BRPI0608837A2 - arranjo de proa para um navio do tipo de deslocamento - Google Patents

Abstract

ARRANJO DE PROA PARA UM NAVIO DO TIPO DE DESLOCAMENTO. Um arranjo de proa para um navio do tipo de deslocamento cuja proa consiste da parte da embarcação na frente da marcação de meio nau do navio (2) e cujo navio tem uma forma de casco transversalmente simétrica ao redor de sua linha de centro (CL) e uma forma de arco substancialmente convencional abaixo de sua linha d'água de projeto (Tdwl), caracterizado pelo fato de a linha de roda de proa (1) do navio girar substancialmente para trás em relação à direção de comprimento do a embarcação a partir de um ponto de transição (B) na ou imediatamente acima da linha d'água de projeto.

Description

"ARRANJO DE PROA PARA UM NAVIO DO TIPO DE DESLOCAMENTO"

A presente invenção é relativa a um novo projeto para proa de um navio do tipo de deslocamento. Mais especificamente a invenção é relativa a um arranjo como divulgado no preâmbulo de acordo com a reivindicação independente 1.

Desde o inicio de atividades de petróleo no Mar do Norte todos os navios engajados em operações marítimas foram caracterizados por terem sua casa do leme e superestrutura com equipamento localizado imediatamente atrás do convés do castelo de proa e se estendendo diretamente para cima até a antepara de colisão. Um grande convés de carregamento ou convés de operação era localizado à ré da superestrutura e casa do leme. Este arranjo é um legado dos primeiros navios de suprimento de plataforma que foram utilizados na plataforma continental britânica nos anos 1950 e é ainda hoje a solução dominante.

Quando estes navios não estão em operação ou estão aguardando a meteorologia/(apoio) eles terão normalmente seu arco voltado contra o vento e para as ondas.

O projeto do arco era um arco inclinado ou arco reto alinhado com a linha d'água de projeto e acima daquele arco inclinado, ou uma solução que incluía um bulbo e um arco inclinado onde o bulbo pode ser definido como uma saliência no casco, de forma primária abaixo da linha d'água, para melhorar o sistema de ondulação e resistência.

Efeitos negativos típicos das formas de arco convencionais anteriormente mencionadas são que elas refletem ondas que entram até um grau muito grande (formação de ondulação proporciona perda de energia), são fortemente submetidas à batida de ondas contra a lateral da embarcação, geram muito respingo, e são sujeitas à ocorrência de água verde sobre o casco na frente da superestrutura. Quando este tipo de forma de arco encontra ondas que entram, o volume submerso (mais tarde referido como "volume de faceamento") aumenta muito rapidamente, a flutuação aumenta também rapidamente e a força de retardo se torna muito grande. Estes efeitos intensificam com altura de onda crescente e velocidade crescente do navio na direção onda.

Navios com sua superestrutura e casa do leme localizadas no convés descoberto imediatamente à ré da antepara de colisão, e que têm uma forma de casco como descrito acima, são altamente vulneráveis a dano em tempo meteorologia pesada.

A velocidade máxima no mar para estes navios é determinada de forma primária pelo comprimento da linha d'água, ângulos de entrada da proa e a proporção de linhas de estrutura que se inclinam para fora no arco, e por forças de empuxo disponíveis a partir do(s) impelidor(es). Velocidade máxima típica em água calma é cerca de 13-16 nós, e terão normalmente uma perda de velocidade de cerca de 3-5 nós em mar de proa. A perda de velocidade em mar de proa é um resultado direto da perda de energia devido a ondas refletidas, o que resulta em retardo da embarcação.

Ao mesmo tempo durante seguimento, em particular em mar de proa, e durante apoio/espera, a tripulação que tem seus alojamentos à frente, irão experimentar grandes acelerações e retardos. Tais movimentos reduzem a qualidade de seus períodos de repouso e têm um efeito adverso em sua capacidade de trabalho. Tempo de repouso reduzido e condições de trabalho difíceis aumentam o risco de acidentes e danos.

Para reduzir ou eliminar as desvantagens anteriormente mencionadas da técnica precedente, é fornecido de acordo com a presente invenção, um arranjo como divulgado na cláusula de caracterização de acordo com a reivindicação 1.

Configurações vantajosas da invenção estão descritas nas reivindicações dependentes. O projeto da proa de acordo com a invenção tem é projetado para cascos de deslocamento na faixa de velocidade de até cerca de 24 nós e com a antepara dianteira da superestrutura preferivelmente arranjada para a frente de meio nau. A nova forma de arco é projetada de maneira primária para ser utilizada em navios que são engajados em operações marítimas, tais como navios de construção, navios de lançamento de tubulação, navios de suprimento de plataformas, navios de manipulação de ancoragem, navios de mergulho, etc.

