POEMA SEM VERSO

Dentre os tolos que morreram de amor, muitos deixaram versos e rimas para falar de uma mulher. Recitaram fervorosos sentimentos, arrebatadoras emoções com os pés longe do chão. As mãos no ar bailavam longe do tato, órfãs. Acariciavam o nada. E se digo tolos, que não me falte o respeito, é por ter quase certeza, nessa minha insensatez, de que encontrei alguma razão em meus amores.

 

Não morro de amores. Eu prefiro que os amores me mantenham vivo.

Não me entrego a um amor. Eu prefiro amar tudo que me entregam.

Não faço versos de amor. Eu prefiro que o amor venha sem rimas, imperfeito e natural.

Prefiro amores sem medidas, incertos e presentes, intensos e frágeis, pessoais e comuns a tudo o que me cerca.

 

E assim amei mais de uma mulher. Em momentos diversos ou num só segundo.

Já amei em pecado, e cultuei amores platônicos. Nem tudo que amo precisa ser meu.

Amar o que é seu é muito amor próprio para ser só amor.

Já tive amores impróprios, pra mim e para menores.

Já tive amores fúlgidos e sem qualquer cor. Nem aquele melhor nem este pior.

 

Eu, de tanto amor, tornei-me infiel de um só. Amo tudo que me envolve, tudo que a vida me trás. Amo a ideia de amar sem padrões, sem rimas e sem versos. Amo por amar, e dedico-me ao que amo por amor próprio.

 

Sou um daqueles que amou por um segundo, ou por anos e anos sem fim. Tenho meus amores de uma vida inteira e aqueles fugazes. Amores confessos e incontáveis. Amores que queimam e outros que gelam, turbulentos e serenos. Amores amargos, doces e até sem qualquer sabor. Já me deleitei com amores de verão, e me aqueci com o amor no inverno. E esse ou aquele se arrastou gostoso por outonos e primaveras.

 

Por isso me permito amar sem compromisso, sem fazer versos. Deixei de lado o entusiasta dos sentimentos, para ser um observador das emoções.

 

Por isso permito que ela frequente meus dias sem compromisso. Dou-lhe o visto para passear em meus sonhos. Permito sem medo que ela risque a pintura do meu dia, com suas passagens rápidas e cortantes.

 

Permito que ela me roube noites, invada meus sonhos ou me mantenha acordado. Permito que o dia amanheça sem a promessa da tarde, sem o compromisso de sonhar durante a noite. Apenas amo.  Sem verso. Apenas amo do meu jeito.

 

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ENQUANTO SONHO COM UM “TRIMARAN”

BARCO A VELA

Dentre as espécies de embarcação, a que mais se destaca pela sua capacidade de aproveitar recursos naturais para proporcionar sua propulsão, o veleiro ocupa lugar de destaque. Um veleiro  é  uma embarcação propelida por uma ou mais velas (velame -conjunto de velas de tecido de corte e dimensão apropriada, apoiado em um ou mais mastros e controlados por um conjunto de cabos. Este conjunto pode ser chamado de cordoalha. Todo esse sistema costuma denominar-se armadoria.  Possui também uma quilha e um leme apropriado segundo sua armadoria, que impedem a derica e forçam o conjunto avante em sua derrota naval.

O veleiro é propelido pela sustentação dinâmica que o vento produz entre as duas faces da vela, tal qual na asa de um avião. Adicionado ao trabalho da quilha, devidamente calculada e dimensionada de acordo com a armadoria da embarcação, que evita a deriva, faz a embarcação possuir dirigibilidade obedecendo aos comandos de seu condutor. É por isso que consegue navegar  quase contra o vento (até 45 graus) e não apenas com vento a favor. A navegação é mais produtiva no vento de través que no de poda.

De invenção que se perde no tempo, temos notícias das primeiras embarcações a vela nas redondezas do Mar Mediterrâneo, usadas essas embarcações por gregos e depois romanos. Em face do pouco desenvolvimento desse sitema de propulsão, os barcos aproveitavam mais o vento a favor, com velas ainda não desenvolvidas. A vela chamada latina, com um corte quase em forma de triangulo e manobrável, foi utilizada em pesqueiros ao fim da idade média, pelos genoveses em seu comércio com Bizâncio, passando pelos Vikings, que aperfeiçoaram o sistema de quilha e vela, ulilizando-se tanto da forma de vela quadrada como de vela triangular, ulilizado-as de acordo com o as condições do mar, e finalmente com os navegadores ibéricos, que realizaram os grandes descobrimentos em suas caravelas.

Com seu apogeu no início do século XIX, quando os grandes clippers eram os reis dos mares, foram superados como meio de transporte pelo barco a vapor, mas sobreviveram como barco de lazer e esporte.

Os veleiros mais velozes são os multicascos, também conhecidos como catamarãs e trimarãs.

Existiram vários tipos de veleiros, maiores como os Clippers e Cutters, ou mais lentos e mais armados, como por exemplo o Victoria, e o Navio Almirante Nelsom.

O desenvolvimento dos estudos das velas e de todas as suas possibilidades de utilização, como meio de boa aceitação para propulsão de barcos, diante de sua perfeita harmonia com conceitos de ecologia e sustentabilidade, avança hoje de forma notável, inclusive com estudos de velas sólidas, utilizando materiais rígidos, bem como na parte de hidrodinâmica, a utilização de hidrofólios, como forma de diminuir o arrasto da embarcação na água.

Em 2010, valendo-se dessa segunda tecnologia, o veleiro trimarã Hidroptere quebrou o recorde mundial de velocidade a vela. Através da sua estrutura hidrodinâmica, o veleiro ergue-se acima da linha d’água, mantendo apenas os hidrofólios, a quilha e o leme na água, diminuindo assim a resitância do casco, uma melhor estabilidade sobre o mar ainda que ondulado, atingindo velocidades inimagináveis nos tempos das caravelas,

O Hidroptere superou inacreditáveis 50 nós, ultrapassando 90 km/h apenas pela energia de seu velame.

Competição

Os avanços na tecnologia da navegação a vela, bem como, a consequente redução de custo dos barcos dessa tecnologia, possibilitaram a criação de opções de esporte e lazer para a vela. Essa popularização naturalmente evoluiu para uma linha de esporte de competição.

As competições envolvem os mais diferentes tipos de embarcações, separadas em categorias, conhecidas como classes, podendo ter um ou dezenas de tripulantes. A mastreação e o número de velas também varia conforme a classe. As provas são disputadas em percursos delimitados por bóias, ilhas ou continentes, variando em duração desde poucas horas até mesmo vários dias ou semanas, no caso das travessias oceânicas.

As competições da Vela são formadas por uma série de regatas, como são chamadas as competições dos esportes náuticos. A cada regata o barco soma determinado números de pontos, de acordo com sua posição de chegada. Vence a competição aquele que somar o menor número de pontos ao final da série de regatas. A Vela é um esporte olímpico desde 1900, e é a modalidade que mais rendeu medalhas olímpicas ao Brasil.

Existem três tipos comuns de regata: a Competição Convencional, onde todos os barcos competem entre si; o Match-Race que é a forma de regata, barco contra barco, com uma contagem de pontos diferente da regata convencional; a menos comum, normalmente praticada em barcos de monotipo, é a Regata em Equipe, que consiste em um complexo sistema de pontuação onde as equipes (normalmente separada por Clubes) competem umas contra as outras. O match-race mais famoso é a America’s Cup, que também é a regata e competição esportiva mais antiga do mundo.

