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MECANICA NAVAL 29/05/2011 13:00:00 ← UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÃNICA ← Trabalho de Iniciação Científica ← ← Alunos: Paulo Roberto Lage Almeida ← Leandro Pestana de Souza Orientação: Prof. Carlos Fernando M. Pamplona ← Luiz Tiago Balbi Finkel ← ← Objetivo: Elaboração de texto didático (apostila) para um curso de Mecânica Aplicada ao Navio, visando servir como consulta bibliográfica para a ênfase em engenharia naval oferecida através de opção pela disciplina Arquitetura Naval, no curso de Engenharia Mecânica. ← O texto será calcado em uma edição revisada, atualizada e reeditada da apostila do curso de Mecânica do Navio, de autoria do engenheiro naval Pedro Paulo Charnaux Sertã, professor da disciplina na Escola Naval, com uma introdução extraída da obra clássica “Arte Naval”, do Comte. Maurílio M. Fonseca. ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← INTRODUÇÃO Nomenclatura. Termos náuticos Geometria do Navio. Formas. Coeficientes. DINÂMICA DO NAVIO Resistência à Propulsão. Resistência de Atrito Resistência de Formação de Ondas Resistência residual Tanques de prova Resistência total e potência efetiva Teoria da Propulsão Interação entre casco e hélice Séries sistemáticas ESTÁTICA DO NAVIO Flutuação. Princípio de Arquimedes. Estabilidade Estática. Metacentro. Curvas Hidrostáticas. Curvas de estabilidade. Estabilidade Dinâmica Experiência de inclinação. Efeito da Mudança de pesos. Efeito de Superfície Livre Flutuação parcial. Encalhe.Docagem. Subdivisão estanque. Comprimento alagável. Resistência estrutural. UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÃNICA Trabalho de Iniciação Científica Alunos: Paulo Roberto Lage Almeida Leandro Pestana de Souza Luiz Tiago Balbi Finkel Orientação: Prof. Carlos Fernando M. Pamplona MECÂNICA DO NAVIO UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÃNICA Trabalho de Iniciação Científica Objetivo: texto didático (apostila) para um curso de Mecânica Aplicada ao Navio, visando servir como consulta bibliográfica para a ênfase em engenharia naval oferecida através de opção pela disciplina Arquitetura Naval, no curso de Engenharia Mecânica. O texto é calcado em uma edição revisada, atualizada e reeditada da apostila do curso de Mecânica do Navio, de autoria do engenheiro naval Pedro Paulo Charnaux Sertã, professor da disciplina na Escola Naval, com uma introdução extraída da obra clássica “Arte Naval”, do Comte. Maurílio M. Fonseca. Alunos: Paulo Roberto Lage Almeida Leandro Pestana de Souza Orientação: Prof. Carlos Fernando M. Pamplona Luiz Tiago Balbi Finkel 4 DINÂMICA DO NAVIO Resistência à Propulsão. Resistência de Atrito Resistência de Formação de Ondas Resistência residual Tanques de prova Resistência total e potência efetiva Teoria da Propulsão Interação entre casco e hélice Séries sistemáticas ESTÁTICA DO NAVIO Flutuação. Princípio de Arquimedes. Estabilidade Estática. Metacentro. Curvas Hidrostáticas. Curvas de estabilidade. Estabilidade Dinâmica Experiência de inclinação. Efeito da Mudança de pesos. Efeito de Superfície Livre Flutuação parcial. Encalhe.Docagem. Estabilidade em avaria. Alagamento. Subdivisão estanque. Comprimento alagável. Resistência estrutural. PREFÁCIO Esta publicação é especificamente direcionada à utilização dos alunos do curso de Engenharia Mecânica da Uff, como suporte bibliográfico às disciplinas optativas com ênfase na área marítima, relacionadas com as atividades de construção, reparo e operação de estruturas flutuantes, como os navios, as plataformas de petróleo, etc. O NAVIO é um sistema complexo. É o que melhor engloba as mais diversas aplicações da engenharia mecânica numa única construção: na fabricação de seu casco, como uma estrutura metálica, composta de barras, vigas, colunas, chapas e placas, conectadas por pinos, rebites, parafusos, solda, chavetas, cavilhas; como um corpo que deve se manter flutuante e que se desloca em manobras sobre a superfície ondulada das águas e em condições de estabilidade, como uma viga submetida a esforços primários de flexão, corte e torção, além da pressão sobre o costado, conveses e anteparas; tendo um sistema propulsor que utiliza diversos equipamentos, como eixos acionadores de hélices, conectados por engrenagens e sustentados por mancais sob lubrificação. O sistema propulsor é acionado por motores de combustão interna ou turbinas, a gás ou a vapor, gerado por ciclos termodinâmicos, utilizando caldeiras, aquecedores, condensadores, bombas, ventiladores de tiragem forçada, compressores, trocadores de calor em plantas com tubulações, válvulas, drenos, medidores, sistemas de controle e automação. Vasos de pressão para armazenamento e transporte de fluidos, além de tanques de combustível, aguada e lastro , são utilizados. Estão sempre presentes sistemas auxiliares como os de ar comprimido para partida de motores e acionamentos pneumáticos, servomecanismos, ar condicionado para compartimentos habitáveis, grupos destilatórios, sistemas de refrigeração para frigoríficas, lavanderia, cozinha, etc; Além da geração e distribuição de energia elétrica para iluminação e potência, para acionamento de motores, através de quadros elétricos, disjuntores, transformadores, servomecanismos, estabilizadores, agulhas giroscópicas, sempre dispõe de equipamentos de detecção e telecomunicações, navegação via satélite, etc. Equipamentos náuticos como aparelhos de fundeio e amarração, guinchos, cabrestantes, aparelhos de movimentação de carga, como guindastes, elevadores, são freqüentes. Novos desenvolvimentos da tecnologia naval se 5 relacionam com a propulsão nuclear, com a construção de submarinos, de plataformas móveis para prospecção de petróleo, etc. Realmente: como dito, o NAVIO é o conjunto de sistemas que melhor engloba as mais diversas aplicações da engenharia mecânica numa única construção. Por isso, esta publicação tem como objetivo apresentar aos alunos desse curso os conceitos básicos relacionados com a geometria e a nomenclatura das diversas partes do navio, com o seu comportamento como um corpo flutuante carregado, em condições de estabilidade, resistência estrutural e, em geral, com propulsão. A publicação está sendo elaborada como uma atividade acadêmica complementar de Iniciação Científica e Tecnológica, pelos alunos do Programa de Educação Tutorial (PET): . Paulo Roberto Lage Almeida, . Luiz Tiago Balbi Finkel, . Leandro Pestana de Souza, orientados pelo professor (engenheiro naval) Carlos Fernando M. Pamplona. O texto é calcado em uma edição revisada e atualizada da apostila intitulada “Mecânica do Navio”, de autoria do engenheiro naval, comandante Pedro Paulo Charnaux Sertã, professor da disciplina na Escola Naval, com uma introdução extraída da obra clássica “Arte Naval” do comandante Maurílio M. Fonseca. A primeira edição está sendo publicada em partes para utilização dos alunos da disciplina Arquitetura de Estruturas Flutuantes, ministrada em 2006- 2, pelo professor (engenheiro naval) Domingos de Faria Brito David. ÍNDICE INTRODUÇÃO I – Nomenclatura. Termos Náuticos – Do navio em geral – Peças principais da estrutura dos cascos metálicos