Manobra navio

PEnO/COPPE

MANOBRA LENTA DE NAVIOS EM ÁGUAS CALMAS
(Texto Preliminar) M.A.S. NEVES PEnO/COPPE/UFRJ

Introdução O comportamento de navios em manobras é uma das muitas áreas técnicas que contribuem para a grande complexidade envolvida no projeto dessas embarcações. As demandas para o projetista passam por estabelecer procedimentos e critérios tal que o navio seja capaz de operar eficiente eseguramente em diferentes condições operacionais. Os modelos matemáticos envolvidos nesses procedimentos derivam da aplicação da Segunda Lei de Newton a corpos rígidos, onde equações diferenciais lineares tem escopo de atuação limitado. Modelos de simuladores não-lineares são comumente empregados, sendo em geral considerados como eficientes ferramentas no desenvolvimento e avaliação de projetos. Aampliação do escopo das equações clássicas de manobras de navios no plano horizontal, para incorporar a representação de navios amarrados sujeitos a correntezas de baixas velocidades não se dá de forma simples ou direta. Algumas das questões pertinentes a essa transposição são aqui comentadas e discutidas. Com a utilização crescente de terminais marítimos em águas não abrigadas, diversas questõesrelativas à amarração de navios tanques, geralmente direcionalmente instáveis, foram suscitadas, Bliaut e Stewart (1980), Faltinsen (1990). Em se tratando de sistemas governados por relações não-lineares de difícil tratamento analítico, diferentes simuladores, incorporando efeitos diversos, foram apresentados e discutidos, Ractliffe e Clarke (1980), Takashina (1986), Obokata (1987), Takashina eHirano (1990), de Kat e Wichers (1991), Wichers (1991). Usando as equações clássicas de manobras no plano horizontal, Bernitsas e Kekridis (1985, 1986), Papoulias e Bernitsas (1988), Bernitsas e Garza-Rios (1996) abordaram o problema da dinâmica da amarração de embarcações com cabos elásticos sob a ótica de sistemas dinâmicos não-lineares. Pode-se tomar como certo que esses trabalhos suscitaram osurgimento de ampla polêmica quanto ao modelo matemático a ser empregado na descrição dos fenômenos hidrodinâmicos relativos aos movimentos lentos de embarcações amarradas. No Brasil, com a exploração de petróleo adentrando áreas de profundidades cada vez maiores, a necessidade de entender e prever a dinâmica de sistemas amarrados sujeitos a cargas ambientais trouxe à baila diferentes questõespertinentes à estabilidade e resposta desses sistemas, Nishimoto, Brinati e Fucatu (1995, 1996), Fernandes e Aratanha (1996), Leite (1997), Fucatu e Nishimoto (1998), Nishimoto (1998), Simos, Tannuri e Pesce (1998), Sphaier, Fernandes e Pontes (1998). Esses trabalhos mais recentes retratam a polêmica ainda vigente relativa à escolha do modelo matemático mais adequado. No presente trabalho, de início asequações clássicas de Abkowitz (1964) são revisitadas, buscando-se assim apresentar um pano de fundo que sirva de referência e paradigma para formulações outras que sejam discutidas adiante. Em especial, são discutidas em seguida algumas características próprias de sistemas que buscam representar as ações hidrodinâmicas relacionadas com os chamados efeitos de escoamento cruzado. A alternativa poresses tipos de modelos é muitas vezes feita sem clara compreensão e/ou explicitação das hipóteses por detrás de cada um desses modelos, bem como de suas características inerentes. Finalmente, as características dinâmicas ofertadas por diferentes formulações são discutidas. Em especial, o problema do reboque semi-cativo é analisado do ponto de vista da estabilidade, e os resultados para diferentesformulações polinomiais são discutidos.

Equações do Movimento no Plano Horizontal As equações básicas do movimento no plano horizontal podem ser expressas com respeito a um sistema fixo no corpo e trajetórias em manobras podem ser referidas a sistemas inerciais (ou estações de rastreamento). A Fig. 1 mostra o sistema de referência fixo no corpo. O rumo do navio é definido pela trajetória do...