aula 8 - metropolitana
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Arquitetura Naval e OffshoreEstabilidade Intacta
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Brao de Endireitamento
O KG no projeto calculado para a piorsituao de estabilidade
(radianos)
(graus)
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Momento de Restaurao
Tambm pode ser chamado de Momento de estabilidade ou Momento de adriamento
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Teste de Inclinao
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Estabilidade para grandes ngulosQuando um navio est com banda
grande a nova linha dgua L1A1no cruza a linha dguacorrespondente flutuao sem
banda ( LA ) no plano desimetria; alm disso, os vetoresreferentes ao EMPUXO nacondio de flutuao sembanda e com banda no secruzam mais no METACENTRO
INICIAL, M, mas em outro pontoN, de modo que o brao doconjugado de endireitamento GZno mais: GZ = GM x sen
N
Para navios de costado reto pode ser adotada a
seguinte formula para grandes ngulos de inclinao
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Curvas Cruzadas de Estabilidade
Permite, para uma dada posiodo centro de gravidade (CG), adeterminao do brao deendireitamento em funo de umangulo de inclinao, para umdeslocamento constante.
Para a obteno destascurvas so usadas asBalizas j empregadas no
Plano de Linhas e Regras deIntegrao numricas.
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Em primeiro lugar, deve-se selecionar alguns valores de deslocamento(consequentemente de calado) e de ngulos de banda para os quais sero calculadosos braos de endireitamento.
A principio a posio (G0) pode ser considerada qualquer desde que se faa a
devida correo.Cada linha dgua traada intercepta cada uma das balizas, definindo a reaimersa de cada uma delas. Assim para cada baliza, pode-se calcular sua rea e o seumomento esttico em relao ao eixo perpendicular a linha dgua que passa peloponto (G0) .
Uma integrao simples aolongo do comprimento definiro deslocamento e a posiotransversal do centro decarena. O valor encontradopara a posio do centro decarena o prprio brao deendireitamento. Uma vez que oeixo de referencia passa pelocentro de gravidade dereferencia
O valor encontrado para a posio do centro de carena o prprio brao de endireitamento.
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Correo da posio vertical do centro de gravidade
Para permitir uma ajuste da posio vertical do centro de
massa, de (G0) para (G) realizada uma correo senoidal emtodos os ngulos lidos
GZ = G0Z0 G0G sen
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Correo da posio horizontal do centro de gravidade
Se o centro de gravidade no se encontra na linha de centro
da embarcao, deve ser efetuada tambm uma correo
cossenoidal, corrigindo o centro de gravidade de G para G1
G1Z1 = GZ G1G cos
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Curvas de Estabilidade Esttica
De modo geral, a forma de
representar as caractersticas deestabilidade de um navio agrandes ngulos de inclinao atravs de curvas cujas abscissasrepresentam os ngulos de banda
() e as ordenadas o Brao doconjugado de Endireitamento.Podem ser traadas vrias curvasde estabilidade de um mesmonavio variando-se os valores de
deslocamento e de KG.
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Nesta ilustrao, o navio est flutuando adriado.
Como no h nenhuma fora externa atuando no
navio, o ngulo de inclinao de 0
Por conta do centro de gravidade e de
carena, G e B estarem na linha decentro, o brao de endireitamento GZ 0
m
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Quando o navio comea a adernar devido auma fora externa, GZ comea a aumentar.
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Quando o adernamento aumenta, as linhas de aode G e B passam a divergir, resultando em umgrande momento de endireitamento
O centro de carena Bcontinua a se mover para o
lado mais submerso
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Reduo da estabilidade,
generalizando, to logo h uma
imerso do convs, ou a emerso
do bojo
Nesta fase o bojo emerge resultando emum decrscimo na rea do plano de
flutuao e consequentemente em BM
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Quando o navio atinge um ngulo de inclinao em
que o centro de gravidade G e o de carena B
atuam na mesma linha vertical, o brao de
endireitamento 0 e no existe momento
restaurador
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Se o navio inclinar alm deste ngulo de banda,
o centro de gravidade G ir se deslocar para o
lado errado da linha vertical projetada pelo
centro de carena B resultando em u m momento
no qual o navio emborca
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Curvas Cruzadas de Estabilidade Curva de Estabilidade Esttica
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Consideraes da curva de estabilidade esttica
Inclinao prximo origemPara pequenos ngulos de inclinao, o brao de alavanca proporcional inclinao da
curva e o metacentro efetivamente um ponto fixo. Ento tm-se que a tangente curva
de GZ na origem representa a altura metacntrica GM. Isto significa que a altura inicial
metacntrica GM pode ser de grande importncia para a forma da curva, principalmente
para ngulos pequenos de inclinao.