Dentre as categorias deVela de Monotipo/Ligeira, temos:

420470

49er

Dingue

Dragão

Europe

Flying DutchmanLaser

L’equipe

Lusito

Optimist

Raquero

Sharpie 12 m²Snipe

Star

Tornado

Vaurien

Ranger 22′

 

Dentre estas classes alguns velejadores tornaram famosos,e por sua notoriedade merecem destaque:

Joshua Slocum – USA (primeiro a dar volta ao mundo sozinho num barco)

Sir Peter Blake – NZ

João Cabeçadas – POR

Torben Grael – BRA

Lars Grael – BRA

Sérgio Mirsky – BRA

Amyr Klink – BRA

Francisco Lobato – POR

Bruno Prada – BRA

Robert Scheidt – BRA

Marcos Soares – BRA

Éric Tabarly – FRA

Ellen MacArthur – BRI

Francisco Lobato – POR

André Mirsky – BRA

Nas Olimpiadas de Pequim, realizados em 2008, as competições abrangeram as seguintes categorias:

49er (aberta)

Yngling (trio feminino)

Star (dupla masculina)

470 masculina

470 feminina

Finn (masculina)

Laser (masculina)

Laser Radial (feminina)

Prancha à Vela masculina (Neil Pryde RS-X)

Prancha à Vela feminina (Neil Pryde RS-X)

Oceanicas

Volvo Ocean Race

America’s Cup

Transpacific

Vendée Globe

Rolex Ilhabela Sailing Week

Miami Sailing Week

Barcelona World Race

Mini-Transat

Catamarã

Catamarã (do tâmil kattumaram < kattu, ‘ligadura’, + maram, ‘pau’) é a designação dada a uma embarcação com dois cascos (vulgarmente chamados “bananas”), com propulsão à vela, que se destaca por sua elevada estabilidade e velocidade em relação às embarcações monocasco. Existem catamarãs também movidos a motor.

A sua origem é polinésia, e quando os navegadores europeus aí chegaram por mar, se surpreenderam com a grande velocidade dos catamarãs.

Os modernos catamarãs notabilizam-se por sua segurança, baseada em intensos cálculos por logiciário específico de estabilidade, por seu conforto e por não velejar adernado, só caturrando. Se eles emborcarem não voltam mais, ao contrario dos monocascos, mas isto é difícil de acontecer.

Estão crescendo, em número, mais rapidamente que os monocascos, mas principalmente para aluguel, por seu maior espaço e conforto. O preço de um catamaran habitável é muito maior do que o de um monocasco com mesma área seca, por isto não é o escolhido pela maioria dos cruzeiristas.

A evolução dos estudos acerca das embarcações multicascos deu origem aos trimarãs, que possui um casco central e dois flutuantes, possibilitando assim uma maior área de estabilidade de flutuação. Deste tipo de embarcação é que evoluiu o Hidroptere e seus recordes.

A VELA

A vela em um barco se baseia no Princípio de Bernoulli, o mesmo princípio que explica a sustentação das asas de um avião. Só que no veleiro a asa está virada de lado.

Quando viaja na direção do vento, o veleiro é submetido à simples pressão do vento em sua vela; essa pressão impele a embarcação para a frente. Mas ao navegar contra o vento, a vela é exposta a um conjunto mais complexo de forças.

Quando o ar em movimento passa por trás do lado côncavo da vela, ou barlavento, sua velocidade diminui; e quando passa pela parte dianteira, ou sotavento, o ar flui mais rapidamente. Isso origina uma zona de alta pressão atrás da vela e uma zona de baixa pressão a sua frente. A diferença de pressão entre os dois lados cria uma força para frente, em ângulo com o vento.

O veleiro ainda se submete a uma força lateral devido a resistência da água. A composição das duas forças cria a força resultante na direção do movimento.

Um barco não avança em linha reta para o meio do vento; ele realiza a manobra conhecida como “cambar”, ziguezagueando em uma série de movimentos curtos e angulares. Se o vento soprar do lado esquerdo do veleiro, diz-se que ele camba para bombordo; do lado direito, camba para boreste.

Para aumentar ao máximo a velocidade, o navegador procura ajustar as posições da vela. Para minimizar o afastamento da linha reta no deslocamento, o barco navega cambando de bombordo para boreste.

Quando muda de posição, a vela oscila na transversal, panejando por um momento ao ficar de face para o vento. O barco diminui a velocidade nessa chamada zona morta, até ser de novo colhido pelo vento, no lado oposto.

Na antigüidade os homens não sabiam como velejar contra o vento. Eles tinham que usar remos para vencer o vento contrário. Há cerca de três mil anos um árabe, hoje desconhecido, construiu um navio que podia velejar contra o vento.

Navios cada vez maiores foram sendo construídos permitindo viagens cada vez mais distantes.

A utilização de navios como meio de transporte se alastrou a 5.000 anos atrás, na civilização ocidental, com a invenção do Barco a Vela.

A utilização da força do vento tornou possível o deslocamento de pessoas e mercadorias por distâncias cada vez maiores. Por volta de 2.500 a.C. barcos egípcios estabeleceram o comércio entre a foz do Nilo e a Terra de Canaã, enquanto a civilização Suméria navegava entre os Rios Eufrates e Tigre, saindo do Golfo Pérsico e estabelecendo comércio com a Índia.

A 800 a.C. os Fenícios estabeleciam colônias na Espanha e norte da África Galeras ou Galés, inicialmente movidas a remo, ganharam uma vela quadrada em um único mastro. Podiam assim velejar a favor do vento. Assim, a navegação no Mediterrâneo dependia da habilidade do marinheiro em reconhecer as direções do vento para a realização da travessia desejada. Nascia então a Rosa dos Ventos.

O desenvolvimento da astronomia, da geometria esférica pelos gregos e a demonstração da esfericidade da terra por Heratósthenes, possibilitaram o desenvolvimento de conceitos de latitude e longitude. Técnicas de orientação e navegação pela observação das estrelas já eram comuns no início da era cristã.

Estas técnicas são perdidas pelos europeus durante a idade média, mas conservadas pela civilização árabe e reaprendidas pelos portugueses e espanhóis na era do descobrimento.

A Escola de Sagres em Portugal, no século XV, desenvolveu a tecnologia de construção das Naus e Caravelas, bem como as técnicas de marinharia e navegação, necessárias às grandes viagens de descobrimento.

Como estes barcos possuíam habilidade para velejar quase perpendicularmente à direção do vento, eles possibilitaram enorme avanço na capacidade de navegação.

Mas ainda não era possível velejar contra o vento. Assim a travessia do Atlântico só foi possível com a descoberta das correntes marítimas do Atlântico Norte e do Atlântico Sul.

Os Portugueses a chamaram de “a grande volta do mar”. Vasco da Gama na viagem em que descobriu a volta do Atlântico Sul, encontrou sinais da existência de terras mais para o oeste. Dois anos depois Cabral aportava em Porto Seguro.

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 PARTES DE UM VELEIRO:

Podemos observar as partes de um veleiro conforme figura abaixo:

Nomenclatura de um Veleiro

 

Proa – Parte da frente do veleiro, onde ficam as velas da proa, como a genoa e o balão. O proeiro é o tripulante responsável por ajudar a subir essas velas e organizar a descida delas.

 

Popa – Parte de trás do veleiro, geralmente onde fica o timão e o leme, submerso.

 

Mastro – Estrutura que sustenta as velas. Espécie de poste por onde as velas são hasteadas e baixadas.

 

Quilha – É o contrapeso do veleiro. Serve para manter a estabilidade do barco e garantir que o veleiro rume para frente. Além disso a quilha também é responsável por manter o veleiro do lado certo em caso de acidente, sempre desvirá-lo em um capotamento.

 

Vela Mestra – É a vela principal do veleiro, também chamada de Grande. Não é baixada em nenhuma condição de vento.

 

Roda de Leme – Também chamado de timão, é a direção do veleiro. Geralmente é o comandante, ou um timoneiro, quem controla o barco.

 

Adriças – Cabo responsável por subir as velas

 

Escotas – Cabo responsável pela regulagem das velas Genoa e Balão. Cada vela tem sua própria escota.

2.2 SISTEMA DE UNIDADE NÁUTICA

 

Légua marítima – Medida de comprimento que entre nós correspondia
apróximadamente a 3,2 milhas ou 5,9 Km.

 

Milha marítima – Valor médio do comprimento de um minuto de arco de um
meridiano. Equivale a 1852 metros.

 

– Medida de velocidade equivalente a uma milha marítima por hora.
10 nós correspondem a 18,5 Km/h.

 

Polegada – Medida de comprimento que corresponde a 2,54 cm.

