todas com

a mesma área submersa.

Na porção direita da figura, as mesmas formas estão representadas com inclinação

transversal de 10 graus com ponto de pivô na linha d’água. Para a manutenção do deslocamento

há a redução no calado para as formas com maior área de seção transversal.

Figura 6 – Opções de forma para a seção transversal de casco.

Portanto, é possível observar que para a mesma área submersa, a forma com o maior

número de quinas possui o menor calado em condição de calado paralelo e quando em operação

em banda irá oferecer maior restauração devido ao maior volume da quina. Uma visão mais

abrangente sobre o comportamento da embarcação resulta em uma compreensão da dinâmica

envolvida. Quando o barco estiver operando em remo, o menor calado na seção transversal irá

resultar em menor resistência ao avanço. Já quando o mesmo casco estiver armado em velas, a

banda provocada pela ação de ventos resultará na submersão da quina lateral, o que promoverá

um momento de restauração adequado à garantia da estabilidade transversal da embarcação.

A forma da seção transversal determina o contorno da forma do casco, tendo cada seção

anterior e posterior à seção mestra uma representação com o mesmo número de quinas e de

superfícies. Esta geometria do casco, formado por placas planas e quinas, garante ao presente

projeto o objetivo principal de fácil construção, uma vez que as superfícies planas

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desenvolvíveis são obtidas pela simples sobreposição de placas planas de compensado, que é

um material acessível, de baixo custo e de grande aplicabilidade.

3.2 DIMENSÕES PRINCIPAIS

O comprimento e a boca máximos da embarcação serão determinados pela dimensão

resultante da emenda de duas chapas de compensado naval. Cada chapa mede 2,20 x 1,60

metros e, após a emenda das chapas com uma união em chanfro, passa a ter como dimensões

totais 4,10 x 1,60 metros. A decisão por este elemento balizador nas dimensões da embarcação

tem como objetivo manter o projeto com baixo custo e fácil execução, além de aumentar o

aproveitamento dos recursos. Uma vez que a tarefa de emendar duas chapas de compensado

exige tempo para executar os chanfros, bem como a cura da resina para unir as duas partes. A

Figura 7 representa o comprimento total de duas chapas de compensado emendadas pelo

método de chanfro em ângulo. É possível observar que há supressão de 30 centímetros no

comprimento total devido à sobreposição no chanfro. Foi empregada a relação de 50 vezes a

espessura do material para obter a largura total do chanfro. É possível concluir que o

comprimento da embarcação obrigatoriamente está dentro destes limites de 4,10 metros e a

boca com 1,60 metros.

Figura 7 - Emenda em chanfro.

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Figura 8 – Sugestões de ergonomia para a posição sentada.

A definição do pontal demandou uma abordagem foi mais ergonômica, em benefício de

um melhor rendimento quando a embarcação for propelida por remos. Neste caso, o estudo da

posição do assento é de grande importância. O movimento realizado pelo condutor ao remar é

complexo e envolve diferentes grupos musculares durante um ciclo completo.

Ao consultar publicações sobre o melhor posicionamento dos remos em relação aos

suportes e ao barco, nota-se a grande importância desta relação. Em embarcações de alto

rendimento, pouco se leva em conta o conforto do praticante, pois a velocidade é o objetivo do

projeto. Já na literatura que trata de barcos para o recreio, há uma maior relevância para o

conforto e o equilíbrio da embarcação. Como se trata de uma fase preliminar para a

determinação das dimensões principais, com objetivo de determinar o pontal da embarcação

foi levada em conta a referência de ergonomia encontrada em [1]. A posição sentada possui

algumas peculiaridades quanto à altura ideal. Como o remador estará realizando um trabalho

muscular, foi levada em consideração a posição mais contraída, de menor extensão, que fica

compreendida entre as duas condições apresentadas na Figura 8. Para a posição de uma pessoa

sentada, é recomendada a altura de 40 até 48 centímetros para o assento. Como o banco ficará

em nível abaixo do pontal máximo da embarcação, tem-se como uma aproximação a medida

de 60 centímetros para o pontal máximo.

Tendo sido determinadas as dimensões preliminares da embarcação, foi vencida a etapa

inicial do projeto. As dimensões preliminares do barco são apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1 - Dimensões preliminares do barco.

Comprimento – L 4,10 m

Boca – B 1,60 m

Pontal – D 0,60 m

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Figura 9 – Esboço do plano de balizas: vista frontal.

