Pense no navio mais bonito que você já poderia ter visto, imaginado ou, digamos, aquele que aconteceu para capturar mais a sua imaginação. Digamos sem mencionar que uma característica dos navios que nunca deixa de fascinar é – A Arco.
A parte mais importante do navio é parte estética e parte ciência. A sua nave viaja num meio que proporciona uma considerável resistência em relação ao ar. Agora, isto requer que o design seja tal que os componentes da resistência do navio sejam mantidos menos. Especialmente no caso de naves com formas mais cheias, os componentes da Resistência à Quebra de Ondas tornam-se significativos, enquanto as naves com uma forma mais esguia e mais curva têm menos Resistência à Quebra de Ondas.
Felizmente, estes podem ser controlados pela forma como a água e as ondas interagem com a nave à entrada, na extremidade dianteira. A proa do navio é onde a parte da proa do navio entra em contacto com a água pela primeira vez até à linha de água do seu design.
Onda de proa
Locando nos diferentes designs de proa de navio existentes hoje em dia, parece que a maioria das formas possíveis e uma combinação de duas ou mais delas já foram experimentadas. No entanto, desenhos mais recentes surgiram e desenhos mais antigos e menos usados foram frequentemente experimentados com certas mudanças após uma análise extensiva.
Ainda, de uma maneira geral, alguns dos tipos de desenho de arco são:
- O Arco Bulboso
- Um Arco Normal sem Lâmpada
- Outros Arcos Especiais
O Prumo, o Clipper e a Colher
Um arco normal, como chamaríamos, desenvolveu-se a partir do seu predecessor que era um arco vertical. O ângulo em que a haste do navio faz com a linha de água é chamado de ancinho. Uma proa vertical, ou não rasgada, com uma aresta reta é conhecida como arco de prumo. Estes arcos têm a linha de água máxima além de um arco X ou uma proa invertida. Este comprimento da linha de água permite uma maior velocidade do casco.
Ancinhos de proa são usados em conjunto com as chamas (Lembra-se de ter mencionado sobre imaginar o seu navio? Acho que você não vai esquecer a forma exterior do casco de estiramento no topo, isto é o que chamamos de flare). A queima tem os seus próprios benefícios como manter a água fora dos conveses, e também facilita os movimentos de lançamento. Alguns raking também cria o que se chama “Crumple Zones”, permitindo segurança contra colisões antes que a porção submersa entre em contacto com ela. Em termos de estabilidade, ele eleva o Centro de Flutuabilidade, que por sua vez aumenta o GM – um dos pilares da estabilidade do navio. Tradicionalmente estes têm sido chamados de Clippers.
Como o nome sugere, uma Colher de Arco assemelha-se a uma colher, dando um aspecto côncavo na linha do tronco e do convés. Estas formas têm frequentemente um chining e curvatura na linha de água criando o seu padrão característico de esteira, trazendo a Wave Making Resistance para a imagem.
Image Credits: Ynhockey / Wikipedia
Proa Bulbosa
Uma unidade muito familiar nas secções de proa de quase todos os navios de carga de alto mar e embarcações com formas mais cheias é -The Bulbous Bow. Dizia-se hoje que este modelo de navio foi descoberto em vez de ter sido inventado. Testes de reboque militar nos EUA mostraram que para um modelo de barco com um tubo de descarga de torpedo estendendo-se para a frente também diminuiu a resistência. Os primeiros navios civis foram vistos na década de 1930.
Bulbous Bows são estudados usando suas próprias características de forma e estes podem surgir em seus cálculos de resistência e potência do navio, então você pode querer considerar alguns deles como a forma da seção, relações de área, comprimento da projeção e afins.
A Arco Bulboso pode reduzir o batimento da sua nave e ter o mesmo efeito que uma proa normal em condição de lastro se for utilizada uma secção de bolbo afunilado. Dependendo da forma do seu navio como mencionado acima, o eixo Bulbo também é importante, pois afeta a influência da sua onda na entrada, e se você manter o seu eixo de tal forma que ele se incline para baixo na popa, ele permitirá melhores características de fluxo. Navios com formas mais cheias têm alta resistência à quebra das ondas, e este elemento que come a sua eficiência propulsora, pode ser grandemente reduzida usando uma Proa Bulbosa com um plano de água com um afunilamento acentuado para baixo. Estes arcos também permitem uma melhor recuperação de energia pela hélice à medida que as perdas de energia devidas aos vórtices na extremidade da proa são minimizadas.