 

Jarda – Usada entre nós equivalia a três pés, cerca de 91 cm.

 

Quarta – Uma das 32 partes em que a rosa-dos-ventos está dividida.
Corresponde a 11º15′.

 

Rumo – Medida linear usada na antiga construção naval equivalente a seis
palmos de goa, cerca de 1,5 m.

2.3 POR QUE O VELEIRO FLUTUA

Porque é oco e sua densidade média (considerando a parte de madeira e a parte cheia de ar) é menor que a densidade da água.

Porque ele encontra-se em equilíbrio, parcialmente imerso e sujeito a ação de duas forças de mesmo módulo e contrárias, o peso P e o empuxo E, exercido pela água.

Considere um volume cúbico de água. Estando este em repouso, o peso da água acima dele necessáriamente estará contra-balançado pela pressão interna neste cubo. Para um cubo cujo volume tende para zero, ou seja um ponto, esta pressão pode ser exprimida por:

em que, usando unidades no sistema SI,
P é a pressão hidro (em pascais);
p é a massa específica da água (em kilogramas por metro cúbico);
g é a aceleração da gravidade (em metros por segundo quadrado);
h é a altura do líquido por cima do ponto (em metros).

No caso de a pressão atmosférica não ser desprezível, é necessário acrescentar o valor
da sua pressão, tomando a equação o seguinte aspecto:

2.4 VELOCIDADE MÁXIMA TEÓRICA

A velocidade máxima teórica é orientada pela seguinte equação:

Onde (conforme figura 2) é o comprimento da onda que é gerado pela proa do barco.

A velocidade é teoricamente limitada pelo tamanho do barco, que vai ser o comprimento máximo de alcançado.

2.5 INCLINAÇÃO (HEELING) X SUPERFÍCIE SUBMERSA (WETTED SURFACE) X VELOCIDADE: RELACIONE ESSAS GRANDEZAS

Com a inclinação do veleiro há um aumento da superficie submersa, fazendo com que o comprimento de onda ( ) gerado pela proa seja maior e consequentemente maior será sua velocidade, de acordo com a equação descrita no item 2.4. A influência da inclinação na superficie submersa esta ilustrado conforme figura

Superficie submersa

2.6 CENTRO DE GRAVIDADE E CENTRO DE FLUTUAÇÃO

No centro de gravidade está aplicado o peso da embarcação, que é uma força vertical para baixo. No centro de flutuação está aplicado o empuxo, que é uma força vertical para cima.

Mas, mesmo com o centro de gravidade acima do centro de flutuação, um veleiro opera com segurança e não emborcará se inclinado até a um determinado ângulo. Isto acontece graças à “movimentação” do centro de flutuação, que muda de posição conforme o veleiro se inclina.

Este veleiro terá estabilidade até o ponto em que o CG fica alinhado ao CF. A partir daí não haverá mais restauração.

Centro de gravidade e centro de flutuação

2.7 COEFICIENTE PRISMÁTICO

É a relação entre o volume deslocado e o volume de um sólido que tenha um comprimento igual ao comprimento do veleiro na flutuação e uma seção transversal igual à da parte imersa da seção mestra: Este coeficiente representa a distribuição longitudinal do deslocamento do veleiro, e é utilizado principalmente para os cálculos de potência e velocidade.

Varia de 0, 55 a 0, 80, dependendo do tipo do veleiro. A denominação de coeficiente prismático, apesar de ser a mais usada, é incorreta, por que o sólido que se vê na figura é mais semelhante a um cilindro que a um prisma, pois o contorno da seção transversal de um veleiro tem sempre a forma curvilínea e nunca a de um polígono, conforme figura

Coeficiente prismático

2.8 FORÇAS DE ATRITO: QUAIS SÃO ELAS? COMO ELAS INFLUEM NOS MODELOS DE “VELEIRO DE CRUZEIRO” E “VELEIRO DE CORRIDA”?

 

Existem forças de oposição ao movimento de uma embarcação, como:

Resistência de atrito: ocorre devido a resistência que a água oferece ao movimento da parte submersa do navio e também devido a resistência que o ar ambiente oferece à movimentação do navio.

Resistência de forma: devido a formação de vórtices que ocorre na zona de popa.

Resistência de onda: devido a formação de ondas que se geram durante a movimentação do navio, e é tanto maior, quanto maior for a sua velocidade.

2.9 VENTO: COMO CALCULAR A PRESSÃO SOBRE A VELA? COMO CALCULAR O SEU CENTRO DE PRESSÃO?

A carga do vento da vela é a força que o vento aparente está colocando em uma vela.
Carga nas libras = na área da vela * (velocidade de vento) * 0.00431
Área – pés quadrados
Velocidade vento – nós

Esta equação é útil em determinar o tamanho do winch que é needed para a gerência de um jib 100% em um vento pesado. Divida as libras da pressão no jib pela relação da engrenagem do winch e pela relação do comprimento do punho do winch ao raio do cilindro do winch. Isto dará a força necessitada operar o winch em um vento pesado. Na figura 6 esta ilustrado o centro geométrico da vela.

Centro geométrico da vela

2.10 ESTABILIDADE 1: FAÇA CONSIDERAÇÕES SOBRE A FORMA DO CASCO E A ESTABILIDADE

LATERAL DO VELEIRO

A forma do casco pode influenciar no tamanho do “righting arm” e aumentar a estabilidade do veleiro.

Quanto maior o “righting arm” maior será seu momento de correção (righting moment) e sua capacidade de retornar ao ponto de equilíbrio. A fórmula de para o calculo do momento de correção esra descrita na figura

Momento de correção

 

De acordo com o desenho de seu casco, os barcos de r/c podem ser classificados em 2 tipos principais:

 

Monos: são todos aqueles cascos cuja superfície inferior apresenta uma única e contínua superfície molhada quando navegando. O casco é formado por uma peça única, larga na parte superior e afilando na parte inferior. Visto de frente, o casco tem o formato de um V. É o formato mais comum das lanchas de passeio de tamanho real.

Por conta de seu espaço interno, facilita a instalação de qualquer tipo de motor. Ilustrado de acordo com a figura

Casco em “V”

 

Hidroplanos: todos os outros tipos de casco são genericamente chamados de hidroplanos. São cascos dotados de flutuadores, e se apóiam na água em 3 ou mais superfícies não contínuas.

 

De acordo com o ângulo formado por seu casco em V, os monos podem se classificar na forma abaixo:

 

DeepVee (V profundo) São aqueles cascos cujo ângulo medido entre o plano horizontal e o casco propriamente varia entre 16º e 28º. Vistos de frente, são aqueles que apresentam o V mais pronunciado. Por seu desenho, têm a tendência de cortar a água ao navegar, dado o que apresentam ótimas características para águas menos lisas, estabilidade muito boa e fácil dirigibilidade.

 

Monohull (V raso) São os cascos com ângulo não superiores a 16º. Por conta desse desenho são mais rápidos que os DeepVee, embora menos estáveis e mais difíceis de controlar Cracker box: é um tipo de casco com um V muito pouco pronunciado (ângulo de 0º até 3º), com fundo quase chato. Seu desenho deriva dos barcos reais que correm na American Power Boat Association – APBA. Por sua característica de desenho têm tendência de escorregar nas curvas e exige uma técnica bastante específica de pilotagem. Ilustrado de acordo com a figura.

Casco cracker Box

De acordo com a posição e dimensão de seus flutuadores, os hidroplanos podem se classificar em:

 

Hydro: casco com 2 flutuadores longos na parte dianteira, normalmente apoiado no hélice na parte traseira, daí o nome comum de hydro de 3 pontos. São barcos velozes e críticos para ajustar e pilotar. Existem em grande número derivados em escala de barcos de tamanho real.

Catamaram: o casco é formado por dois flutuadores que correm por toda a sua extensão, unidos na parte superior por uma superestrutura que compõe a parte interna onde se aloja o motor e os eletrônicos do barco.