3.3 ESBOÇO DA FORMA

Assim como apresentado por diversos autores sobre a arte de projetar, o projetista precisa

ter a representação do seu protótipo para uma melhor identificação dos problemas e a

consequente proposição das possíveis soluções. Com isso, se faz necessária a realização de um

esboço preliminar, o qual reúne, em algumas linhas, diversos aspectos do projeto, os quais

poderão estar em conflito. O papel e o lápis são as ferramentas básicas para a apreciação do

objeto ainda em fase embrionária, o esboço inicial das seções transversais é apresentado na

Figura 9.

O esboço do plano de balizas apresentado contempla alguns aspectos já mencionados no

texto, como a forma compreendida por painéis planos e quinas, possibilitando a construção de

forma facilitada e com superfícies desenvolvíveis, cuja configuração também contempla a

construção por meio de moldes e formas.

Figura 10 – Esboço do convés.

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A representação da vista superior tem como o objetivo permitir ao projetista a verificação

de aspectos do arranjo do projeto. Neste caso, em particular, foi apresentada como premissa de

projeto a realização de pequenas travessias, com a possibilidade de pernoite para um casal. Para

satisfazer tal requisito, o espaço interno do convés deverá comportar dois adultos,

representados na Figura 10 por dois sacos de dormir.

Também é observado que o comprimento adotado de forma preliminar atende em excesso

ao requisito, tal como verificado na Figura 10. Desta forma, haverá a diminuição no

comprimento inicial, para que haja redução no uso de materiais e economia no peso final do

casco. Com isso o cockpit que será o local de abrigo do casal teve seu comprimento ajustado

para 2,0 metros por ser a dimensão de comprimento de uma cama de casal. A porção de vante

ao cockpit deverá receber o banco com suporte para a caixa de bolina, a enora e pé do mastro

e a roda de proa.

3.4 GERAÇÃO DA FORMA DO CASCO

De posse do esboço inicial, é possível a forma final da embarcação através do emprego

de ferramentas computacionais de auxílio ao desenho CAD (Computer-aided Design). Os

softwares de livre acesso para fins educacionais MaxSurf e Rhinoceros foram empregados para

as etapas de geração da forma e determinação das características hidrostáticas do casco, sendo

também utilizados para as etapas de projeto estrutural como auxílio para o cálculo das áreas de

seções desenvolvíveis. Na Figura 11 é apresentada, em perspectiva, a imagem da forma do

casco.

O deslocamento da embarcação é definido pelo somatório de todas as massas

transportadas. Tripulação, peso do barco completo e provisões devem estar compreendidos

dentro do limite de deslocamento de projeto. Após ajustes iniciais, um deslocamento preliminar

foi adotado como uma aproximação para que fosse obtido o calado da embarcação.

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Figura 11 – Imagem em perspectiva do casco.

Tabela 2 - Dimensões revisadas do casco.

Comprimento – L 3,50 m

Boca – B 1,50 m

Pontal – D 0,55 m

Calado – T 0,15 m

Como o requisito de projeto é mandatório quanto à capacidade de duas pessoas e

provisões para pernoite, foram determinados: 160 kg de massa da tripulação composta de duas

pessoas de 80 kg; 10 kg de provisões líquidas (água, isotônicos e outros); 10 kg de provisões

sólidas e equipamentos relacionados (comida e fogareiro de camping a gás); 10 kg de

equipamentos de abrigo e proteção (2 sacos de dormir e casacos) e 80kg para a massa do barco

completo. Com isso chega-se a um deslocamento preliminar de 270 kg.

Considerando-se essa aproximação inicial, foram feitos ajustes nas seções das obras vivas

de modo a obter o deslocamento desejado e o valor do respectivo calado. Após os ajustes

necessários foi alcançado um valor de calado carregado equivalente a 0,15 m. As dimensões

revisadas do casco são apresentadas na Tabela 2.

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3.5 DETERMINAÇÃO DA ÁREA EXTERNA

Tendo sido desenvolvida da forma preliminar do casco, o passo seguinte compreendeu a

determinação da sua massa própria. Esta etapa consiste em exportar as superfícies geradas no

MaxSurf para o Rhinoceros e realizar sua planificação, para que seja determinada a área de

cada parte planificada. O casco foi dividido em partes para melhor visualização, a saber: fundo,

bojo, costado, espelho de popa e roda de proa. Cada parte foi devidamente planificada e sua

respectiva área determinada.

Figura 12 – Superfícies planificadas do casco.

A Figura 12 apresenta a panificação das partes do casco para que seja determinada a área

total do casco.

Área total do casco

7,65 m²

3.6 PROJETO DA ESTRUTURA

Embarcações de comprimento menor que 24 metros permitem grandes simplificações

quanto ao cálculo estrutural. Neste projeto foi empregada a regra de ISO 12215 “Small craft –

Hull construction and scantlings”, a qual é aplicada ao projeto de embarcações miúdas.