57.3 = 1 radianos
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Consideraes da curva de estabilidade esttica
Valor mximo GZO valor mximo de GZ definido pelo ngulo que gera o maior brao de adriamento. Seu valore o ngulo em que ela ocorre so importantes. A forma da embarcao acima da linha deflutuao de grande importncia para o valor mximo possvel do brao de alavanca deestabilidade.
Faixa de EstabilidadeEm algum ngulo de inclinao(s vezes at maior que 90 graus) ovalor GZ cai zero e at mesmo
torna-se negativo para inclinaesmaiores. este ngulo conhecidocomo o ngulo de limite deestabilidade. A gama de ngulospara o qual GZ positivo conhecida como a faixa deestabilidade. Esse intervalo de
grande importncia para a reamxima atingvel sob a curva deestabilidade e, portanto, tambmsobre a energia potencial mxima quea estrutura pode absorver atravs deum movimento de roll (balano) .
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Consideraes da curva de estabilidade esttica
ngulo de imerso da borda do convsPara a maioria das estruturas flutuantes, h um ponto de inflexo na curva de estabilidade, o quecorresponde aproximadamente ao ngulo em que borda do convs fica imersa. Este ponto no de
tanto de interesse por si s, porm, proporciona orientao ao designer sobre possveis efeito dealteraes de projeto sobre a estabilidade. O formato da embarcao acima da linha de flutuao podeter uma grande influncia sobre sua estabilidade esttica. Mais ou menos a mesma declarao podeser feita quando o bojo emerge, por conta da diminuio da largura da linha d'gua.
rea sob a curva de estabilidade estticaUm parmetro importante quando analisar as propriedades de estabilidade de uma estrutura
flutuante o trabalho que tem de ser feito para alcanar um ngulo de inclinao determinado. Istosignifica que a rea sob a curva de estabilidade esttica um valor importante para aavaliao das propriedades de estabilidade. Ela representa a capacidade da estrutura flutuantepara absorver a energia de inclinao transmitida pelos ventos, ondas ou qualquer outro efeitoexterno.
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Efeito do GM sobre a curva de estabilidade
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Efeito da borda-livre sobre a estabilidade
Assim sendo, embora a borda-livre normalmente contribua para melhorar
as caractersticas da Curva de Estabilidade, preciso considerar todosos efeitos do aumento da borda-livre, principalmente a elevao do
centro de gravidade que diminuir GM, prejudicando as caractersticas
de estabilidade inicial.
O navio da curva I temborda-livre maior do que
o da curva II
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Efeito da bocaA altura metacntrica, to como os momentos deadriamento em pequenos ngulos de inclinao,crescem por conta do aumento da boca devido o valor
do momento de inercia da linha dgua crescer,contando com a contribuio da pequena mudana novolume submerso e as posies verticais do centro decarena e de gravidade
Concluso: Para aumentar a altura metacntrica GM:
Aumentando a boca, B
Diminuindo o calado, T
Abaixando o centro de gravidade (KG)
Aumentar a borda livre ira aumentar o KG, mas ir melhorar aestabilidade em grandes ngulos de inclinao.
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Altura metacntrica adequada
Deve ser grande o suficiente para satisfazer
os requerimentos da regras estatutrias.
Usualmente a plena carga e completamente
carregado, GM ~0,04B
Um GM muito grande ir resultar em perodos de balano muito curtos.Essa frequncia de balano muito alta causa desconforto na tripulao e
eventuais passageiros, devendo tambm ser evitada.
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