Embed Size (px)
Citation preview
SHIPHANDLING FOR THE MARINER
Fourth Edition
Chapter 2 – Shiphandling in a Channel
Leonardo Soares 1
SHIPHANDLING FOR THE MARINER
Fourth Edition
Chapter 2 – Aula 2
III. Effects of trim on handling characteristics
IV. Making a turn in a channel
V. Meeting / Overtaking another vessel or tow
VI. Using shiphandling instrumentation
VII. Squat / UKCLeonardo Soares
2
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
III. Effects of trim on handling characteristics
1. Navio trimado pela popa: mais
direcionalmente estável, maior diâmetro tático
(mas o drag – trim de popa - remains within
pratical limits).
2. Entretanto, existe um grande aumento no
diâmetro da curva de giro quando a proa sai
da água. Se não existir um vento muito forte
agindo na “higher bow” (proa mais alta), o navio
normalmente governa melhor quando o “drag”
(trim pela popa) aumenta.
3. Navio em even keel: The steering
characteristics of a ship on even keel vary
depending on the ship’s hull form :
Navios com Larger Cb steers poorly, tending
to be directionally unstable.
Navios com Moderate Cb : somente
determinado por trials.
4. Navio trimado pela proa: direcionalmente
instável para quase todas as hull forms :
requires lerge amount of rudder for excessive
periods of time to check the swing.
Leonardo Soares
3
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
III. Effects of trim on handling characteristicsQual influência do trim na estabilidade?
O navio guina como resulta de 2 binários (couples)
formados no leme e no centro de GRAVIDADE (NÃO É
CENTRO DE PRESSÃO!). Uma das forças formando o
último binário é o imbalance (desequilíbrio) de pressões
pelas partes submersas do casco.
a. A medida que o navio guina, há um aumento de pressão
abaixo da WL na bow away ( “proa de fora”) do CG. Este
resultante desequilíbrio de forças, avante e fora do CG,
torna qualquer navio instável.
b. A medida que ele estabiliza na curva, se tiver com trim de
popa, esse aumento de pressão de moverá para ré do
CG, while the corresponding pressure drop on the quarter
on the inboard side of the turn continues to
increase.Então, o navio se torna estável.
c. Se tiver trimado pela proa, o aumento de pressão inicial
da proa será maior, e a redução de pressão na popa será
menor. Então, o binário ficará AV do CG, permanecendo
o navio instável : apparent shift forward do Pivot Point.
Leonardo Soares
4
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
III. Effects of trim on handling characteristics
OBS: Um grande VLCC com full sections forward
experimentará a mesma distribuição de pressões
numa curva quando estiver em even keel que um
navio mais fino experimenta quando está trimado pela
proa.Obviamente então, se o VLCC tiver com trim de proa
ficará muito mais instável.
O efeito do trim pela proa no governo de um navio pode
ser antecipado se referindo a curva das áreas das
seções imersas ( traçadas para cada condição de draft
/trim).
A posição ao apex da curva vai dar uma idéia da
estabilidade para aquela condição de draft/trim, além da
posição do “B” ( center of buoyancy).
Contudo, the valur of this curve is unfortunately limited at
the present, since, like all relative indicators, algumas
normas devem ser estabelecidas para comparação.
Leonardo Soares
5
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
III. Effects of trim on handling characteristics
What steps must a mariner take to safely handle a
potentially directionally unstable ship?
1. Ship must not be trimmed by the head ! ( keep
sufficient drag to ensure the ship maintains positive
directional stability, allowable draft permitting).
2. Rudder will have to be used for a longer periods of
time to start the swing; put rudder amidships as soon
as the swing begins, since ROT will increase, even
when the rudder is amidships.
3. Have a trained helmsman !
4. You can turn in a small area ( advantage !).
Leonardo Soares
6
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
IV. Making a turn in a channel
“2 Questões básicas :
Quando começar ? Quanto leme usar? “
Comece quando o Ponto Pivot ( not the bridge or
bow) estiver aprox. de través com o “turning point”
(centro estimado da curva) at the end of reach or
range (alinhamento de bóias). Use o diametro
tático e avanço das Master’s trials (Cap.1).