23

A determinação do valor de espessura mínima de cada elemento do casco foi baseada em

[2, capítulo 5]. Todos os cálculos são baseados na classificação do perfil operacional da

embarcação. Este projeto trata de uma embarcação para o uso em águas abrigadas e com

propulsão a vela e remo. Segundo [2], embarcações com tais características são classificadas

como sendo da categoria D. As condições para enquadramento da embarcação como categoria

D são apresentadas na Figura 13, a saber: embarcação com comprimento entre 2,5 e 9 metros

e uso predominante em águas abrigadas.

Figura 13 - Categoria D; águas abrigadas.

Figura 14 - Determinação da espessura do material.

A determinação da espessura mínima foi realizada em conformidade com os requisitos

apresentados em [2], sendo observado que o necessário bom senso quanto à correta

armazenagem da embarcação, bem como sua estrita utilização em atividades compreendidas

24

no escopo de projeto. A espessura mínima das chapas do casco foi calculada em função dos

valores de largura e de comprimento de cada painel, tal como ilustrado na Figura 14. O valor

da espessura mínima foi, então, corrigido para o tipo de material empregado na construção do

casco: compensado naval encapsulado com fibra de vidro e resina epóxi. O fator de correção

tem por objetivo incorporar um fator de segurança devido às características isotrópicas de cada

material.

Cada parte do casco, dividida anteriormente em fundo, bojo e costado, teve sua espessura

calculada individualmente, devido aos diferentes carregamentos de pressão que atuam no

casco. Na Tabela 3 são apresentados os resultados obtidos para os valores de espessuras de

cada parte do casco.

Tabela 3 - Espessuras do casco

Painel do Fundo: Painel Bojo: Painel Costado: b 380 mm b 360 mm b 420 mm

c 40 mm c 30 mm c 20 mm

Kc 0,753 Kc 0,825 Kc 0,943 Kloc 1 Kloc 1 Kloc 0,750 Kr 1,750 Kr 1,818 Kr 1,635 Tr 2,295 Tr 2,383 mm Tr 2,383 mm

Valor 4,8 mm Valor 5,0 mm Valor 5,0 mm

As espessuras mínimas calculadas para cada parte do casco representam um valor que

deve ser tomado como ponto de partida para a sequência das tarefas de determinação do peso

leve do casco. Como as espessuras encontradas apresentam uma dimensão mínima próxima de

5 (cinco) milímetros para o compósito de fibra de vidro e compensado naval as espessuras

comerciais serão determinantes na correta determinação do material selecionado.

Novos elementos do casco foram criados com a finalidade de obter uma aproximação

real do valor de peso leve, sendo assim foram adicionadas partes de suporte, apoio e estrutura

aos elementos primários descritos anteriormente. Estes elementos são a caixa de bolina, as

anteparas transversais, a enora e o pé do mastro, borboletas e verdugo bem como a roda de proa

e o espelho de popa.

O compensado naval de virola é um material de construção muito versátil, sendo

encontrado com facilidade no mercado. As chapas de compensado naval de virola são

encontradas em espessuras de 4, 6, 10, 15, 20 e 25 milímetros, sendo disponíveis nas dimensões

de 2,20 metros de comprimento por 1,60 metros de largura. A espessura empregada neste

25

projeto será a de 6 (seis) milímetros, pois é a espessura comercial que atende ao valor calculado

de espessura mínima.

Para as partes estruturais de suporte e apoio do casco que estão acima da linha d’agua, a

regra recomenda utilizar a mesma espessura do elemento do fundo. A roda de proa, juntamente

com os suportes e anteparas internas, foram dimensionados com espessura de 10 (dez)

milímetros, sendo adotada uma espessura de 15 milímetros para o espelho de popa. O motivo

pelo qual serão utilizadas espessuras maiores que as recomendadas é que, por experiência

própria do projetista, estes elementos deverão receber especial atenção quanto a deterioração

precoce, devido a ação das intempéries e a solicitação local dos suportes e sendo assim, maiores

espessuras garantem maior vida útil para o conjunto.

Densidade compensado naval virola

650 kg / m³

A determinação da espessura mínima para o material possibilita a realização do cálculo

de volume do material empregado na construção. Sendo assim, o próximo passo é obter

individualmente as áreas de cada parte pertencente ao casco, multiplicar pela densidade do

material e obter o peso leve do casco. A Tabela 4 demonstra o cálculo de peso de cada parte e

elemento presente no casco finalizado. O peso correspondente ao material compósito deve ser

adicionado ao compensado, que neste caso será a fibra de vidro enrijecida com resina epóxi. A

função da adição do compósito é estrutural, e confere ao conjunto maior adesão nas colagens

nos encontros dos painéis, além de conferir estanqueidade ao casco, sendo dispensada a

calafetagem tradicional.

