Apndices de CarenaProf. Manuel Ventura Projecto de Navios I Mestrado em Engenharia e Arquitectura Naval

Sumrio

1. Porta do Leme 2. Robaletes

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Porta do Leme

Sumrio

Conceitos bsicos Tipos de lemes Forma das Seces Transversais Sries de perfis alares NACA e NASA Aspectos construtivos Materiais Dimensionamento estrutural

Bibliografia Links

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Conceitos Bsicos Nmero de ReynoldsRn = V L

em que : V velocidade L comprimento

vis cos idade cinemtica ngulo de Ataque (AOA) ngulo entre o plano de mediania do navio ou embarcao e a direco do escoamento Resistncia (Drag) Sustentao (Lift)

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Tipos de Lemes

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Tipos de Lemes (1)

Lemes CompensadosM.Ventura Apndices de Carena 7

Tipos de Lemes (2)

Leme Compensado c/ FlapM.Ventura Apndices de Carena 8

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Tipos de Lemes (3)

Leme Semi-CompensadoM.Ventura

Leme Suspenso9

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Leme SchillingLeme equipado com 2 alhetas horizontais, inferior e superior

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Seco Tpica: Perfil Alar

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Seces Tpicas de Lemes NACA (mais comum) HSVA (resistncia reduzida) FLAP

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Perfis NACA O National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) que foi fundado em 1915 e viria mais tarde a dar origem NASA, desenvolveu sries de formas para perfis alares Como foram desenvolvidos para pequenos avies, a gama de variao do Nmero de Reynold's semelhante das aplicaes martimas Existem vrias famlias de formas designadas por NACA 4 dgitos NACA 5 dgitos NACA 6 dgitosM.Ventura Apndices de Carena 13

Perfis NACA de 4 Dgitos (1) Srie publicada em 1932 Em geral, a forma descrita em tabelas NACA-ABXX, em que: A camber mximo B cota do camber mximo XX espessura mxima expressa em percentagem da corda

Os perfis simtricos tm camber nulo e portanto so referidos como NACA-00XX O valor 12% para a espessura/corda muito usado em Arquitectura Naval

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Perfis NACA de 4 Dgitos (2)A sua forma pode ser calculada pela expresso: t 2 3 4 y= 0.29690 x 0.12600 x 0.35160 x + 0.28430 x 0.10150 x 0.20

(

)

O raio de curvatura do bordo de ataque ser:

r = 1.1019 t 2

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Perfis NACA de 5 Dgitos Desenvolvida em 1935 O primeiro dgito est relacionado com o coeficiente de sustentao

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Perfis NACA srie 6 de Dgitos Zona de baixa resistncia para ngulo de ataque (AOA) de 1 a 2 graus Utilizado em asas de avies

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Programa Utilizao: naca em que: - nmero NACA - numero de pontos gerado 1 Exemplos de Nmeros NACA: 0012 Symmetric 4 digit foil, 12% thickness 23010 Cambered 5 digit foil, 10% thickness 2402-64 Modified cambered 4 digit foil. 23011-32 Modified 5 digit foil. 16-012 Symmetric 1-series foil. 0000 Flat plate.M.Ventura Apndices de Carena 18

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Exemplos de Perfis NACA NACA 0012 (4 dgitos, simtrico, espessura = 12% comprimento)

NACA 23010 (5 dgitos, assimtrico, 23% camber, espessura = 10% comprimento)

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Perfis NASA Series GAW 1, 2 Series LS(1)-04XX projectados para Nmeros de Reynolds no intervalo [2x10^6, 12x10^6]

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Perfis Alares Finos

t 1 ( x xe) y = xe 2 2

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Notas Gerais (1) A localizao do leme a mais a r possvel, para que o momento de giro seja o maior possvel, permitindo melhor manobrabilidade do navio. A distncia entre o propulsor e o leme deve ser suficiente para que o propulsor possa ser removido sem a retirada do leme. O leme a 35 no deve ultrapassar os limites da linha de gua correspondente mxima altura deste Para lemes semi-compensados, a linha de centro do eixo dever estar aprox. a 21% da corda mxima medido a partir do bordo de ataque. A razo (Altura/Corda mdia) deve ser: 1.3 < (A/Cm) < 2.5M.Ventura Apndices de Carena 22

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Notas Gerais (2) O topo do leme dever estar o mais prximo possvel do casco para reduzir liberao de vrtices e dever ser afunilado na vertical, para evitar a utilizao de spill-plate Para o clculo do momento torsor necessrio saber a velocidade a vante e a velocidade a r do navio.

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Desenho da Porta do Leme

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Desenho da Porta do Leme

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Estimativa do Momento TorsorO Momento Torsor pode ser estimado pela expresso: Q = 0,035 x A x V2 x q [lb] em que: A - rea do leme [ft] V - velocidade do navio [ft/s] q - ngulo de ataque (0 - 35) Converso de unidades: Q = Q (lb) / 4,48 [N]

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Clculo do Momento Torsor (BV)O Momento Torsor requerido pela mquina do leme, MTR, calculado pela expresso:

M TR1 = CR1 r1 M TR 2 = CR 2 r2A = A1 + A2 C R1 = CR 2 A1 A A = 2 A

A r1 = b1 1F A A r2 = b2 2 F A

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Clculo do Momento Torsor (BV)

Geometria de leme sem recortes

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Clculo do Momento Torsor (BV)