Por seu desenho, quando em velocidade o catamaram cria um fluxo de ar por baixo da superestrutura, contido lateralmente pelos flutuadores, que tende a elevar a embarcação da água, diminuindo o arrasto e aumentando a performance. Rápidos, são menos críticos que os hydros para ajuste e pilotagem e, embora menos sensíveis que os hydros em águas menos lisas, são inferiores aos monos nessas condições. Ilustrado de acordo com a figura

Casco do catamaram

 

Túnel: o desenho é parecido com o catamaram, mais estreito e próprio para motores outboard. A aerodinâmica é semelhante, embora a estabilidade em águas revoltas seja mais crítica. Normalmente usam motores nitro, embora possam ser encontrados com motores a gasolina.

Outrigger: é o único tipo de casco que não deriva de um barco de tamanho real.É formado por 2 flutuadores (sponsons) unidos por tirantes à seção principal, podendo ou não apresentar flutuadores na parte de trás. Diferentemente dos hydros, os flutuadores são claramente destacados do corpo do barco. A parte central abriga o motor e eletrônicos.

Em velocidade, apenas uma pequena parte dos flutuadores e o hélice tocam na água. Casco quase que exclusivamente para competição, até mesmo a sua colocação na água exige técnica especial. É o barco mais rápido no campo do nautimodelismo. Modelos movidos a gasolina chegam a ultrapassar velocidades de 135 km/h (80 milhas/h) enquanto aqueles mais rápidos movidos a motores glow atingem mais de 177 km/h (110 milhas/h).

Cannard: tipo muito especial de hydro, com um flutuador a frente e dois na parte de trás. Hydrofoil: ainda mais especial, navega apoiado em lâminas estreitas e finas. No campo do nautimodelismo são ainda barcos experimentais.

2.11 ESTABILIDADE 2: RELACIONE ESTABILIDADE E DISTRIBUIÇÃO DE VOLUME

A estabilidade é, praticamente, um sinônimo de segurança para as embarcações e veremos que, para os veleiros, também é sinônimo de segurança.

Simples nos seus fundamentos, o tema atinge grande complexidade quando se trata de monitorar a estabilidade de um navio ou plataforma de petróleo, com centenas de compartimentos e, virtualmente, infinitas possibilidades de carregamento e de flutuação.

Mas tudo pode ser compreendido se tivermos o entendimento claro de um pequeno conjunto de conceitos: centro de gravidade (CG), centro de flutuação (CF), peso (P), empuxo (E) e o binário peso-empuxo (ação de duas forças conjugadas). Neste artigo veremos como atuam estes conceitos para as embarcações.

Estabilidade, para uma embarcação, é a capacidade de restaurar seu equilíbrio inicial após uma perturbação qualquer. Pode-se verificar, por exemplo, qual, entre duas embarcações tem mais estabilidade, observando qual retorna mais rápido à posição inicial ou suporta maiores ângulos de adernamento (inclinação).

Entretanto, em nossa intuição, a embarcação mais estável é aquela que tem o menor risco de “virar”, ou seja, aquela que sempre retorna ao equilíbrio inicial.

Vejamos então, como esta capacidade das embarcações de reagir a uma pertubação e a velocidade desta resposta dependerão da forma da parcela submersa do casco e da distribuição do seu peso. A distribuição do peso da embarcação nos permite determinar o seu centro de gravidade (CG) que é o ponto onde se pode considerar que todo o peso (P) esteja aplicado. A forma do volume submerso de uma embarcação nos permite determinar o seu centro de flutuação (CF) que é o ponto onde todo o empuxo (E) estaria sendo aplicado.

Se há alguma dificuldade intuitiva para compreendermos a estabilidade de uma embarcação é porque, em nosso dia a dia, a única força relevante que suporta o peso de nosso corpo é o apoio do solo sob nossos pés. Isto porque, temos densidade suficiente para desprezar o efeito do empuxo do ar que atua sobre nós. Vivemos imersos sob o ar atmosférico que é muito menos denso que nós. Já, para um balão de gás, a realidade é um pouco diferente e, por isso, será nosso primeiro exemplo para compreendermos o efeito da altura do centro de gravidade.

Imagine um balão perfeitamente esférico que, posto a flutuar diante de nossos olhos, não suba nem caia. Ou seja, em uma situação em que o peso seja igual ao empuxo fornecido pelo gás leve de seu interior. Se todo o seu peso está, uniformemente, distribuído por sua membrana, podemos perceber que o balão girará livremente podendo parar em qualquer posição. Neste caso, o seu centro de flutuação, ou centro de empuxo coincide com o centro de gravidade e seu equilíbrio é dito indiferente.

Já, se colarmos uma goma de mascar sobre a membrana do balão, teremos uma situação bastante diferente; será impossível manter a bexiga flutuando com a goma de mascar por cima. Sempre que tentarmos mantê-la nesta situação de equilíbrio instável, ela retornará a sua posição mais estável.

Vejamos, no desenho acima, que neste caso esta estabilidade depende apenas de um “binário” formado pelo empuxo (E) e pelo peso (P). Só que, ao invés do balão, usaremos o submarino como exemplo e a goma de mascar trocamos pelas baterias que servem de lastro. Afinal de contas, somos engenheiros navais…

Note que, quando o centro de gravidade e o de flutuação não estão alinhados verticalmente (FIG.1), ao inclinarmos o submarino surge um binário peso-empuxo que age no sentido de reconduzir o submarino para a sua posição inicial. Antes, empuxo e peso estavam alinhados e, agora, não estão mais e quanto mais próxima de 90o graus for a inclinação maior será a distância (d) entre eles e, em outras palavras, maior será o momento restaurador.

Compreendemos, então, que nas condições de equilíbrio, os centros de ação do peso e do empuxo estão alinhados e não existe nenhum binário atuando. Vejamos, agora, o caso de uma embarcação que não esteja totalmente submersa.

A questão é que, agora, a forma do volume submerso muda com a inclinação do barco.

Logo, há também uma variação da posição do centro de flutuação. É esta variação que permite situações de equilíbrio, mesmo com o centro de gravidade mais alto do que o centro de flutuação, o que não acontece nunca com submarinos submersos ou balões flutuando. Ver figura

Simulação 2

Quando a embarcação se inclina, o centro de flutuação se “move” na direção da inclinação (FIG.2), de forma a criar um binômio peso-empuxo que age no sentido de reequilibrar a embarcação. É importante perceber que isto ocorre porque a embarcação deixa de ter simetria em sua forma submersa. Isto funciona até um certo ângulo a partir do qual a embarcação não retorna mais.

2.12 ESTABILIDADE 3: RELACIONE LARGURA E ESTABILIDADE

A estabilidade é regida pela formula: Momento de correção = Peso do barco * “righting arm”. A inclinação é corrigida pelo momento de correção, logo, quanto mais largo o veleiro maior poderá ser o “righting arm” e consequentemente maior será o momento e a estabilidade. Na figura 12 esta descrita a formula do momento de correção e a simulação com a inclinação do veleiro.

Momento de correção e largura do veleiro

3 PROBLEMA PROPOSTO

Dado um veleiro de peso “P”, de distância do centro da quilha ao centro de força da vela “h” e que está sob influência de uma resultante em sua vela de valor “F”, calcule o valor do “righting arm” para que o veleiro não “vire”.

 

Resolução:

i) Momento provocado pela força “F” = F * h;

ii) Momento de correção = P * righting arm;

iii) Para que o veleiro não “vire” teremos a situção de equilibrio, logo: i=ii;

iv) F * h = P * Righting arm

Righting arm = F * h / P

4 MATERIAIS

Escolher o tipo de material para construir determinado barco muitas vezes não é uma tarefa fácil, devido à variedade de opções que o construtor pode ter como aço, alumínio, madeira, fibra ou mesmo a combinação deles.

Geralmente, para a construção de um barco, ou talvez de uma pequena série, pode-se optar por um número enorme de materiais, embora, dentre todos, a fibra de vidro seja o mais popular hoje em dia. Não existe nada de errado em construir barcos de madeira, aço ou alumínio, e até mesmo em ferro- cimento ou outro material alternativo.

Entretanto, do ponto de vista econômico, existem poucas opções que podem superar barcos fabricados em fibra de vidro, e no que se refere ao investimento e valor de revenda, barcos construídos com esse material têm certamente a menor depreciação ao longo do tempo.

