Acidente na Nova Zelândia

Frequencia de encontro

Dois parâmetros são fundamentais na análise do comportamento em ondas em embarcações: a amplitude e a freqüência da onda incidente. Por simplificação, pensemos inicialmente em uma onda com apenas uma freqüência e uma amplitude dada. No caso real, temos um mar aleatório e a caracterização do mesmo demanda uma quantidade maior de informações, dada pelo espectro de mar. Nossa onda simplificada pode incidir sobre a embarcação em diversos ângulos, conforme mostra a figura abaixo.

Ainda com base nesta figura, considere que a embarcação pode se encontrar em movimento. Neste caso a onda "vista" pela embarcação terá uma freqüência diferente. Pode-se ver facilmente que, se a velocidade da embarcação é U, a direção de incidência da onda é X e sua velocidade é c, então a velocidade de incidência da onda sobre o navio será c - Ucos(X). Assim, a chamada freqüência de encontro é dada por:

Esta expressão pode ser reescrita, em termos da freqüência original da onda, como:

Consideremos agora o caso mais realista em que as ondas do mar são compostas por inúmeras freqüências diferentes. Assumindo (outra simplificação!) que estas freqüências são independentes, o que é razoável para amplitudes moderadas. Outra simplificação, aqui, será a de considerar casos de incidência unidirecional. Temos assim uma rica composição de freqüências, porém todas oriundas de uma mesma direção com relação à embarcação. Podemos supor também que a velocidade da embarcação é constante e analisar a relação entre a freqüência de encontro e a freqüência original da onda incidente, para várias condições de aproamento:

Como podemos ver, para ondas incidindo pela proa a freqüência de encontro será sempre maior do que a freqüência original, o que faz sentido intuitivo. Para uma incidência lateral, ou beam seas, não vemos nenhuma alteração, ou seja, a freqüência de encontro é igual à freqüência da onda incidente. Já para o caso de incidência pela popa, ou incidência oblíqua pela popa, podemos ter uma variedade de cenários. Lembrando que a velocidade de uma onda é associada ao seu comprimento, ou seja,

vemos claramente que uma onda será tão mais rápida quanto mais longa for. Assim, ondas incidentes pela popa e de pequeno comprimento são mais lentas e acabam sendo ultrapassadas pela embarcação (região inicial do gráfico acima). Já ondas mais longas acabam alcançando a embarcação e a ultrapassando.

É claro que, para uma devida caracterização de um certo estado de mar, permitindo uma análise completa da embarcação em seus seis graus de liberdade, uma forma mais detalhada de medida é necessária. Trata-se do espectro de mar. Em suas versões mais simples, considera-se as ondas como evoluindo todas na mesma direção. Espectros mais detalhados, contudo, são multidirecionais, fornecendo um retrato completo de uma determinada situação ambiental.

Estudo de manobrabilidade incluindo visualização de escoamento

Um interessantíssimo e completo trabalho tratando tanto de manobrabilidade como de visualização de escoamento, de autoria de Hyunse Yoon, pode ser acessado aqui: http://www.engineering.uiowa.edu/~fluids/Misc/HSYoon-private_old/Thesis/pdf/.

Tutoriais para Controle em MatLab

Um sucinto material "direto ao ponto", com resumo teórico e exemplos de aplicação, está disponível em http://www.library.cmu.edu/ctms/ctms/textindx.htm.

O que deu errado?

Uma interessante coleção de estudos de caso de acidentes navais:

Ship Structure Committee

Muitas teses, muitas!

E com coisas navais dentre elas:


NPS Theses

Fugindo da cavitação

Extraído do excelente livro de Faltinsen, Hydrodynamics of high speed marine vehicles:

"Foil cavitation limits the vessel’s speed to about 50 knots. Proper design to delay cavitation on the aft foil system requires evaluation of the wake from the forward foil system. An important effect is caused by roll-up of tip vortices originating from the forward foil system. The wake from the forward foil causes an angle of attack that varies along the span of the aft foil, which can be counteracted by using a twisted aft foil that is adapted to the inflow. One foil catamaran experienced problems with foil cavitation during operation, which were resolved by drilling holes in the aft part of the foils to provide communication between theflowon the pressure and suction sides of the foils."

O lado humano do processo de design

"No-one today would disput that the biggest contribution to the efficient transport of general cargo in recent years came, not from all the effort put into optimising ship design using advanced computer methods, but from the lateral thinking of the trucker who came up with the idea of making mixed general cargo into an easily handled bulk cargo by putting it in standardised containers."
D.G.M. Watson, in Practical Ship Design

É interessante pensar que os cursos técnicos existentes focam todo o esforço no desenvolvimento dos métodos quantitativos que levam a uma lenta e constante melhoria da tecnologia existente e não conseguem nem passar perto do desenvolvimento do outro tipo de raciocínio, o "lateral thinking" capaz de gerar grandes revoluções. Será que este processo não pode ser treinado em grupo? Será que a estrutura educacional é tão precária que não admite este tipo de luxo? Os grandes avanços históricos são dependentes de acasos felizes e de gênios incansáveis?

Relatórios UFRJ

Os relatórios dos alunos da UFRJ estão disponíveis online aqui.

Tudo sobre cavitação

Um fantástico livro, escrito por Christopher Earls Brennen, está disponível na biblioteca virtual da Caltech. Link para o livro, abaixo:

Cavitation and bubble dynamics