Teste de movimento do navio - Ship motion test
Na engenharia marítima , um teste de movimento de navio é um teste hidrodinâmico realizado com modelos de navio com o propósito de projetar um novo navio (em tamanho real) ou refinar o projeto de um navio para melhorar seu desempenho no mar. Os testes são realizados em bacia modelo de navio ou "tanque de reboque". Existem vários tipos de teste: o modelo pode ser rebocado em linha reta ou em trajetória circular e pode estar sujeito a oscilações. As forças que atuam no navio são medidas usando um dinamômetro . Os testes podem avaliar o design geral ou enfocar as características de uma hélice .
Teste de linha reta
As derivadas Yv e Nv dependentes da velocidade do navio em qualquer calado e trim podem ser determinadas a partir do teste do modelo realizado no tanque de reboque. O modelo é rebocado com uma velocidade constante correspondente a um determinado número de Froude do navio em vários ângulos de ataque , β. Um dinamômetro na origem O mede a força Y e o momento N experimentado pelo modelo a cada valor de β. Os valores dimensionais do navio dos derivados podem então ser obtidos multiplicando os derivados não dimensionais pelas mesmas respectivas combinações de comprimento do navio, velocidade do navio e densidade da água do mar.
Ele também pode ser usado para determinar os efeitos de acoplamento cruzado de v em Yδ e Nδ e de δR em Yv e Nv.
Técnica de braço rotativo
O mecanismo de braço rotativo mede os derivados rotativos Yr e Nr no modelo, em um tipo especial de tanque de reboque e aparelho denominado mecanismo de braço rotativo. Nesta instalação, uma velocidade angular é imposta ao modelo fixando-o na extremidade de um braço radial e girando o braço em torno de um eixo vertical fixado no tanque. O modelo é orientado com seus eixos x e z normais ao braço radial e é fixado ao braço de preferência no comprimento médio do modelo. Como resultado da orientação particular, conforme o modelo gira em torno do eixo do tanque, gira na taxa r, enquanto seu componente de velocidade transversal v é sempre zero ( ângulo de ataque de guinada β = 0) e seu componente de velocidade axial u1 é idêntico à sua velocidade linear. O modelo é girado a uma velocidade linear constante em vários raios R, e o dinamômetro mede a força Y e o momento N atuando no modelo. As derivadas Yr e Nr são obtidas avaliando as inclinações em r = 0.
A facilidade do braço rotativo também pode ser usada para determinar Yv e Nv, bem como Yr e Nr. Fazendo o gráfico cruzado dos valores de Yv e Nv obtidos em cada valor r em relação a r, os valores de Yv e Nv em r = 0 podem ser obtidos.
Mecanismo de movimento plano
O mecanismo de movimento planar (PMM) pode ser usado em vez do teste de braço rotativo onde as instalações do tanque de reboque são mais longas e estreitas. Ele pode medir as derivadas Yv e Nv dependentes da velocidade, as derivadas rotativas Yr e Nr, bem como as derivadas de aceleração Yύ e N ύ.
O PMM consiste em dois osciladores, um dos quais produz uma oscilação transversal na proa e o outro uma oscilação transversal na popa enquanto o modelo se move para baixo no tanque de reboque na velocidade constante medida ao longo da linha central do tanque de reboque.
O DTMB Planar-Motion-Mechanism System foi concebido e desenvolvido conjuntamente pelo autor e pelo Sr. Alex Goodman, ambos membros da equipe do Laboratório de Hidromecânica da David Taylor Model Basin. Os procedimentos de patentes foram iniciados em nome do Departamento da Marinha dos Estados Unidos com os nomes da Messers. Gertler e Goodman como criadores do sistema. Os criadores desejam expressar sua gratidão aos muitos membros do Departamento Industrial da Bacia do Modelo, cujas contribuições e esforços no projeto e construção de componentes tornaram possível o sistema final. Particula: agradecimentos a Messers. MW Wilson, JE Stern, TG Singleton, GJ Norman, 3. W. Day, PP Day, CW Scott, 3. G. Tisdale, RG Hellyer e EJ Mosher, todos do Departamento Industrial. 40
Teste de hélice
Teste em águas abertas
- É realizado para determinar as características de mar aberto de uma hélice. Um modelo geometricamente semelhante é produzido com a correlação modelo-protótipo.
- O modelo de hélice é acoplado a um dinamômetro de hélice instalado em um barco em águas abertas.
- O dinamômetro mede o empuxo e o torque da hélice. O eixo da hélice se estende um comprimento suficiente à frente do barco para garantir que o fluxo ao redor da hélice não seja perturbado pelo barco.
- O teste é conduzido rebocando o barco em águas abertas a uma velocidade constante enquanto a hélice está funcionando a uma taxa de rotação constante. A velocidade do barco (velocidade de avanço VA) e a taxa de rotação n, impulso T e torque Q da hélice são medidos em cada giro.
- A velocidade de avanço varia em etapas de zero até o valor em que o empuxo da hélice torna-se negativo.
- As características de águas abertas do modelo de hélice podem ser facilmente calculadas a partir dos valores medidos de VA e n e dos valores corrigidos de T e Q.
Método de previsão de desempenho
Algumas das formulações fornecidas pelo ITTC 1978 para o método de previsão de desempenho são as seguintes:
VRM2 = VAM2 + (0,75π nM DM) 2
RncM = VRM cM / υM
KTS = KTM - ΔKT
KQS = KQM - ΔKQ
Onde,
- VRM = velocidade resultante da seção da lâmina em 0,75R
- VAM = velocidade de avanço da hélice modelo
- nM = taxa de revolução da hélice modelo
- DM = diâmetro da hélice do modelo
- RncM = número de Reynolds do modelo de hélice
- cM = largura da lâmina expandida da seção em 0,75R do modelo de hélice
- υM = Viscosidade cinemática da água para o modelo
- KTM, KTS = coeficiente de empuxo do modelo e hélice do navio, respectivamente
- KQM, KQS = coeficiente de torque do modelo e hélice do navio, respectivamente
Veja também
- Movimentos do navio - termos ligados aos 6 graus de liberdade de movimento
- Estabilidade do navio - resposta do navio a perturbações em uma condição vertical