Motores Navais - Relação entre Torque e Potência

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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