Tabela 4 - Peso do casco.

Elemento Área [m²] Espessura [m] Volume [m³] Peso [kg]

Fundo 1,79 0,006 0,01074 6,981

Bojo 2,09 0,006 0,01254 8,151

Costado 2,86 0,006 0,01716 11,154

Espelho de Popa 0,69 0,015 0,01035 6,7275

Roda Proa 0,23 0,01 0,0023 1,495

Antepara transversal 0,87 0,01 0,0087 5,655

Caixa de Bolina 0,74 0,01 0,0074 4,81

Borboletas 0,64 0,01 0,0064 4,16

Pé do Mastro 0,039 0,01 0,00039 0,2535

Enora 0,27 0,01 0,0027 1,755

Peso [kg]: 51,142

26

O peso de fibra de vidro e resina epóxi é calculado pela multiplicação da área coberta

pelo valor de peso/área do laminado, cuja magnitude depende das características selecionadas

para o compósito. Neste projeto foi empregada a fibra de vidro tradicional, em tecido com

gramatura de 200 g/m². A resina epóxi utilizada será a resina Tecpóxi bi-componente, numa

proporção de 50% de resina e 50% de fibra de vidro será adotada, uma vez que se trata de

construção amadora. Proporções mais próximas do ideal são atingidas por profissionais

experientes, e chegando a valores de 40% de resina e 60% de fibra de vidro.

Com isso, para cada m2 de laminado, teremos de 400 g de peso para o compósito de fibra

e resina. A área externa total do casco será encapsulada pelo laminado, sendo assim, o

somatório de áreas equivale a 6,80 metros quadrados. A multiplicação da área total pelo peso

de laminado resulta em 2,7 kg de laminado.

Adicionou-se, por estimativa, ao peso total do casco, o mesmo valor do peso do laminado

para as contribuições de peso da pintura interna e da adição de filetes e parafusos. Sendo assim,

foi adicionado o peso de 5,4 kg ao peso do compensado naval utilizado na fabricação do casco.

Considera-se tal estimativa conservadora, pois representa, aproximadamente, 10% do

peso total do casco. Finalmente, o peso total estimado para o casco equivale a:

Peso total estimado do casco

56,5 kg

A estimativa inicial de peso para o barco completo, tomada anteriormente como sendo

de 80 kg, foi estimada de forma a contabilizar os pesos dos acessórios. A embarcação será

dotada, além do casco, de leme, bolina, cana de leme, mastro e verga, vela e cabos. A soma de

todos esses itens feita com base em uma embarcação semelhante resultou em um total de 16

kg. Tal valor foi utilizado como aproximação para o presente projeto. Portanto, a fim de

demonstrar a consistência da estimativa inicial de peso leve, obtivemos um peso de casco

pintado e encapsulado de menos de 60 kg. A margem de 20 kg para os acessórios é consistente

e conservadora, uma ver que os processos construtivos de cada peça não seguem um padrão

industrial e normatizado.

De modo a satisfazer o requisito de projeto de ser um barco capaz de ser transportado no

rack de teto de um carro popular, foram feitas consultas em distribuidores deste acessório

automotivo e a carga máxima de transporte de racks de teto é de 40 kg por barra transversal, o

27

que mostra a adequação do projeto a esse requisito. Sobre a tarefa de elevar o barco do chão

até a altura do teto de um carro, cabe ressaltar ser esta uma tarefa que deve ser feita com cuidado

e atenção, a fim de evitar acidentes e/ou avarias.

O projetista, acompanhado de um amigo, realizou a tarefa de elevar um casco de um

veleiro de dimensões similares, o Laser, cujo peso é semelhante ao estimado para o casco deste

projeto e a tarefa exigiu destreza e força para ser executada. Para pessoas de menor disposição

física, idosos ou portadores de necessidades especiais, a carreta rodoviária é a melhor solução

para a logística de transporte do barco e seus acessórios.

3.7 PROPULSÃO

A propulsão desta embarcação será proveniente de um par de remos e de uma armação

de vela. A premissa de projeto apresentada anteriormente tem o objetivo da diminuição do

número de peças e, para que seja possível o atendimento deste requisito, deve-se ter o emprego

de um mesmo componente para mais de uma tarefa.

