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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO RELATÓRIO 2 ESTUDO SIMPLIFICADO DA RELAÇÃO ENTRE TORQUE DO PROPULSOR E POTÊNCIA REQUERIDA DO MOTOR PRINCIPAL. Máquinas Marítimas 3 2015.1 Henrique Rossi Di Gioia Manhães – DRE 112200219 Pedro Baptista da Rocha Deus – DRE 110128827 Professor Severino Neto No relatório anterior, obtivemos para uma dada geometria submersa da embarcação modelo e para um dado propulsor, a força de resistência ao avanço da embarcação, a força de empuxo hidrodinâmico e a velocidade de avanço da embarcação. Este relatório tem como objetivo exemplificar de forma simplificada a metodologia a ser empregada para a obtenção da potência requerida pelo propulsor ao motor principal para que a embarcação opere na velocidade de avanço calculada no relatório 1. Para a obtenção do torque do propulsor associado a força de empuxo hidrodinâmico calculada no relatório 1, utilizaremos novamente os diagramas [Kt ; Kq ; J] do propulsor, dessa vez com interesse nos adimensionais Kq e J. A exemplo do relatório anterior, aproximaremos a curva [Kq ; J] por uma reta, sendo conhecidos os pontos (J = 0 ; Kq = 0,086) e (J = 1,29 ; Kq = 0,01). 𝐾𝑞 = 𝑎 ∙ 𝐽 + 𝑏 𝑎 = −0,059 𝑏 = 0,086 𝐾𝑞 = −0,059 ∙ 𝐽 + 0,086 Para a velocidade de deslocamento calculada no relatório anterior, podemos obter o adimensional de torque associado: 𝐽 = 𝑣 𝑛𝐷 = 7,7 7,2 = 1,07 Os valores de n (frequência de rotação do propulsor) e D (diâmetro do propulsor) são os mesmos utilizados no relatório anterior. Substituindo o valor de J calculado na relação linear Kq x J, obtemos: 𝐾𝑞 = −0,059 ∙ 1,07 + 0,086 ≅ 0,023 A equação que relaciona Kq com o torque do propulsor (Q) é da forma: 𝐾𝑞 = 𝑄 𝜌𝑛2𝐷5 Resolvendo para (Q), obtemos o torque do propulsor: 𝑄 = 𝐾𝑞𝜌𝑛 2𝐷5 = 0,023 ∙ 1025 ∙ 4 ∙ 604,662 = 57,02 𝐾𝑁 ∙ 𝑚 Nas exigências combinadas em sala de aula, foi estipulada uma caixa redutora de razão 4:1 entre o eixo do motor principal e o eixo do propulsor. Isso significa que a frequência de rotação do propulsor é quatro vezes menor que a do motor principal. Consequentemente, seu torque é quatro vezes maior. 𝑛𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 8 𝐻𝑧 𝑄𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 𝑄 4⁄ = 57,02 4 = 14,225 𝐾𝑁 ∙ 𝑚 Finalmente, a potência requerida do motor principal, expressa em HP, pode ser obtida pela relação: 𝑃𝑜𝑡𝐻𝑃 = 𝑄𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑘𝑔𝑓∙𝑚 ∙ 𝑛𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑅𝑃𝑀 736 Aproximando 1kgf para 10N, obtemos: 𝑃𝑜𝑡𝐻𝑃 = 1422,5 ∙ 480 736 ≅ 928 𝐻𝑃 É importante ressaltar que a metodologia empregada para a obtenção da potência requerida do motor principal é simplificada e não leva em consideração as margens de potência de rotação, de transmissão e de dissipação de energia mecânica, que certamente apareceriam na forma de fatores de segurança multiplicando o valor de potência obtido. De acordo com a literatura de projeto naval, estima-se uma margem de potência, considerando todos os tipos de dissipação de energia cabíveis na situação, da ordem de 30% do valor obtido. Portanto, promovendo uma breve correção: 𝑃𝑜𝑡𝑟𝑒𝑎𝑙 𝐻𝑃 = 𝐹𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑎𝑛ç𝑎 ∙ 𝑃𝑜𝑡𝐻𝑃 ≅ 1,3 ∙ 928 ≅ 1207 𝐻𝑃
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