Nos últimos anos, os laminados de fibra de vidro têm encontrado um lugar importante como material de engenharia para várias aplicações em diversos tipos de indústrias. Dentre elas, a construção de barcos tem sido uma das mais importantes.

O sucesso da utilização de materiais compostos para fabricação de barcos é devido a um grande número de vantagens que esse material tem quando comparado a outros tipos. Uma das principais vantagens sobre materiais como aço e alumínio é a variedade de estruturas que pode ser conseguida combinando materiais básicos.

Entretanto, a grande diferença em relação a outros tipos de materiais se deve à ortotropia, que significa, em engenharia, que o material pode resistir de forma diferente quando submetido a cargas em diferentes direções.

Dessa forma, é possível construir uma embarcação mais leve e resistente, colocando fibras apenas nas direções onde existam forças atuando. Essa vantagem oferece tanto ao projetista como ao construtor a oportunidade de ajustar os materiais, as especificações de cada peça e o tipo de processo de moldagem, além de fazer uma combinação que seja mais resistente para o barco.

Os materiais compostos ainda possuem outras grandes vantagens quando comparados com outros produtos para construção de embarcações. Entre elas podemos citar a excelente resistência e rigidez para sua densidade, são fáceis de utilizar, são materiais muito leves, são fáceis de reparar, têm uma boa resistência à corrosão e à intempéries e têm também uma grande resistência à abrasão.

Os materiais compostos têm sido utilizados para a construção do casco, convés e outras peças do interior. Devido ao fato de que, na maior parte das vezes, peças fabricadas com materiais compostos são produzidas com auxílio de moldes, várias formas complicadas podem ser desenvolvidas, as quais seriam difíceis, ou praticamente impossíveis, de serem moldadas com qualquer outro tipo de material.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MARCHAJ, C. A. Aero-Hydrodynamics of sailing. 2.ed. London: Adlard Coles
Nautical, 1979

NAVEGAÇÃO À VELA

Não pense que vai encontrar aqui um curso completo de como navegar à vela. Tentaremos, no entanto, explicar alguns conceitos rudimentares desta arte, de modo a entender-se da simplicidade, e paraxodalmente da complexidade, que é exigida na manobra de um veleiro.

A teoria esclarecerá somente alguns aspectos, porque é apenas com a prática que se poderá aprender e ganhar confiança para comandar uma embarcação à vela.

Para orientar a direcção de um barco à vela usa-se o leme. É uma peça submersa e normalmente ligada ao casco no painel de popa ou próximo deste e na sua posição natural está alinhado ao comprimento da embarcação.

É mudando a direcção do leme que alteramos o rumo ora para bombordo, se o leme (não a cana do leme!) for deslocado para a esquerda, ora para estibordo, se for deslocado para a direita.

O leme é manobrado por uma roda de leme ou uma cana do leme que o faz girar em torno de um eixo alterando assim a sua posição. Quando se usa uma roda de leme a atuação é semelhante ao volante de um automóvel, mas o uso da cana do leme é bem diferente e é sempre feito no sentido contrário relativamente ao lado para onde queremos virar.
E atenção; o leme só tem algum efeito desde que o barco tenha andamento!

A cana do leme (seta branca) gira para o lado contrário para onde queremos virar.

O meio onde uma embarcação se desloca também tem influência nesta. Existem forças externas, como as correntes e o vento que provocam um abatimento ou deriva no rumo da embarcação.

Não podemos neste caso aproar diretamente ao objetivo e será preciso escolher uma direcção cuja resultante seja em função da força da corrente, velocidade do barco e distância a percorrer.

    A resultante é uma soma vetorial da intensidade da corrente com a velocidade do barco

Nas embarcações à vela o principal meio de propulsão é o vento. O motor é um meio de propulsão auxiliar que é usado principalmente nas manobras de acostagem, quando se fundeia ou ainda quando não há vento.

De uma forma simplista digamos que o vento é o combustível de um veleiro e as velas o seu motor. A arte de velejar é assim a arte de manobrar as velas em função do vento, direcção e intensidade, com o rumo que queremos seguir.

Existe ainda um elemento a considerar e que apenas aparece com o barco em movimento, mas é fundamental na navegação à vela. É o vento aparente. Imaginemos que estamos a correr num dia sem vento.

O vento que nesse momento sentimos na cara é o que se chama de vento aparente. É este vento, resultante do movimento e direcção de uma embarcação e da intensidade e direcção do vento real, que incide nas velas.

    Vento real e vento aparente (note-se a as variações de direção e intensidade)

Antes de continuar há que saber um pouco da nomenclatura usada pelos homens do mar. Assim, o lado de onde sopra o vento designa-se por barlavento e o lado para onde vai o vento chama-se sotavento. Quando a proa do barco se aproxima da direcção do vento diz-se que estamos a orçar, enquanto que quando a proa se afasta do vento diz-se que estamos a arribar. O nome das mareações, a maneira de como um veleiro navega segundo a direção do vento, depende da direcção deste relativamente ao barco. Assim quando um barco navega com vento pelas amuras, diz-se que bolina. Se a direcção do vento é entre o través e as alhetas o veleiro navega a um largo e se vier pela popa navegamos simplesmente a uma popa.

    Mareações em função da direcção

    do vento

Nas navegações com vento pela popa o vento limita-se a empurrar a vela. As turbulências criadas na parte da vela que não está exposta ao vento explicam o pouco rendimento neste tipo de mareação. Por isso tenta-se evitar estes ventos, mesmo com spi, orientando-se a embarcação de modo a receber aqueles pelas alhetas. Apesar de obrigar a sucessivas mudanças de rumo, a velocidade alcançada é maior atingindo-se mais rápidamente o objetivo.

    Vento pela popa aumenta as turbulências com a consequente perca de rendimento

É intuitivo que navegar diretamente contra o vento é, pelo menos por enquanto, impossível. Também não custa nada a entender que um barco impulsionado com vento pela popa, navegue a favor da direcção deste. Mas bolinar já requer uma explicação mais cuidada.

Quando o vento ataca a superfície da vela pelos bordos o perfil da vela aproxima-se do formato da asa de um avião e o vento provoca o efeito de Bernoulli, ou seja, a energia criada é resultante da diferença de pressão dos dois lados da vela.

É a sucção do lado contrário por onde entra o vento que provoca a força propulsora. Para uma máxima eficiência e aproveitamento deste efeito tem grande importância o desenho da vela, o seu material e a sua afinação. Uma vela mal afinada criará campos de turbulência no seu perfil desperdiçando energia.
O ar corre mais velozmente na parte de trás da vela gerando uma diminuição de pressão. Na parte ao vento, o ar desacelera, aumentando aí a pressão e empurrando a vela. (efeitos segundo a lei de Bernoulli)

Agora que já sabemos algo sobre o princípio de como o vento faz mover um veleiro falta falar um pouco sobre a afinação. Será mesmo um pouco, já que a afinação tem inúmeros fatores que apenas a experiência poderá explicar. Para dar uma pequena ideia da complexidade de uma boa afinação, próxima dos 100%, diremos que o material da vela, o desenho desta, a intensidade do vento, o tipo de barco e aparelho são apenas alguns fatores que entram quando se pretende uma afinação perfeita. Isto apenas se coloca em regata, já que em cruzeiro e para a maioria dos velejadores as afinações rondam, quando muito, os 80%, o que é mais do que suficiente para este tipo de navegação.

Comecemos então por içar as velas. Esta manobra deve ser geralmente efetuada contra o vento, geralmente, porque com ventos muito fracos é admissível qualquer rumo. As modernas velas de enrolar não se içam, mas desenrolam-se e normalmente nestes casos até não convém estar aproado ao vento, já que se aproveita a força deste para desenrolar as velas mais facilmente.

    Caça-se a vela gradualmente até deixar de bater

Depois de içadas ou desenroladas, admitamos que o vento nos vai obrigar a um largo ou mesmo a uma bolina. A afinação mais simples é folgar-se a vela (deixar a vela ir ao sabor da direcção do vento) e ir-se caçando (puxando) gradualmente até que a vela deixe de grivar (bater ao vento).