Esta premissa é tida pelo projetista como de grande importância, pois além de reduzir o

peso a bordo, o acúmulo de funções em uma peça dá a esta uma maior importância e

valorização. Os dois remos serão a fonte primária de propulsão, contudo, quando a embarcação

estiver em armação de vela, os remos estarão cumprindo a função de mastro e verga, com isso

não haverá a necessidade de espaço para armazenamento dos remos.

3.7.1 Mastro e Remos

O desenho de um veleiro está incompleto sem que estejam contemplados o mastro e a

vela, estes dão amplitude ao design, transformam o barco em nave, tendo sido a forma de

propulsão que durante mais tempo esteve empregada nas embarcações.

A armação de vela para o barco em questão é composta por um mastro e uma verga,

tendo a armação tradicional em caranguejeira. A adoção desta configuração é justificada pela

facilidade de construção da vela e por representar uma geometria de grande área e baixo centro

de pressão. A ausência de retranca também é outro ponto forte na adoção deste tipo de armação,

uma vez que a porção inferior da vela, a esteira, não precisa de ajuste de tensão. Na Figura 15

é apresentada a configuração da armação em vela do tipo caranguejeira. O centro de pressão

da forma geométrica está representado por um ponto no centro da área da vela.

28

Figura 15 - Armação em caranguejeira.

Outra justificativa para a escolha deste tipo de armação é o fato de ser composta por dois

elementos de sustentação, o mastro e a verga. Como mencionado anteriormente, estes

elementos serão as hastes dos remos quando o barco estiver em uso com propulsão a remo, e

quando em armação de vela, seu uso será como componentes do mastro e da verga,

respectivamente.

Para fins de simplificação, o mastro e a verga, sendo ambos de mesma dimensão, serão

chamados no texto simplesmente por mastros. Os mastros serão simplesmente peças de

madeira maciça de seção quadrada com dimensão de 50 x 50 mm e comprimento de 3,0 m. O

comprimento comercial disponível de peças de madeira é, usualmente, de 6,0 m para peças

com dimensões entre 30 x 30 mm e 75 x 75 mm. Neste projeto, em particular, foi adotada uma

única peça, cortada na metade de seu comprimento, para a confecção dos mastros e remos. A

dimensão da seção transversal foi obtida pela dimensão máxima de largura das forquilhas para

barcos a remo, sendo que as forquilhas possuem em sua grande maioria a dimensão máxima

de 2 polegadas (50,4 mm).

O procedimento para a obtenção do mastro com uma seção transversal mais próxima a

seção circular deverá ser executado na forma artesanal ou de forma mecânica, com o emprego

da técnica de retirada das arestas, como demonstrado na Figura 16. A peça bruta de madeira

tem suas arestas retiradas por meio de usinagem manual com o uso de formão e plaina. O

objetivo é atingir o formato da peça mais próximo ao formato circular. Alternativamente este

procedimento poderá ser executado com maquinário apropriado, se este estiver disponível.

29

Figura 16 - Seção transversal dos mastros e remos.

O tipo de madeira a ser utilizado deverá ser a madeira de maior resistência em

disponibilidade na localidade do cliente. A Erro! Fonte de referência não encontrada.

presenta as propriedades mecânicas de diversos tipos de madeiras brasileiras [3].

Tabela 5 - Propriedades mecânicas das madeiras brasileiras.

A construção dos mastros deverá ocorrer em paralelo com a construção dos cascos, a fim

de que sejam minimizados os desperdícios. Assim sendo, durante os intervalos em que a

construção do casco demande tempo para a cura dos componentes compósitos, haverá sempre

sobra parcial de material dentro dos recipientes destinados a conter a resina catalisada que seria

desperdiçada. Este material será empregado para a proteção dos mastros como forma de pintura

impermeabilizante.

30

O mastro será suportado por meio de uma enora e pelo pé do mastro. A enora é um

elemento estrutural transversal, posicionada na porção de vante do casco possui grande

importância para a estabilidade do conjunto. Esta peça é posicionada de tal forma a manter o

mastro fixo acima do pé do mastro, permitindo sua rotação, mas restringindo a translação do

mesmo. A posição longitudinal deste elemento será determinada pelo equilíbrio do centro de

área molhada e o centro de pressão da área vélica. Afim de garantir um comportamento seguro

determinou-se a posição da enora a 2,40 metros desde o espelho de popa. A Figura 17 -Posição

Longitudinal da Enoraseguir apresenta a enora posicionada na porção de vante do casco.