Leme semi-compensado trapezoidal, com 2 apoios

Leme semi-compensado trapezoidal, com 3 apoios

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Clculo do Coeficiente de Resistncia (BV)CR = 132 ng AV 2 r1 r2 r3ng A V r1 r2

[N ]

r1 =

+23 h2 ,2 Ar

Notao de navegaorea porta leme [m2], at altura mdia h Velocidade do navio [ns] Coeficiente de forma Coeficiente do perfil 0.8 lemes fora do fluxo do hlice a r de tubeiras de hlice outros casos

= MIN h=

z3 + z4 z2 2ng 1.00 0.95 0.85 0.85 0.7530

Notao de navegao Sem restries Zona de vero Zona tropical Zona costeira reas protegidas

r3

1.15 1.0

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Coeficientes de Perfil (BV)

Tipo de Seco do Leme

r2 AV

r2 AR

Tipo de Seco do Leme

r2 AV

r2 AR

1.10

0.80

1.70

1.30

1.35

0.90

1.40

0.80

1.10

0.90

1.00

1.00

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Momento Torsor (BV)O Momento Torsor requerido pela mquina do leme, MTR, calculado pela expresso:

M TR = CR rr b AR Brao [m] Largura mdia da porta do leme [m] 0.33 AV 0.66 AR rea [m2]

A r = b R A b= x2 + x3 x1 2

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Exemplo de Clculo

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MateriaisAlguns materiais utilizados na construo da porta do leme (Programa Bureau Veritas)Material Tenso Cedncia [N/mm2] 235.00 235.00 100.00 100.00 70000.00 70000.00Apndices de Carena

Mdulo de Elasticidade [N/mm2]

Coeficiente da Tenso Rotura soldadura de [N/mm2] topo 400.00 400.00 0.4 0.4 400.00 400.0034

Ao Ao Inox Alumnio (rolled) Alumnio (extrudido)M.Ventura

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Dimensionamento Estrutural do Leme (BV) A Bureau Veritas disponibiliza o programa para o dimensionamento da porta e da madre do leme Os tipos de forma previstos so os seguintes:

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Dimensionamento Estrutural do Leme (BV)As seces consideradas no programa so as seguintes:

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BibliografiaPerfis NACA Abbott, I.H. e von Doenhoff, A. E. (1949), Theory of Wing Sections, Dover Publications. Moran, J. (1984), "An Introduction to Theoretical and Computational Aerodynamics",Wiley.

Projecto do Leme Lamb, B.J. and S. B. Cook, S.B. (1961) A Practical Approach to Rudder Design, Shipbuilding and Shipping Record, Sept. 14, 1961

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Links NACA Airfoils (gd.tuwien.ac.at/scicomp/cfd/naca.html) Nacagen software (ourworld.compuserve.com/homepages/Harold_Ginsberg/) The International Hydrofoil Society (www.foils.org/) Becker Marine Systems (www.becker-marine-systems.com)

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Robaletes

Objectivos

Amortecimento do movimento de balano do navio A aco de amortecimento relativamente pequena, mas eficaz e sem quaisquer custos adicionais durante a operao do navio.

Proteco do encolamento em caso de encalhe Aumento da resistncia longitudinal do encolamento

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Localizao A posio do robalete definida criteriosamente para evitar turbulncia excessiva. Geralmente so testadas vrias posies em tanque para prever o impacto na resistncia. O robalete prolonga-se geralmente ao longo da zona do meio-navio, na perpendicular chapa do encolamento.

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Aspectos Construtivos (1) Em geral evita-se a soldadura directa do robalete s chapas do costado, j que fissuras que aparecessem no robalete se poderiam propagar chapa do encolamento levando falha da estrutura principal. Os robaletes so geralmente constitudos por perfis bolbo ou L, soldados a uma barra contnua, sobreposta ao costado. Em navios com mais de 65 m de comprimento, so feitas aberturas nas soldaduras de topo do robalete.

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Aspectos Construtivos (2)

A espessura da barra base deve ser a da chapa do encolamento ou 14 mm, o que for menor. O material deve ser o mesmo da chapa do encolamento. A soldadura da barra ao encolamento deve ser contnua mas a do robalete barra deve ser intermitente.M.Ventura Apndices de Carena 43

Montagem do Robalete no CascoRecomendaes da IACS para navios graneleiros As extremidades devem ter uma transio de forma semelhante ao indicado na figura As extremidades dos robaletes devem terminar sobre reforos internos do casco

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Recomendaes da IACS p/ Navios Graneleiros The intermediate flat, through which the bilge keel is connected to the shell, is to be welded to bilge plating and bilge keel. The butt welds of the intermediate flat and bilge keel are to be full penetration and shifted from the shell butts. The butt welds of the bilge plating and those of the intermediate flat are to be flush in way of crossing, respectively, with the intermediate flat and with the bilge keel. Along the longitudinal edges, the intermediate flat is to be continuously fillet welded with a throat thickness "a of 0.3 times its thickness. At the ends of intermediate flat, the throat thickness "a" at the end faces is to be increased to 0.5 times the intermediate flat thickness but is to be less than the bilge plating thickness. The welded transition at the end faces of the doubling plates to the plating should form with the latter an angle of 45 or less.Apndices de Carena 45

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Montagem de Robaletes

Robalete oco, para encher com leo e evitar corroso

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