Se não souber quanto leme usar, use a larger
amount than you feel necessary, reduce the
rudder angle as needed to place the ship at the
desired point in the reach, usando o método de
ponto de referência ( “próximo slide”).
Começar cedo é comum e menos grave. Teremos
que parar a guinada e recomeçá-la depois. Se tiver
bank suction, poderá ser difícil guinar novamente.
Se começar tarde, excessive amount of rudder and
engine RPMs are necessary.
Leonardo Soares
7
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
IV. Making a turn in a channel
Using ATONs when turningComo usar uma bóia como indicador de ROT?
É só alinhar a bóia com um reference point do navio
(stanchion, stay, window frame...) e observar:
1. Se a marcação relativa da bóia se mover para
vante : a distância final navio-bóia está diminuindo
e a ROT >>>...
2. Se a marcação relativa da bóia se move para ré:
a distância final navio-bóia está aumentando e a
ROT <<<...
3. Se a marcação relativa da bóia está constante: a
distância navio-bóia está constante e a ROT está
constante.
Leonardo Soares
8
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
IV. Making a turn in a channel
Using Aids To Navigation when turning
O ângulo entre as bóias marcando os bordos do
canal (bombordo e boreste) podem ser usados com
grande acurácia para 1) prever a futura posição do
navio na curva que está guinando; 2) saber a
posição relativa a linha de centro do canal depois
de completada a curva;
Além disso, a razão com que o navio desliza
lateralmente pode ser determinada observando-se
a mudança em ângulo das bóias durante o giro.
Um range (alinhamento – Am.E.) pode ser usado
para saber a posição relativa do navio em um
canal.
Exemplo prático do uso das bóias como ATONs quando
guinando :
Leonardo Soares
9
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
IV. Making a turn in a channel
Using ATONs when turning
Um range (alinhamento – Am.E.) pode ser usado
para saber a posição relativa do navio em um
canal.
A rate at which the range is opening or closing is
also important, e pode ser usada da mesma forma
como usamos o ângulo das linhas / alinhamento
das bóias.
Leonardo Soares
10
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
V. Meeting / Overtaking another vessel a. Meet nearly head-on, a 1,5L de dist: leme BE
b. When Bows abeam each other : leme BB até // Bank
c. When estiverem // : leme BE : To check the swing to
BB (ATENÇÂO: a tendência é continuar guinando para
BB por causa do bank suction na popa e também pq a
popa do outro navio irá atrair a outra proa).
d. Don’t increase rudder (BE) : allow the ship to sag
slowly to BB, so she is heading away from the bank
once again.
e. Popa com Popa: mutual suction effect !
Canal do Panamá:
embarcações com
170 ft combined-
beam se cruzam
em 500 ft wide reaches
Leonardo Soares
11
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
V. Overtaking another vessel or towSpeed : most important thing !
Overtaking ship: give the overtaken ship as much as room as
possible and maintain moderate speed to
minimize the period of time that two ships are
abeam.
Overtaken ship: Before maneuver begins:reduces the speed.
Durante: corre o risco de ficar
unmanageable quando sua proa está de
través com a popa do overtaking ship.
Leonardo Soares
12
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
VI. Using shiphandling instrumentationPráticos navegam primariamente pelo olho usando a giro
para referências de direção e o ecobatimetro para
monitorar profundidades abaixo da quilha
1. Giro- também serve como indicadora de ROT pelo
barulho- ”Clicks off the fractions of each degree during a
turn”.
2. Radar e ARPA
3. ECDIS
4. DGPS
5. VHF
6. Indicador de Vento ( direção e intensidade)
7. Ecobatímetro (Fathometer) : informa UKC e ajuda a
prover a informação de quando o navio fica difícil de
manobrar devido a algum shoaling.( baixio, alto fundo).
8. Doppler Speed Logs / 3-Point Doppler : velocidades AV
/ AR e athwartships ( BB / BE). É impt ter meios precisos
de determinar o movimento do navio.
9. ROT indicator : informação mais impt: taxa de variação
da ROT.
O mais comum é a indicação em tenths per second (
também há graus/min).