Figura 17 -Posição Longitudinal da Enora

As pás dos remos serão do tipo simétrico, sendo esculpidas em chapas de compensado

naval laminado. O encaixe da haste com a pá é do tipo macho e fêmea, com a haste sendo

introduzida no corpo da pá. A Figura 18 apresenta o esquema do corpo do remo, composto pela

haste de 3,0 m de comprimento e, em detalhe, o encaixe da haste no corpo da pá do remo.

Figura 18 – Remo e detalhe da pá.

31

3.8 ERGONOMIA

De maneira preliminar, o pontal da embarcação foi determinado a partir da altura do

assento onde estará situado o remador. Tal valor teve como referência dados obtidos na

literatura [1]. Todavia, o valor final a ser adotado foi definido tendo por base um estudo de

ergonomia, com consulta a literaturas mais específicas sobre remo.

A altura do assento será determinada a partir do entendimento sobre as dimensões e

relações com a altura da forquilha. Neste projeto será utilizado como referência um homem

adulto, com 1,85 m de altura, para os estudos de ergonomia.

O ciclo da remada completa tem início com as pás dos remos suspensas no ar e

posicionados a vante, pernas e troco flexionados e braços estendidos. Ao serem submergidos

os remos, as pernas iniciam o movimento de extensão, repassando o apoio para o assento com

o movimento de translação do tronco e com a flexão dos braços. O ciclo de propulsão é

completado com as pás dos remos na parte de ré e fora da água. O movimento de recuperação

retorna as pás para a posição inicial do ciclo.

Como este movimento é repetido diversas vezes, é notável que a posição e o apoio do

remador devem receber especial atenção no projeto de ergonomia do barco. O assento do barco

foi posicionado próximo ao centro longitudinal de flutuação, fazendo com que o movimento

oscilatório do remador não provoque grandes alterações no equilíbrio longitudinal da

embarcação. Para o posicionamento da altura do assento em relação ao fundo da embarcação e

a altura da forquilha, foram utilizadas as medidas recomendadas em [4].

Figura 19 - Ergonomia da remada.

32

Na Figura é apresentado o estudo ergonômico relativo à posição para a remada. Na

porção superior da figura, a qual retrata a posição de extensão, o remador submerge as pás dos

remos e realiza o movimento de extensão abdominal e de contração dos braços. Na porção

inferior da figura é representada a fase de recuperação, quando os remos estão fora da água e o

remador encontra-se com o tronco flexionado para a vante.

Como resultado do estudo do ciclo da remada, foi possível alcançar um melhor

entendimento sobre a melhoria do rendimento e do conforto do remador. Como resultado, têm-

se as dimensões de altura do assento e altura da forquilha apresentados, em detalhe, na Figura

19. Em atendimento as recomendações de [4] a diferença de altura entre o assento e a forquilha

não deve ser superior a 25 centímetros.

Figura 19 - Alturas do assento e forquilha.

3.9 VELA E APÊNDICES

Tendo sido determinado o arranjo da vela em armação de caranguejeira, as dimensões do

mastro e da verga serão os elementos balizadores na confecção da vela. A geração da geometria

para a vela foi realizada com o auxílio do software SailCut.

Figura 20 - Partes da vela.

33

A geometria de uma vela é dividida em quatro partes, como representada pela Figura 20,

onde cada lado da figura geométrica recebe um nome. Próximo ao mastro, no bordo de ataque

da vela, encontra-se a testa. A parte oposta, no bordo de fuga da vela, chama-se valuma. A

porção inferior da vela é denominada de esteira e sua parte superior é a verga. As dimensões

do mastro, da esteira, da verga e da embarcação são inseridas nos campos de dados de entrada

do software SailCut e, após na geometria, obtêm se a configuração final da vela. Na Figura 21

é apresentada a vela em sua forma finalizada e na parte esquerda os painéis planificados com

as margens de corte e costura para a confecção.

Figura 21 - Vela planificada.

Para a confecção da vela é recomendado que seja utilizada a lona nacional encerada,

produzida em Prolan. Após planificar os painéis, é possível realizar a plotagem em tamanho

real e realizar o corte do material com o auxílio do gabarito. Na costura dos painéis é

recomendado que seja feita a colagem das abas sobrepostas e posteriormente a costura com

linha própria para lona feita de nylon e agulha de ponta.

A área total da vela é de 4,50 metros quadrados. O posicionamento longitudinal do

conjunto vela e mastro é determinado pelo equilíbrio entre os apêndices e a área molhada do

casco em conjunto com a posição do centro de área da vela.

3.10 BOLINA

Este elemento tem por função principal diminuir o movimento de deriva da embarcação.

Seu posicionamento longitudinal possui grande importância no projeto de um veleiro seguro.