Note-se que a partir do momento em que a vela começa a ser caçada, o barco começa também a ser impulsionado, cada vez mais até que a vela deixe de bater. A forma da vela aproxima-se assim, como descrevemos anteriormente, daquele formato de asa e que resulta na força propulsora.

Quando o vento se apresenta pela popa, a direcção da retranca, deverá aproximar-se da perpendicular da direcção do vento, e não coincidir, para que haja um escoamento mais eficaz do vento.

Por exemplo, se o nosso objetivo se situar num ponto a barlavento (de onde sopra o vento) teremos de bolinar até chegar ao objetivo. Isto quer dizer que poderemos gastar 4 ou mais horas nesta mareação para vencer umas 5 milhas e menos de uma hora, para esse mesmo percurso, se viermos a favor do vento. Isto apenas porque a direcção do vento é outra (admitindo a mesma intensidade do vento!). Navegar à vela torna-se assim dependente, e muito, dos caprichos do vento (ou da ausência dele).

 O mesmo percurso com ventos diferentes

Já atrás falámos da influência do vento no abatimento de uma embarcação. A força do abatimento nos veleiros é ainda substâncialmente maior devido à pressão do vento exercida nas velas. Para contrabalançar essa força efetuada nas velas os veleiros têm um patilhão, normalmente lastrado com ferro, chumbo ou outro material. Além dessa força de compensação o patilhão tem também como função resistir ao abatimento, força que é de fato atenuada mas não anulada. O abatimento é maior nas bolinas sendo gradulamente menor até às popas.

Ao contrário de um automóvel um veleiro não pára repentinamente. Mesmo com pouca velocidade o melhor que poderemos fazer é desviar-nos. Por isso todas as manobras de um veleiro requerem sempre muita calma, tempo e preparação. Os improvisos só devem ter lugar para os imprevistos, porque qualquer manobra precipitada poderá pôr em causa a segurança da tripulação e a eventual perda da embarcação. Uma tripulação treinada aumenta a segurança e a confiança geral.

    O abatimento põe-nos problemas de segurança

Mudar de rumo é o mais normal e por vezes pode ser necessário que ao virarmos o vento passe de um bordo para o outro. Podemos fazer esta manobra contra a direcção do vento, virar por davante, ou de modo a que o vento passe por detrás, virar em roda.

À voz de virar por davante o timoneiro vira sem brusquidão a cana de leme para sotavento (A1). No momento em que o estai ou genoa começa a bater, folga as escotas de sotavento (A2) e quando a vela de proa passar, pela acção do vento, para o bordo contrário (A3), começa a caçar as escotas desse bordo (A4). Deve-se arribar um pouco para ganhar um pouco mais de andamento, seguindo-se depois as afinações para esse bordo.

    Virar por davante (A) e em roda (B)

O virar em roda é mais fácil, mas requer outros cuidados. Em geral passa-se de um largo (B1) para uma popa quase raza (B2), obrigando o vento a entrar pela alheta (B3).

Deve-se então caçar bem a vela grande de modo a trazer a retranca até ao meio (B4). É então que se vira suavemente obrigando o vento a levar a retranca para o bordo contrário (B5).

A escota da vela de proa folgou-se entretanto e caçou-se a do outro bordo (B6). Agora pode voltar-se a folgar a grande e fazer as respectivas afinações de velas. Esta manobra pode ser um risco na altura em que a retranca voa de um bordo para o outro.

Se a passagem for demasiado violenta, a cabeça de um tripulante desprevenido pode ser fatalmente apanhada na trajetória. O aparelho de uma embarcação também pode sofrer indo ao limite de partir o mastro se os ventos forem demasiado violentos. Neste caso, opte pela viragem por davante.

Meios de Locumoção Aquáticos

Barcos Históricos

Como navegavam os nossos antepassados

Vários povos da antiguidade ficaram na história pelos feitos que realizaram no mar.

Os fenícios eram grandes marinheiros e comerciantes. Há cerca de 3000 anos, percorriam a costa do Mediterrâneo com os seus navios mercantes.

Os Vikings por seu lado fizeram pilhagens frequentes por todo o Norte da Europa, a bordo dos seus barcos de guerra. O transporte marítimo de mercadorias e de passageiros sofreu uma grande evolução graças aos descobrimentos portugueses do séc. XV. O arranque da navegação dessa época constitui uma das principais causas do desenvolvimento da ciência e da técnica que nos nossos dias ainda não acabou.

Tipos de Barcos

Barco Egípcio

Os primeiros barcos egípcios de vela datam de 3000a.C., ou ainda antes. Estes eram usados no rio Nilo que era o ideal para as iniciais embarcações à vela. O vento no Nilo é, normalmente, de norte, portanto se eles queriam ir para sul eles simplesmente içavam as velas. Se eles queriam navegar para norte diminuíam a acção das velas e utilizavam a corrente do rio.
Este barco era construído com tábuas que eram unidas com cordas.

    Trireme

O trireme era o mais rápido barco da antiguidade. Era um estreito barco de guerra ao contrário dos navios de carga mais largos do mesmo tempo. Este barco usa velas para o transporte mas na batalha utiliza apenas remos.
Durante a batalha de Salamis em 480 a. C., os gregos com 380 barcos venceram os Persas com uma armada de 600 navios. Cerca de metade da armada grega eram triremes.

Junk

Esta embarcação de origem chinesa é antiga e desconhecida origem. Este barco utiliza até cinco mastros com velas quadradas. Era usado para trocas na costa. Navegava principalmente na Ásia oriental, o que aconteceu durante imenso tempo.

Barco mercantil romano (corbita)

Este barco era muito importante no império romano porque os romanos navegavam ao longo da costa mediterrânica e onde faziam a maior parte da troca de produtos.
Os mastros deste barco tinham velas quadradas. O barco navegava utilizando lemes que estavam ligados uma ao outro.

Barco Viking (drakar)

Os vikings eram exímios navegadores e desenvolveram barcos sólidos nos quais se aventuravam para o alto mar.
Os Vikings navegavam nos aperfeiçoados drakkars – os compridos e estreitos barcos a vela e a remo esculpidos na madeira. Foram os primeiros na Europa do Norte a construí-los com velas.

Com isto ganhavam enorme vantagem sobre as embarcações de outras nações, movidas a remos. Além de permitir que os vikings navegassem longas distâncias o drakar trazia vantagens tácticas em batalhas. Eles podiam realizar eficientes manobras de ataque e fuga, nas quais atacavam rápida e inesperadamente, desaparecendo antes que uma contra-ofensiva pudesse ser lançada.

Os drakar podiam também navegar em águas rasas, permitindo que os vikings entrassem em terra através de rios.
Estes barcos foram principalmente utilizados principalmente entre os séculos VIII e XIII e eram utilizados na Europa do Norte.

Caravela

A caravela foi uma embarcação usada pelos portugueses e espanhóis durante a era dos Descobrimentos.

A caravela era um navio rápido, de fácil manobra, apto para a bolina (possibilidade de recorrer a uma maior amplitude de ventos), de proporções modestas e que, em caso de necessidade, podia ser movido a remos. Eram navios de pequeno porte, de dois mastros, um único convés; deslocavam 50 toneladas.

As velas «latinas» (triangulares) eram duas vezes maiores que as das naus, o que lhes permitia ziguezaguear contra o vento e, consequentemente, explorar zonas cujo regime dos ventos era desconhecido. Apetrechada com artilharia, a caravela transformou-se mais tarde em navio mercante para o transporte de homens e mercadorias.

A tripulação de uma caravela poderia rondar os 20 ou 25 homens em média. A partir de finais do século XV e inícios do XVI sofre ajustamentos que deram à caravela um maior porte – passa a poder transportar 50 homens.

Gil Eanes utilizou um barco de vela redonda, mas seria numa caravela que Bartolomeu Dias dobraria o Cabo da Boa Esperança, em 1488.

Nau

Com a passagem das navegações costeiras às oceânicas, houve necessidade de adaptar as embarcações aos novos conhecimentos náuticos e geográficos.