Em navios com negative directional stability, o indicador
de ROT é essencial, para que consigam quebrar a
guinada usando uma ROT conhecida.
Limites de ROT numa guinada::
a. ≤ 3/10°/ seg é sempre possível quebrar a guinada.
b. 6/10 ° / seg é um valor máximo seguro para uma
ordinary turn.
Leonardo Soares
13
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
VII. Squat / UKCAlgumas definições iniciais:
• Sinkage: Bodily increase in draft (= SIM) : Aumento do
calado, devido aos efeitos de se mover num canal restrito
• Trim ou Trim dinâmico: Rotação sobre o eixo transversal
devido a mudança de pressão, mudando o calado ao
longo do comprimento do navio, com a maior mudança
sendo na proa ou na popa dependendo da forma do casco
( = SIM),
• Squat: Combinação do sinkage e trim.
• Block Coef = V / Lpp . B . T ( valor fixo !)
• Principio de Bernoulli :
O Efeito Squat ocorre quando um navio se desloca
num canal restrito. A água deslocada pelo movimento do
navio flui ao redor do casco : quanto maior a velocidade
do navio, maior será a velocidade desse escoamento
along the hull, e maior será a redução de pressão (
Bernoulli’s ). Dependendo de onde ocorra a maior
redução de pressão, o calado aumentará mais na proa
ou na popa, embora ocorra um aumento em todo o
navio ( sinkage).
Leonardo Soares
14
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
VII. Squat / UKCÁguas rasas- fluxo de água fica restrito abaixo do casco.
Canal raso e estreito- fluxo de água fica restrito abaixo do
navio e lateralmente.
O efeito dessa restrição ou blockage factor depende de:
1. Da velocidade do navio na água. ( ≠ SOG ! )
2. Razão do calado pela profundidade de água.
3. Razão da área da seção transversal do navio pela área
da seção transversal do canal
4. Coeficiente de bloco do navio
5. Do deslocamento do navio: quantidade de água que
passa ao redor e abaixo do casco.
6. A taxa e o tempo de aceleração quando o navio
aumenta a velocidade
Leonardo Soares
15
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
VII. Squat / UKC• Squat : varia com o quadrado da velocidade.
Squat total, em água aberta, para VLCC: (formula de
Barrass)
S=Cb x V 2 / 100 - metros
S=Cb x V 2 / 30 - pés
ATENÇÂO : SHFM: Velocidade na água (STW)
e não velocidade no fundo ( ≠ SIM:utiliza SOG) .
Navegando contra a corrente o efeito da
velocidade vai ser maior.
• Squat em áquas rasas e confinadas é o dobro da
fórmula.Essa fórmula superestima o squat dando uma
margem de segurança. Existe outras fórmulas /
modelagens descritos no relatório PTC II-30 da PIANC
(Permanent International Association of Navigation
Congress).
OBS: este relatório está desatualizado e não é foco para o concurso.
• Com 80 RPM, um navio pode fazer 16 nós em mar
aberta, mas apenas 9 ou 10 nós com a mesma rotação
em águas rasas. O limite é atingido quando o fluxo de
águas atinge altas velocidades e o navio fica difícil de
governar, experimenta vibrações pesadas, e gera um
padrão de ondas muito maior a ré. A wake (“esteira”) se
torna menor e mais íngreme (steep) quebrando-se ao
longo do navio e se movendo para fora num ângulo
maior em relação ao navio. O navio está “pulling a lot of
water” (puxando muita água).
• UKC menor do que 0,5 x calado, navio se torna mais
estável e mais difícil de guinar.
Squat pela proa ou popa ?
• Cb maior que 0,75 ( ≠SIM: 0,70) - navio tende a trimar
pela proa: normalmente grandes navios tanque e
graneleiros.
• Navios com linhas finas, como conteineiros, com Cb
menor que 0,7 ( = SIM) trimam pela popa.
Leonardo Soares
16
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
VII. UKC Os conceitos de Squat e UKC sáo bem diferentes and
that difference is increasingly important as more ships
arrive at a port loaded to the maximum safe draft. Fatores
como aceleração, ship-ship interaction and rolling in
turns are at least as important as squat in any discussion
on UKC.