Como recomendado em [5], o centro da área vélica deve estar posicionado a ré do centro de

área projetada das obras vivas do casco, resultando assim, em um casco equilibrado

naturalmente.

34

Figura 22 - Centro de esforço lateral.

Nesta configuração, uma vez que ocorra um acidente e o leme fique sem governo, o barco

tem a tendência natural de orçar. Ou seja, quando se está sem o leme, o barco vai guinar em

direção ao vento. Caso contrário, a embarcação desequilibrada irá arribar e derivar a favor do

vento, se afastando do ponto de sinistro. A Figura 22 mostra a disposição longitudinal dos

centros de área do casco e da bolina e centro resultante.

Segundo recomendações presentes em [5], a área lateral da bolina deve estar dentro da

faixa de 3,5% e 4,5% da área vélica total. A dimensão da bolina foi determinada pelo

atendimento à área mínima requerida. A caixa de bolina é um elemento estrutural e está

localizada na mesma posição que o assento do remador, assim ambos podem contribuir para a

melhor alocação dos elementos a bordo. A corda da bolina foi limitada pela dimensão do banco,

e este possui 35 cm. Levando em conta as dimensões das bordas e flanges, a bolina alcançou

32 cm de corda, sendo que para atender ao requisito de área, seu comprimento é de 1,15 metros.

Assim a bolina tem 0,21 m².

Figura 23 - Posição da caixa de bolina.

A posição longitudinal da bolina foi determinada pelo posicionamento da antepara

transversal a ré e a vante da caixa de bolina. Como o requisito de pernoite para um casal deve

35

ser atendido, a região do convés tem 2,0 metros de comprimento, desde o espelho de popa até

a antepara transversal. Como apresentado na Figura 23 - Posição da caixa de bolina., a caixa

de bolina e o banco são partes do mesmo elemento.

3.11 LEME

O leme é responsável pelo governo da embarcação. O leme gera um momento de guinada,

o qual atua no casco da embarcação alterando seu aproamento. Conforme recomendado em [5],

o leme deve possuir área lateral que corresponda entre 1% e 2% da área vélica total. A Figura

24 apresenta o leme e a bolina posicionados no casco. O leme possui um perfil hidrodinâmico,

uma corda constante de 18 cm e uma envergadura de 85 cm.

Figura 24 - Posição do leme e bolina.

A projeção da área lateral do casco molhado juntamente com a projeção das áreas laterais

do leme e da bolina, são somados, e por meio de média ponderada, é possível encontrar a

posição longitudinal do centro da área molhado da embarcação. No software Rhinoceros, é

possível encontrar o centro de área através do emprego da ferramenta Mass Analise. O centro

longitudinal de área molhada está a 1,54 m da popa representado pela Figura 25.

Figura 25 - Centro de área molhada.

36

4 VERIFICAÇÃO DO EQUILÍBRIO

4.1 CENTRO DE GRAVIDADE

Embarcações miúdas possuem baixo peso próprio, ou seja, no somatório dos pesos do

conjunto, o casco possui representação de igual ou menor dimensão que os tripulantes. E com

isso apresenta um comportamento sensível que ao embarque ou desembarque dos tripulantes

tendo o equilíbrio totalmente alterado pela movimentação dos tripulantes a bordo. Devido a

esta natureza comportamental intrínseca, o centro de gravidade da embarcação será controlado

pelo posicionamento dos tripulantes. A banda e o trim serão corrigidos conforme o arranjo dos

integrantes da lotação a bordo.

O melhor arranjo para os tripulantes será determinado pelo melhor entendimento destes

ocupantes, que apesar de seguirem este manual, podem eventualmente organizarem os pesos a

bordo afim de satisfazerem alguma outra configuração de equilíbrio. È recomendado para que

na armação em vela, os tripulantes se disponham em determinada posição para evitar o

adernamento excessivo do barco, para tal, ambos podem se opor ao posicionamento da vela e

realizarem o contrapeso, manobra conhecida por escora. O posicionamento é demonstrado,

com os tripulantes agindo contra o adermanento proveniente dos ventos na vela, através da

Figura 26 - Arranjo em armação de vela

Figura 26 - Arranjo em armação de vela

37

4.2 COMPORTAMENTO SEGURO

Citado anteriormente, um veleiro é naturalmente equilibrado quando possui a

característica de aproar com o vento, assim em caso de algum acidente ou perda do governo, a

embarcação terá a tendência de manter sua posição de menor velocidade, ou seja, com o vento

incidindo pela proa com ângulo de ataque mínimo na vela.

A mesma tarefa foi realizada com a projeção do centro da área vélica, sendo obtido um

valor de a posição de 1,35 m a partir do extremo de ré.