A proa é projetada transversalmente simétrica ao redor da linha de centro (CL) da embarcação. As linhas de estrutura do casco aumentam em largura a partir da linha de base (BL). O fundo é chato ou tem uma crista morta e se funde no fundo chato da embarcação em um dado o raio do fundo chato da embarcação. A partir do fundo chato da embarcação até uma dada altura, as linhas de estrutura são ligeiramente inclinadas para fora. No nível do convés do castelo de proa a forma da linha que se inclina para fora é terminada e corre para cima como uma forma de linha encurvada para trás no sentido da linha de centro.

De acordo com a invenção, uma nova forma de proa foi desenvolvida, a qual reduz ou elimina os efeitos negativos que têm estas formas de arco conhecidas comumente. A proa é projetada para ter linhas de água reduzidas, de modo que a submersão do volume dianteiro tem lugar durante um período de tempo considerável, o que significa que o navio corta a onda e a onda cobre a forma do arco e sai para o lado. Assim, a força de flutuação é distribuída com o tempo e as forças de retardo são substancialmente reduzidas. Esta solução reduz reflexão de ondas, elimina a batida de ondas contra as laterais e fundo do navio, a perda de velocidade em mar de proa é reduzida por cerca de um nó quando comparada com as formas de arco padrão, e a linha de roda de proa tem um perfil que é projetado para impedir que as ondas alcancem muito alto. Os movimentos de arfagem e balanço serão reduzidos devido à distribuição melhorada de volume interno e linhas de entrada da proa mais reduzidas.

O casco no exemplo é corrido/estendido para cima até o convés descoberto. No convés descoberto a linha da roda de proa é vantajosamente dobrada para a frente para formar uma barreira na forma de uma borda de respingo para impedir que respingos do mar alcancem este convés. Isto significa que é formado um volume encerrado, o qual se estende até o convés descoberto. Ondas são assim deixadas deslizar até o convés descoberto no caso das ondas maiores.

O novo projeto de proa irá resultar nos seguintes efeitos positivos:

- Acelerações e retardos mais baixos, o que fornece velocidade média mais elevada no mar, reduzindo com isso requisitos de energia e consumo de combustível.

- Uma redução na quantidade de, ou eliminação de água verde sobre o convés.

Testes em modelo realizados por Marintek/SINTEF em fevereiro de 2005 verificaram os efeitos positivos do novo projeto de proa.

Além das vantagens mencionadas acima, o novo projeto de proa irá resultar em:

- Uma probabilidade mais baixa de dano meteorológico pesado à proa devido à reflexão, uma vez que a reflexão de ondas é reduzida.

- A eliminação da possibilidade de dano meteorológico pesado à antepara frontal na superestrutura

- Ambiente de trabalho melhorado a bordo com relação a

- acelerações e retardos, melhorando com isto a segurança durante a navegação, e fornecendo operacionabilidade a mais elevada, especialmente em mar de proa.

- redução de ruído e de vibrações devido a movimentos suaves e batidas reduzidas das ondas contra o casco, aumentando com isto conforto e melhorando segurança com vistas à utilização eficiente do tempo de repouso e de trabalho da tripulação.

- Proteção de equipamento de amarração que é usualmente localizado no convés de do castelo de proa.

- Construção mais simples e mais forte de placas de revestimento e enrijecedores devido a uma grande proporção de áreas de dupla curvatura.

- Uma redução em cargas sobre placas de revestimento e enrijecedores devido à eliminação de alargamento.

- Proa lisa todo o tempo até o convés da ponte, o que resulta em perigo de congelamento reduzido. Todo o equipamento de convés que é normalmente exposto a vento, meteorologia e congelamento é protegido.

- Proa lisa de todo o tempo até o convés da ponte, o que resulta em instalação mais simples de equipamento de descongelamento.

No que segue, uma configuração não limitativa do arranjo de acordo com a invenção é descrita em mais detalhe com referência aos desenhos que acompanham, nos quais

A Figura 1 é uma vista lateral do perfil da linha de roda de proa da proa.

A Figura 2 é uma vista frontal de um extrato de linhas de estrutura para a proa.

A Figura 3 mostra a linha d'água para a proa.

A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um casco, principalmente por baixo, com a proa projetada de acordo com a invenção.

A Figura 5 é uma outra vista em perspectiva da forma básica do casco na Figura 4, principalmente da lateral.

A Figura 6 é uma outra vista em perspectiva do casco na Figura 4, principalmente da lateral. Na descrição a seguir e nas reivindicações, a menos que especificado de outra forma, todas as divulgações de direção são explicadas com base em que o navio está em um sistema de coordenadas tridimensionais onde a direção de comprimento do navio, a direção de largura, e a direção de altura correspondem, respectivamente ao eixo X. eixo Y e eixo Z do sistema de coordenadas, no qual o eixo Zeo eixo y são orientados no plano horizontal, enquanto o eixo Z é orientado no plano vertical. Além disto, a direção para a frente do navio corresponde à direção X positiva.