À medida que se foi desenvolvendo o comércio marítimo e se tornou necessário aumentar a capacidade do transporte de mercadorias, armamento, marinheiros e soldados, foram sendo modificadas as características dos navios utilizados. Surgiam então as naus.

A nau apresentava três mastros. A nau que fazia a “Carreira da Índia” permitia o transporte de maior tonelagem de mercadorias e tornara-se mais viável porque, com o conhecimento das rotas adequadas, optimizava o aproveitamento dos ventos existentes de um modo mais favorável à progressão do seu movimento.

A nau era também como a caravela um barco mercantil.

Fonte: bcjn231520.tripod.com

Barco a Vela

Manobras em um barco a vela

Orçar o barco é quando a proa se aproxima da direção do vento, enquanto Arribar é quando a proa se afasta do vento.

O nome das mareações, a maneira de como um veleiro navega segundo a direção do vento, depende da direção dele relativamente ao barco.

Se a direção do vento é entre o través e as alhetas o veleiro navega a um largo e se vier pela popa navegamos simplesmente a uma popa.

Nas navegações com vento pela popa o vento limita-se a empurrar a vela. As turbulências criadas na parte da vela que não está exposta ao vento explicam o pouco rendimento neste tipo de mareação.

É intuitivo que navegar diretamente contra o vento é, pelo menos por enquanto, impossível.

Também não custa nada a entender que um barco impulsionado com vento pela popa, navegue a favor da direção deste. Mas como um barco navega no contra-vento?

Quando o vento ataca a superfície da vela pelos bordos, o perfil da vela aproxima-se do formato da asa de um avião e o vento provoca o efeito de Bernoulli, ou seja, a energia criada é resultante da diferença de pressão dos dois lados da vela.

É a sucção do lado contrário por onde entra o vento que provoca a força propulsora. Para uma máxima eficiência e aproveitamento deste efeito tem grande importância a afinação da vela, o seu desenho e material.

Uma vela mal afinada criará campos de turbulência no seu perfil, desperdiçando energia

Fonte: webventure.com.br

INICIAÇÃO A NAVEGAÇÃO EM BARCO À VELA

A seguir os primeiros conceitos desta nobre arte que desperta paixão, emoção e satisfação. Quer seja em quem consegue comandar uma embarcação à vela, em quem participa de uma tripulação em regata ou passeia em um veleiro.

1) LEME

Para orientar a direção de um barco à vela usa-se o leme. É uma peça submersa e normalmente ligada ao casco no painel de popa ou próximo deste e na sua posição natural está alinhado ao comprimento da embarcação.

É mudando a direção do leme que alteramos o rumo ora para bombordo, se o leme (não a cana do leme!) for deslocado para a esquerda, ora para estibordo, se for deslocado para a direita.

O leme é manobrado por uma roda ou uma cana do leme que o faz girar em torno de um eixo alterando assim a sua posição. Quando se usa uma roda de leme o resultado é semelhante ao volante de um automóvel, mas o uso da cana do leme é bem diferente e é sempre feito no sentido contrário relativamente ao lado para onde queremos virar.

E atenção: o leme só tem algum efeito desde que o barco tenha andamento!

A cana do leme (seta branca) gira para o lado contrário para onde queremos virar

2) Conceito 1: Resultante

O meio onde uma embarcação se desloca também tem influência nesta. Existem forças externas, como as correntes e o vento que provocam um abatimento ou deriva no rumo da embarcação.

Não podemos neste caso aproar diretamente ao objetivo e será preciso escolher uma direção cuja resultante seja em função da força da corrente, velocidade do barco e distância a percorrer.

A resultante é uma soma vetorial da intensidade da corrente com a velocidade do barco

3) Conceito 2: Vento Real e Vento Aparente

Nas embarcações à vela o principal meio de propulsão é o vento. O motor é um meio de propulsão auxiliar que é usado principalmente nas manobras de acostagem, quando se fundeia ou ainda quando não há vento.

De uma forma simplista digamos que o vento é o combustível de um veleiro e as velas o seu motor. A arte de velejar é assim a arte de manobrar as velas em função do vento, direção e intensidade, com o rumo que queremos seguir.

Existe ainda um elemento a considerar e que apenas aparece com o barco em movimento, mas é fundamental na navegação à vela. É o vento aparente. Imaginemos que estamos a correr num dia sem vento.

O vento que nesse momento sentimos na cara é o que se chama de vento aparente. É este vento, resultante do movimento e direcção de uma embarcação e da intensidade e direção do vento real, que incide nas velas.

Vento real e vento aparente (note-se a as variações de direção e intensidade)

4) Conceito 3: Têrmos Náuticos

Nota: Veja mais termos náuticos: o lado de onde sopra o vento designa-se por barlavento e o lado para onde vai o vento chama-se sotavento. Quando a proa do barco se aproxima da direção do vento diz-se que estamos a orçar, enquanto que quando a proa se afasta do vento diz-se que estamos a arribar.

O nome das mareações, a maneira de como um veleiro navega segundo a direção do vento, depende da direção deste relativamente ao barco. Assim quando um barco navega com vento pelas amuras, diz-se que bolina coxada. Se a direção do vento é entre o través e as alhetas o veleiro navega a um largo e se vier ela popa navegamos simplesmente a uma popa.
Mareações em função da direção do vento

Nas navegações com vento pela popa o vento limita-se a empurrar a vela. As turbulências criadas na parte da vela que não está exposta ao vento explicam o pouco rendimento neste tipo de mareação.

Por isso tenta-se evitar estes ventos, mesmo com spi, orientando-se a embarcação de modo a receber aqueles pelas alhetas. Apesar de obrigar a sucessivas mudanças de rumo, a velocidade alcançada é maior atingindo-se mais rapidamente o objetivo.

Vento pela popa aumenta as turbulências com a consequente perca de rendimento

É intuitivo que navegar diretamente contra o vento é, pelo menos por enquanto, impossível. Também não custa nada a entender que um barco impulsionado com vento pela popa, navegue a favor da direção deste, mas bolinar já requer uma explicação mais cuidada.

Quando o vento ataca a superfície da vela pelos bordos o perfil da vela aproxima-se do formato da asa de um avião e o vento provoca o efeito de Bernoulli, ou seja, a energia criada é resultante da diferença de pressão dos dois lados da vela.

É a sucção do lado contrário por onde entra o vento que provoca a força propulsora. Para uma máxima eficiência e aproveitamento deste efeito tem grande importância a afinação da vela, o seu desenho e material. Uma vela mal afinada criará campos de turbulência no seu perfil desperdiçando energia.

O ar corre mais velozmente na parte de trás da vela gerando
uma diminuição de pressão. Na parte ao vento, o ar desacelera,
aumentando aí a pressão e empurrando a vela.
(efeitos segundo a lei de Bernoulli)

5) Velejando, afinal!

Agora que já sabemos algo sobre o princípio de como o vento faz mover um veleiro falta falar um pouco sobre a afinação. Será mesmo um pouco, já que a afinação tem inúmeros fatores que apenas a experiência poderá explicar.

Para dar uma pequena idéia da complexidade de uma boa afinação, próxima dos 100%, diremos que o material da vela, o desenho desta, a intensidade do vento, o tipo de barco e aparelho são apenas alguns fatores que entram quando se pretende uma afinação perfeita. Isto apenas se coloca em regata, já que em cruzeiro e para a maioria dos velejadores as afinações rondam, quando muito, os 80%, o que é mais do que suficiente para este tipo de navegação.

Comecemos então por içar as velas. Esta manobra deve ser geralmente efetuada contra o vento, geralmente, porque com ventos muito fracos é admissível qualquer rumo. As modernas velas de enrolar não se içam, mas desenrolam-se e normalmente nestes casos até não convém estar aproado ao vento, já que se aproveita a força deste para desenrolar as velas mais facilmente.