O equilíbrio entre as forças que atuam no barco se dá com a atuação do vento nas velas

sendo representado por um ponto no centro de área da vela e da atuação da água no centro de

área lateral da porção molhada do casco. De acordo com [5] a posição do centro de área

molhada deve estar entre 3% e 7% do comprimento de linha d’água, a vante do centro de

pressão na vela. O centro da área vélica está localizado a 1,35 m a partir do extremo de ré.

Figura 27 - Posição dos centros de pressão do casco e da vela.

A faixa de segurança para a diferença entre a posição longitudinal do centro de área vélica

e a posição longitudinal da área molhada deve estar compreendida entre 10 cm e 23 cm. Nota-

se na Erro! Fonte de referência não encontrada. que esta diferença equivale a 19 cms, ou

eja, é satisfeita a condição de equilíbrio.

38

5 CONCLUSÃO

O presente projeto de graduação teve por objetivo a realização e capacitação formal de

um sonho: projetar embarcações de baixo custo, com acesso universal, baseado no emprego da

ciência para que sejam seguras para os seus donos. A arte de projetar barcos é baseada em

conhecimento e prática, mas, também em criatividade, devendo permitir a superação de novos

desafios.

O projeto de embarcações de pequeno porte possui grandes simplificações nos cálculos

de estrutura, pois sua forma possui peculiaridades que lhes conferem grande resistência

estrutural. Contudo, deve-se observar que a segurança dos ocupantes é o principal fator de

projeto e a atenção aos detalhes deve ser mandatória. A decisão em adotar materiais simples e

de fácil acesso, porém adequados aos objetivos do projeto, e, principalmente, o compromisso

com a segurança e a simplificação da construção representam pontos de destaque do presente

trabalho. Este projeto tem por visão geral incentivar a exploração dos mares, lagos e praias.

Sua pretensão é a de ser um objeto de lazer e desporto.

A confirmação de um projeto com baixo custo se dá pela apresentação da estimativa de

custos para a compra de materiais. A distribuição de todas a peças em 5 chapas de compensado

naval, representada pela Figura 28, que resultam em uma quantia de 480,00 reais. O custo

referente a 1 galão de tinta, 5kg de resina epóxi e 10m² de fibra de vidro somam 340,00 reais.

Os remos de madeira correspondem ao custo de 6 metros lineares de madeira nobre, com custo

aproximado de 140,00 reais. Os valores somados aproximam-se de 960,00 reais. Para o início

da obra e edificação é um baixo custo sendo inferior a 1 mil reais para executar a edificação,

colagem e pintura.

Figura 28 – Chapas de Compensado Naval

39

Para etapas posteriores de conclusão do barco, o construtor terá livre opções de

equipagem do barco, sendo que há a opção de seguir o manual. Dois mordedores do tipo

camcleats e duas roldanas de 30mm são recomendados e juntamente com a vela de lona, o

custo total da embarcação pronta é estimado em 1200,00 reais. Mantendo o objetivo de projeto

de ser uma embarcação de acesso facilitado pelo baixo custo e grande facilidade de acesso aos

materiais.

Este projeto de graduação é a partida para a construção de uma carreira de projetista

naval, que almeja ser um artesão moderno e atualizado, o qual faz uso das técnicas tradicionais,

sem se esquecer da importância do conhecimento e das possibilidades oferecidas pelas

ferramentas de projeto atuais. Que este barco possa vir a se tomar real e representar o primeiro

projeto executado, de muitos que virão.

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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFRICAS

[1] NEUFERT, ERNEST, 1998, A arte de projetar em arquitetura. 13ª ed. São Paulo, Brasil

[2] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION, 2001, ISO – 12215, Small

Craft – Hull construction and scantlings, Bruxelas, Bélgica

[3] PROF. DR. JOÃO CARLOS MORESCHI, 2012, Propriedades da Madeira. 4ª ed

Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal - UFPR

[4] Geometria de um barco a remo:

https://angusrowboats.com/blogs/news/fixed-seat-rowing-geometry

[5] LARS LARSON, ROLF ELIASSON, 2000, Principles of Yacht Design, 2ª ed

Referências Imagens:

Figura 2 - Canoas ribeirinhas

http://www-labs.iro.umontreal.ca/~vaucher/History/Prehistoric_Craft/

Figura 4 - Barco à remo

https://www.avon-boating.co.uk/small-boat-hire/rowing-boats

Figura 5 - Barco à vela:

https://vineyardgazette.com/news/2008/07/11/big-small-sailboats-gather-edgartown-annual-

regatta