A nova proa, mostrada a partir da marca 2 a meia nau do navio, tem uma forma de arco mais reduzida e distinta. A Figura 1 mostra a linha de roda de proa do navio 1, que começa na linha de base 3 no ponto A e então sobe com uma curvatura crescente ao mesmo tempo que é trazida para a frente na direção de comprimento (direção X) até um ponto B ligeiramente acima da linha d'água de projeto, Tdwl. A partir do ponto B a linha de roda de proa sobe ainda mais, porém agora com uma curvatura decrescente e para trás (na direção X negativa) até que ela alcança o ponto C. No ponto C a linha de roda de proa é vantajosamente dobrada para a frente e termina como o topo da borda de respingo 5.

As linhas de estrutura da proa são projetadas transversalmente simétricas ao redor da linha de centro (CL) da embarcação. A Figura 2 mostra as linhas de estrutura 10, 20, 30, 40, 50 do casco que começam em pontos Dl, D2, D3, D4 e D5, e correm quase perpendicularmente a partir de CL e aumentam em largura (a direção Y) a partir de CL. As linhas de estrutura 10, 20, 30, 40, 50 então se fundem respectivamente para o interior do fundo chato da embarcação Gl, G2, G3, G4, G5 em um dado raio de fundo chato da embarcação. A partir do fundo chato da embarcação e até os pontos El, E2, E3, E4, E5, as linhas de estrutura 10, 20, 30, 40, 50, respectivamente, são inclinadas para fora, e na configuração mostrada nesta Figura em ângulos a2 = 11 graus, a3 = 19 graus, a4 = 38 graus e a5 = 30 graus em relação à linha de centro CL. Em pontos El, E2, E3, E4, E5, a forma da linha de estrutura que se inclina para fora é terminada e corre para cima como uma forma de linha de estrutura encurvada, seja para trás até a linha de centro CL em pontos Fl, F2, F3 ou ainda mais para cima em uma curva muito suave no sentido da linha de centro CL até os pontos F4 e F5. Da Figura também pode ser visto que o fundo da embarcação é chato na interseção zero 7.

A Figura 3 mostra a linha d'água/ângulo de entrada visto no plano XY (direção de comprimento/largura), que para a configuração ilustrada nesta Figura é 20,3 graus, e que, vantajosamente, está entre cerca de 16 e 25 graus em relação à linha de centro CL e a linha d'água de projeto Tdwl para esbeltez reduzida ou aumentada.

As Figuras 4, 5 e 6 mostram a proa de acordo com a configuração ilustrada da invenção em diferentes perspectivas, fornecidas de maneira vantajosa com uma borda de respingo 5.

A tabela abaixo mostra relações vantajosas entre linhas d'água, esbeltez e altura de casco para faixas diferentes de comprimento da linha d'água, onde a linha d'água Lwl é fornecida em metros e em um determinado calado Tdwl, e onde a largura do casco Bwl é medida na interseção zero e em um dado calado Tdwl.

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A utilização das relações acima mencionadas para as dadas faixas de comprimento da linha d'água Lwl resulta em linhas de entrada mais esbeltas, comprimento da linha d'água aumentado e somente linhas de casco ou de estrutura ligeiramente inclinadas para fora (pequeno alargamento).

As abreviações que são utilizadas neste Pedido, e em particular na tabela acima, têm as seguintes definições: Tdwl: Calado (na linha d'água de projeto)

Bwl: Largura medida em um dado calado Tdwl

Lwl: Comprimento da linha d'água medido em um dado calado

Tdwl; em outras palavras, comprimento total do volume submerso.

Htdwl: Altura do casco medida a partir de Tdwl até o topo da borda de respingo

Para a configuração tomada como exemplo ilustrada e descrita, pode ser especificado que Tdwl = 6 metros, Lwl = 81,8 metros, Bwl = 18,5 metros e Htdwl = 14,8 metros. A borda de respingo 5 tem vantajosamente uma altura vertical de 1 metro, de modo que a altura medida a partir de Tdwl até a transição para a borda de respingo é assim 13,8 m.

