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Forma do Casco

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Forma do Casco
Manuel Ventura
Projecto de Navios I
Mestrado em Engenharia e Arquitectura Naval
M.Ventura Forma do Casco 2
Sumário
1. Introdução
2. Tipos de carenas
3. Criação da forma
• Séries sistemáticas
• Modelação geométrica
4. Alteração da forma
• Alteração do Coeficiente Prismático
• Alteração do LCB
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Introdução
• Capacidade
– Volume
– Deslocamento 
• Estabilidade
– Intacta
– Em Avaria
• Hidrodinâmica
– Velocidade de serviço (carga / lastro)
– Comportamento no mar
– Manobrabilidade
• Funcionalidade
• Estéticos
– Forma agradável
A forma do casco deve ser um compromisso resultante da 
necessidade de satisfazer um conjunto de requisitos:
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Classificação das Carenas
Tipo de Sustentação:
• Carenas de Deslocamento
• Carenas Planantes
• Semi-Planantes
• Hidrofoil
Forma do Casco:
• Monocasco
• Multi-casco
– Catamaran
– Trimaran
– SWATH
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Tipos de Sustentação
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Carenas de Deslocamento (1)
• Geralmente com o fundo redondo e com uma velocidade máxima de 
deslocamento que é determinada pelo comprimento na linha de 
água. 
• Quanto maior for o comprimento na linha de água maior é a 
velocidade da carena no modo de deslocamento. 
• Na sua velocidade de deslocamento, a carena mantém-se imersa na 
sua totalidade.
98.775Taça America
2423.5550Navio Tanque
3130.8950Porta-Contentores
Vel. Máx. 
[nós]
√ComprimentoComprimento
[ft]
Tipo de Navio
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Carenas de Deslocamento (2)
Forma Típica de Carena de Deslocamento de Alta Velocidade (Series 64)
Forma Típica de Carena de Deslocamento de Baixa Velocidade
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Carenas Planantes
• Carenas cuja forma é caracterizada por uma forte 
descontinuidade ao longo do fundo, que pode ser ou plano ou 
em V. 
• A descontinuidade tem a forma de uma aresta bem vincada 
(hard chine)
• O objectivo é que a embarcação plane em duas pequenas 
áreas e assim a superfície molhada pode ser reduzida em 
60% ou mais.
Forma Típica de Carena Planante (Series 62)
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Carenas Planantes com Aresta Dupla
Existem também carenas planantes com duas arestas.
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Carenas Semi-Planantes
• Algumas carenas de deslocamento quando submetidas a 
potências mais elevadas podem adquirir velocidades 
superiores à sua velocidade de deslocamento. 
• Nestas condições, a proa eleva-se acima da linha de água à
medida que a velocidade aumenta e diz-se que a carena é
semi-planante. 
• Existem dois tipos principais: 
– Com boca estreita e encolamento circular (Nelson-style)
– Com arestas acentuadas (hard-chine)
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Hydrofoil
• A aplicação de perfis alares sob o casco de modo a obter um 
impulso que, a velocidades elevadas permite ao casco elevar-
se acima da água reduzindo a resistência. 
• O primeiro hydrofoil foi projectado pelo italiano Forlanini em 
1906.
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Carenas Multi-Casco
• Catamaran
• Trimaran
• SWATH
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Catamaran
Tipos de Carena:
• Carena em Túnel
• Carenas de Deslocamento
• Carenas Planantes
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Tipos de Carenas Catamaran
• Carenas em Túnel
– Força de sustentação (lift)
– Alta velocidade
– Elevada potência
– Mau comportamento em ondas devido ao fundo plano
• Carenas de Deslocamento
– Impulsão
– Superfície molhada, resistência de atrito
– Velocidade máxima limitada
– Sujeitas a slamming
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Trimaran
Ferry Trimaran “Benchijigua Express” construído pelo estaleiro Austal (Austrália) 
em 2005.