Arco Parabólico e Cilíndrico
Algumas vezes os projetistas consideram projetar embarcações com hastes ‘rombas’, ao contrário da natureza afiada da seção da proa. Aqui está o Arco Parabólico, que se assemelha à curva matemática, a Parabola.
Agora, lembrem-se de alguma matemática do ensino médio, o eixo semi menor da elipse é o que seria a viga da nave. Às vezes só desenhar uma forma parabólica para um casco de navio não é suficiente, você tem que ver o fluxo ao redor do casco e para isso, dar-lhe uma forma arredondada típica como um casco de porão redondo normal. Os Arcos Parabólicos podem ser combinados com Lâmpadas para ter em conta a Resistência à Quebra de Ondas, uma vez que estes são populares em desenhos mais completos e estão a ser usados em Graneleiros hoje em dia.
Image Reference: Ship Design for Efficiency and Economy
O primo mais próximo destes são os arcos cilíndricos do navio que também são projetados para formas mais cheias nas linhas de água de projeto e são ideais para uso em condições de carga completa. Os arcos cilíndricos podem ter uma resistência mínima à formação de ondas, se desenhados com a devida atenção à aspereza da forma e à borda da haste em diferentes correntes de ar.
A proa do machado
Embora um machado faça o seu trabalho, cortando madeira, ou talvez algo tão óbvio, a semelhança do rolamento da proa do navio com ele tem as suas próprias características. Este desenho geralmente tem uma linha de haste vertical acoplada a uma porção longa, profunda e estreita da proa do casco, um pouco como um machado. Esta forma permite-lhe cortar através da água, permitindo-lhe passar facilmente através de ondas com menos inclinação, em oposição a uma proa normal. A porção inferior da extremidade dianteira do casco, chamada de antepé, raramente emerge da água e por isso a embarcação é menos susceptível de bater também.
Créditos de Imagem: Marinha dos EUA
No outro lado, certos aspectos de manobra precisam ser levados em conta, uma embarcação com uma Proa de Machado requer mais movimento do leme como é confirmado pelo estudo de seus parâmetros hidrodinâmicos.
Créditos de Imagem: Damen.com
X-Bow: The Generation of Inverted Bows
Que tal um desenho onde a proa do seu navio e quase uma grande parte do casco aparece de cabeça para baixo em comparação com um casco de porão redondo normal ou qualquer uma das formas de casco que você geralmente vê nos navios? A proa invertida é uma história de sucesso entre o renascimento de tecnologias que se tornaram obsoletas numa era diferente.
Créditos: BoH/wikipedia.org
Estas formas de casco têm a vantagem de permitir o comprimento máximo da linha de água para navios de tamanhos comparáveis, o que significa a maior velocidade de casco possível. Tal como a proa do Machado, estes arcos têm menos pulverização de água à entrada e também têm menos movimentos de inclinação e a redução do batimento é bastante significativa. Isto cria uma experiência bastante confortável para a tripulação. O consumo de combustível também é reduzido por um fator significativo e esta proa pode operar de forma bastante eficiente em faixas de ondas de médio porte, principalmente devido à maior parte do volume da embarcação estar acima e à frente, diretamente impactada pelas ondas.
Estas formas de casco também dobram como decks com espaço de acomodação para o pessoal. No entanto, a aplicabilidade destes desenhos para o mesmo nível de melhoria nas perdas de velocidade nos mares mais agitados deve ser uma área de trabalho contínuo. Mantendo isso de lado, estas embarcações têm sido aplicadas em várias aplicações como as embarcações AHTS (Anchor Handling Tug Supply), Embarcações Sísmicas, Embarcações Offshore e de Tubulação, navios de perfuração e afins.
Estes são os projetos de proa de navios mais utilizados atualmente. Provavelmente, qualquer embarcação que você veja por aí terá qualquer um dos desenhos que você acabou de ler.
Você conhece algumas características mais salientes dos diferentes desenhos de proa na prática hoje em dia?