Claims (12)

1. Arranjo de proa para um navio do tipo de deslocamento, cuja proa consiste da parte da embarcação na frente da marcação de meia nau do navio (2) e cuja embarcação tem uma forma de casco transversalmente simétrica ao redor de sua linha de centro (CL) e uma forma de arco substancialmente convencional abaixo de sua linha d'água de projeto (Tdwl), em que a linha de roda de proa (1) do navio girar substancialmente para trás em relação à direção de comprimento da embarcação (direção X negativa) a partir de um ponto de transição (B) na ou logo acima da linha d'água de projeto (Tdwl) e a um ponto superior (C) do casco, em que as linhas de estrutura (10, 20, 30, 40, 50) da proa serem projetadas transversalmente simétricas ao redor da linha de centro (CL), e começando respectivamente dos primeiros pontos (Dl, D2, D3, D4, D5) correrem quase perpendicularmente a partir de (CL) e aumentarem em largura (a direção Y) a partir da linha de centro (CL), daí em diante as linhas de estrutura (10, 20, 30, 40, 50) respectivamente se fundirem no fundo chato da embarcação (Gl, G2, G3, G4, G5) em um dado raio de fundo chato da embarcação, a partir de cujo fundo chato da embarcação e até segundos pontos (El, E2, E3, E4, E5) as linhas de estrutura (10, 20, 30, 40, 50) serem inclinadas para fora (na direção-yz), caracterizado pelo fato de que nos pontos (El, E2, E3, E4, E5) a forma de linha de estrutura que se inclina para fora é terminada e então corre respectivamente para cima como uma forma de linha de estrutura encurvada de volta para a linha de centro (CL) em terceiros pontos dianteiros (Fl, F2, F3) em dita direção do comprimento e continua para cima com curvatura muito suave no sentido da linha de centro (CL) para terceiros pontos traseiros (F4, F5) em dita direção de comprimento separada da linha central (CL), a principal forma da proa sendo substancialmente arredondada e sem quaisquer linhas de junta.

2. Arranjo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a linha de roda de proa (1) que começa a partir de um ponto mais baixo (A) na linha base do navio (3) subir e ter uma curvatura substancialmente crescente na direção para frente do navio até o ponto de transição (B), e por a linha de roda de proa (1) a partir do ponto (B) continuar a subir, porém com uma curvatura substancialmente decrescente e na direção para a ré da embarcação, e o opcionalmente quebrada por uma ou mais porções retas até um ponto superior (C).

3. Arranjo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de uma borda de respingo (5) se estender para fora a partir do ponto superior (C), a linha de roda de proa (1) sendo dobrada de forma aguda para a frente em dito ponto (C) e sendo terminada no topo da borda de respingo (5).

4. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de os ângulos alargados do navio na proa e acima da linha d'água de projeto (Tdwl) estarem na faixa de 9 a 45 graus em relação à direção da altura do navio.

5. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de os ângulos de roda de proa do navio entre o ponto de transição (B) e o ponto superior (C) aumentarem desde 0 grau no ponto de transição (B) até 55 grau no ponto superior (C) em relação à direção da altura do navio.

6. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o ângulo de entrada do arco na linha d'água de projeto Tdwl e em um plano que coincide com o plano horizontal (o plano XY) estar na faixa de 16-25 graus em relação à linha de centro (CL).

7. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a - 6, caracterizado pelo fato de as seguintes relações para um comprimento de linha d'água (Lwl) na faixa de 60-90 metros: Bwl/Tdwl = 2, Lwl/Bwl = 3, Lwl/Tdwl = 5, Htdwl/Bwl = 0,5 e Lwl/Htdwl = 2.

8. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a - 6, caracterizado pelo fato de as seguintes relações para um comprimento de linha d'água (Lwl) na faixa de 90-120 metros: Bwl/Tdwl = 3, Lwl/Bwl = 4,5, Lwl/Tdwl = 13, Htdwl/Bwl = 0,8 e Lwl/Htdwl = 5,5.

9. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a - 6, caracterizado pelo fato de as seguintes relações para um comprimento de linha d'água (Lwl) na faixa de 120-150 metros: Bwl/Tdwl = 3,5, Lwl/Bwl = 5, Lwl/Tdwl = 17, Htdwl/Bwl = 0,7 e Lwl/Htdwl = 7,5.

10. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de as seguintes relações para um comprimento de linha d'água (Lwl) na faixa de 150-180 metros: Bwl/Tdwl = 3,5, Lwl/Bwl = - 5,5, Lwl/Tdwl = 20, Htdwl/Bwl = 0,55 e Lwl/Htdwl = 10,5.

11. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de as seguintes relações para um comprimento de linha d'água (Lwl) na faixa de 180-210 metros: Bwl/Tdwl = 4, Lwl/Bwl = 6, Lwl/Tdwl = 22, Htdwl/Bwl = 0,45 e Lwl/Htdwl = 13,5.

12. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de as seguintes relações para um comprimento de linha d'água (Lwl) na faixa de 210 metros e acima: Bwl/Tdwl = 5, Lwl/Bwl = - 10, Lwl/Tdwl = 23, Htdwl/Bwl = 5 e Lwl/Htdwl =15.