Todos os fatores são dinâmicos : veloc, estabilidade,
configura;áo do casco e perfil dos canais estáo
interrelacionados, e uma mudança em qualquer um destes
fatores afetará a UKC.
Resultados dos Testes conduzidos pelo WST / PCC
em 1998.
1. STW é o fator mais crítico para determinar UKC.
2. Squat aumenta com a velocidade para um dado Cb,
sendo o aumento maior para navios de maiores Cb.
3. Para vários tipos de navios, o efeito de rolling durante uma
curva é significante, e para navios com boca larga (calado
aumenta muito para cada ângulo de roll) isso pode limitar a
UKC mais do que o Squat em baixas velocidades.
4. O tipo de navio é um fator a se considerar ao se prever
mudanças de UKC em canais estreitos.
5. Squat pode até dobrar quando os navios de alta potencia (
high-powered ships) aceleram do zero ou aumentam
velocidade rapidamente.
6. O efeito de “crabbing” devido ao bank suction ( que causa
ao navio seguir angulado ao eixo do canal) não parece
aumentar o squat, embora mais pesquisas são necessárias
nesta área.
7. O Squat varia, a medida que o navio segue em um canal,
com a mudança na simetria do canal (altera o Fb).
8. Squat geralmente aumenta 50% quando 2 navios se cruzam
num canal ou área restrita. E pode aumentar até 100%
depenendo da veloc de aproximação dos navios e distancia
de passagem.
Leonardo Soares
17
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
VII. UKC
Outros resultados do WST / PCC Safe speed : 6 nós para UKC de 5 pés ou menos,
considerando todas as variáveis.
Outros fatores a considerar: tipo de fundo (rocha x lama),
qualidades das cartas e precisão dos alinhamentos (ranges) e
bóias, tipo do navio, estabilidade do navio ....
Efeitos da estabilidade na UKC Os testes permitiram um UKC
menor para os navios mais previsíveis (graneleiros e tanques).
Que é completamente o oposto do que se espera para navios
com alto Cb, considerando somente o squat. Eles tem mais
estabilidade (maior GM), inclinam menos em curvas (rudder-
induced rolling) , tem menos banda, aceleram mais devagar e
tem menos potência e mudanças na velocidade tem menos
efeito no calado.
Acceleration
The initial squat while accelerating is about the
double do squat calculado pela fórmula clássica, que
assume veloc cte. ( testes com Containerships).
Por isso, deve-se acelerar in increments
(gradativamente).
Mudanças nos channels
WST concluiu que a UKC varia quando um navio se
move entre channels of different formation in
assymetrical channels where the slope of the bank is
different on one side of the ship than the other.
Para minimizar este efeito ou reduza a velocidade ou
permita um aumento de calado cada vez que o perfil
do canal mudar.
Leonardo Soares
18
Chapter 2
SHIPHANDLING IN
A CHANNEL
VII. UKC
Outros resultados do WST / PCC
Meeting and passing
Squat was additive ( somou-se os valores de Squat ).
A distancia entre os navios e a largura do canal influenciam no
aumento de squat. De maneira geral, há um aumento de 50%
a 100% dependendo da veloc e distancia de passagem.
O aumento é maior para velocidades mais altas e para navios
maiores.
Sinkage foi maior para os bulk carriers / tankers do que para
Conteinerships.
Increased heel foi também um fator primário para mudanças
na vertical para conteineiros típicos em meeting situations.
Overtaking
Não existe dados suficientes para concluir qual a mudança
no squat numa situação de ultrapassagem.
Por segurança devemos considerar que :
1. Há aumento de calado nas ultrapassagens em
narrow channels;
2. Esse aumento é maior ou igual ao que ocorre
quando 2 navios se cruzam;
3. O aumento dura mais tempo ( já que a
manobra leva mais tempo).
Leonardo Soares
19
Revisão - Questões de provas passadas
Capítulo 2 – SHIPHANDLING IN A CHANNEL
Prova 2008 - Q.31
Leonardo Soares
20
Prova 2008 – Q.30