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Trimaran
Veleiro Trimaran
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EarthRace
Hull: Wavepiercing Trimaran
Length: 24m (78ft) 
Beam: 8m (24ft) 
Draft: 1.3m (4ft) 
Range: 3000nm (6000km) 
Maximum speed: 45 knots (90km/h)* 
Fuel: B100 Biodiesel (100%) 
Fuel Capacity: 10,000 liters (2500 gallons) 
Displacement: 10 ton 
Construction: Carbon , Kevlar composites 
Crew: 4 
Beds: 8 
Engines: 2 x 350kW (540 hp) Cummins 
Mercruiser
Gearboxes: ZF 305A (single speed) 
Air intakes: top of wings to remain above 
waves while piercing 
Windscreen: 17mm laminated toughened glass 
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Pentamaran
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Evolução do Pentamaran
• Patenteado em Setembro de 1996 - Patente expira em Septembro
de 2016
• Desenvolvimento e ensaios em tanque ADX 1996-1998
• 11 artigos técnicos publicados de 1997 a 2003
• MARAD (USA) Sealift Desenvolvimento e ensaios em tanque 1998
• Navio sealift rápido DER em 1998
• Projecto “ADX Express” 1999-2000 Fast Transatlantic container 
service
• IZAR assina licença em Septembro 2001 – licença exclusiva para
Ro-Ro e Ro-Pax na Europa
• 2003 primeiro contracto de navio na IZAR com Buquebus –
construção iniciada em 2004
• July 2003 conceito da fragata F5
• September 2003 IZAR renova licença
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SWATH
• Small Waterplane Area Twin Hull
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Hovercraft
• Designação comercial patenteada em 1955 
• O primeiro hovercraft for construído por Sir Christopher
Cockrell em 1959
http://www.hovercraft-museum.org
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Surface Effect Ship (SES)
• Conceito de casco que tem simultaneamente uma almofada de 
ar, como um hovercraft, e um casco duplo, como um 
catamaran
• A marinha dos EUA 
iniciou testes com 
modelos em 1961
• No anos 60 foram 
construídos dois 
protótipos com cerca de 
100 t de deslocamento, 
designados por SES 100-
A/B que atingiram 
velocidades entre os 60’
e os 100’
SES 100-B
• Actualmente, alguns navios SES são usados em pequenos ferries 
e em aplicações militares (caça-minas e patrulhas rápidos)
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Skjold SES
• Navio patrulha rápido 
construído em 1997, no 
estaleiro Umoe Mandal, para a 
Marinha Norueguesa
• Propulsão por duas turbinas a 
gás, 2 x 8160 Hp accionando 
dois waterjets
• A almofada de ar é
pressurizada por ventiladores 
accionados por dois motores 
Diesel 2 x 735 KW
• Atinge a velocidade de 47´
com estado de mar Beaufort
3 e 55’ em águas tranquilas www.knmskjold.org
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Air-Lubricated Ship (ALS)
Air Lubricated Lifting Body Ship
• A lifting body ship that has a blower pressurized air layer 
disposed in the underside of its lifting body such that the 
air layer reduces wetted area friction and hence the 
propulsive power required is greatly reduced. 
• Further, a water propulsor is supplied that takes in water 
through transversely oriented water inlets in the top of the 
lifting body to thereby reduce turbulence and its associated 
drag that would normally occur over the top of the lifting 
body. 
US Patent No. 6899045 - 2005-05-31
Conceito patenteado por Donald E. Burg (2005)
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Casco SWEEP (1)
• Don Burg inventou um novo conceito 
de forma de casco denominado 
SWEEP (Ship with Wave Energy
Engulfing Propulsors)
• Combina as vantagens da proa com 
bolbo com as de um navio ALS (Air-
Lubricated Ship)
• Reduz a resistência de onda de 
cascos de deslocamento
The Naval Architect, February 2006
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Casco SWEEP (2)
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Criação da Forma do Casco
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Criação da Forma da Carena
Métodos de criação da forma da carena:
• Séries Sistemáticas
• Criação directa a partir das curvas principais
• Alteração de carena semelhante já existente
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Séries Sistemáticas (1)
• Série de Taylor, 1933
– Carena base do cruzador britânico “LEVIATHAN”, 1900

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