Caça-se a vela gradualmente até deixar de bater
Depois de içadas ou desenroladas, admitamos que o vento nos vai obrigar a um largo ou mesmo a uma bolina. A afinação mais simples é folgar-se a vela (deixar a vela ir ao sabor da direção do vento) e ir-se caçando (puxando) gradualmente até que a vela deixe de bater ao vento. Note-se que a partir do momento em que a vela começa a ser caçada, o barco começa também a ser impulsionado, cada vez mais até que a vela deixe de bater. A forma da vela aproxima-se assim, como descrevemos anteriormente, daquele formato de asa e que resulta na força propulsora.

Quando o vento se apresenta pela popa, a direção da retranca, deverá aproximar-se da perpendicular da direção do vento, e não coincidir, para que haja um escoamento mais eficaz do vento.

Por exemplo, se o nosso objetivo se situar num ponto de onde sopra o vento teremos de bolinar até chegar ao objetivo. Isto quer dizer que poderemos gastar 4 ou mais horas para vencer umas 5 milhas e menos de uma hora, para esse mesmo percurso, apenas porque a direção do vento é outra (admitindo a mesma intensidade do vento!). Navegar à vela torna-se assim dependente, e muito, do capricho do vento (ou da ausência dele).

O mesmo percurso com ventos diferentes

Já atrás falamos da influência do vento no abatimento de uma embarcação. A força do abatimento nos veleiros é ainda substancialmente maior devido à pressão do vento exercida nas velas.

Para contrabalançar essa força efetuada nas velas os veleiros têm um patilhão, normalmente lastrado com ferro, chumbo ou outro material. Além dessa força de compensação o patilhão tem também como função resistir ao abatimento, força que é de fato atenuada mas não anulada. O abatimento é maior nas bolinas sendo gradualmente menor até às popas.

Ao contrário de um automóvel um veleiro não pára repentinamente. Mesmo com pouca velocidade o melhor que poderemos fazer é desviar-nos.

Por isso todas as manobras de um veleiro requerem sempre muita calma, tempo e preparação nas manobras. Os improvisos só devem ter lugar para os imprevistos, porque qualquer manobra precipitada poderá pôr em causa a segurança da tripulação e a eventual perda da embarcação. Uma tripulação treinada aumenta a segurança e a confiança geral.

O abatimento põe-nos problemas de segurança

Mudar de rumo é o mais normal e por vezes pode ser necessário que ao virarmos o vento passe de um bordo para o outro. Podemos fazer esta manobra contra a direção do vento, virar por davante, ou de modo a que o vento passe por detrás, virar em roda.

À voz de virar por davante o timoneiro vira sem brusquidão a cana de leme para sotavento (A1). No momento em que o estai ou genoa começa a bater, folga as escotas de sotavento (A2) e quando a vela de proa passar, pela ação do vento, para o bordo contrário (A3), começa a caçar as escotas desse bordo (A4). Deve-se arribar um pouco para ganhar um pouco mais de andamento, seguindo-se depois as afinações para esse bordo.

Virar por davante (A) e em roda (B)

O virar em roda é mais fácil, mas requer outros cuidados. Em geral passa-se de um largo (B1) para uma popa quase raza (B2), obrigando o vento a entrar pela alheta (B3). Deve-se então caçar bem a vela grande de modo a trazer a retranca até ao meio (B4). É então que se vira suavemente obrigando o vento a levar a retranca para o bordo contrário (B5).

A escota da vela de proa folgou-se, entretanto e caçou-se a do outro bordo (B6). Agora pode voltar-se a folgar a grande e fazer as respectivas afinações de velas. Esta manobra pode ser um risco na altura em que a retranca voa de um bordo para o outro. Se a passagem for demasiado violenta, a cabeça de um tripulante desprevenido pode ser fatalmente apanhada na trajetória.

O aparelho de uma embarcação também pode sofrer indo ao limite de partir o mastro se os ventos forem demasiado violentos. Neste caso, opte pela viragem por davante.

6) Avançando nos conceitos

A medida que o veleiro avança sobre o vento contra, as velas separam e promovem um desvio na corrente de vento. Desde que o veleiro não aponte a proa demasiadamente na direção da linha do vento, as velas conseguem desviar o fluxo de ar na direção da popa. A energia do vento é então utilizada, quando o fluxo de ar é desviado desse jeito, resultando num movimento para frente da embarcação.

Quando a corrente de vento separa-se na borda externa da vela (na valuma), o fluxo de ar passa ao longo dos dois lados da vela: barlavento e sotavento. Ainda que o fluxo de ar tenha a tendência de seguir reto, ele é forçado a seguir o contorno da vela. O vento que passa por barlavento produz uma força de empuxo chamada drive.

O vento que flui por sotavento tenta se afastar da superfície da vela, criando uma zona de baixa pressão ao longo da parte de trás da vela. Este efeito de afastamento é chamado de lift. O lift é o responsável por aproximadamente 70% da potência de uma mastreação quando se veleja contra o vento.

A genoa da ilustração é usada para aumentar o fluxo de ar através da parte de trás da vela grande, ajudando a criar ainda menos pressão, aumentando o lift e, conseqüentemente, a força no contravento. O uso do efeito “venturi” deste jeito num veleiro é chamado de slot effect

Uma potente força aerodinâmica é então exercida pelo vento na direção lateral, conforme mostrado na ilustração. Entra em cena então a quilha criando uma resistência que previne o movimento lateral do veleiro. Essas duas forças combinadas estabelecem uma resultante que movimenta o veleiro para frente, sendo a interação dessas forças o que permite que um veleiro navegue contra o vento
As velas devem ser posicionadas de forma a criar uma força lift maior possível. Se a vela estiver muito folgada, o fluxo de ar não será desviado o máximo possível. Se a vela estiver muito caçada, o fluxo de ar será quebrado. Em qualquer dos dois casos será obtida uma performance não otimizada do veleiro.

7) Velejando a Favor do Vento

Um conjunto diferente de forças atua quando se trata de velejar a favor do vento, com o vento pela alheta até a popa rasa. O efeito lifting é minimizado já que muito pouco vento passa pelo lado de sotavento da vela. A maior parte do movimento para frente agora vem da simples ação da força do vento sobre a vela.

8) Ajuste das Velas

Seja velejando a favor ou contra o vento, a performance do veleiro depende do ajuste das velas. Para conseguir o ajuste correto, a vela não deve ser nem muito caçada nem muito folgada. Veja na ilustração abaixo:

9) Vela caçada demais
Na ilustração o vento esta entrando num angulo de 90 graus em relação ao rumo do barco, isto é, pelo través e as velas estão muito caçadas.

O vento esta criando uma força de empuxo nas velas mas muito pouco lift porque o ar não consegue fluir suavemente pelo lado de trás da vela (sotavento). Como resultado, as forças aplicadas provocam uma inclinação excessiva do veleiro e o empurram demasiadamente para o lado com pouco resultado de movimento para frente.

As velas devem nesse caso ser folgadas até que a corrente de ar flua nos dois lados da vela. A forma de se encontrar o ponto exato consiste em folgar as velas até que a valuma comece a panejar.

Caça-se então só o suficiente para encher novamente a vela, parando o panejamento. Outra forma de corrigir essa situação consiste em girar a proa na direção da linha do vento (orçar) até que o barco acelere e incline um pouco mais, indicando que as velas geraram mais lift

10) Vela folgada demais
As velas estão folgadas demais quando há um panejamento da valuma e o barco segue muito devagar e com muito pouca inclinação. Aqui as velas necessitam ser caçadas para se encherem com o fluxo de ar. Lembre-se que um panejamento constante degrada as velas mais rapidamente.

11) Dicas rápidas para o ajuste das velas:

Velejando contra o vento: na dúvida, folgue as escotas
Velejando a favor do vento: Ajuste as velas de forma a obter um ângulo de 90 graus com a direção do vento

Bordejando Contra o Vento

A única forma que um veleiro pode chegar a um destino que esteja na direção de onde esta vindo o vento é fazendo uma série de bordos. Bordejar é mudar a direção do barco de forma que a proa cruze a linha do vento e se mantenha num ângulo de 45 – 50 graus em relação a esta. Cada guinada portanto será de 90 – 100 graus.

Procedimento para a Cambada:

I. O Timoneiro avisa a tripulação para se preparar para cambar (dar um bordo)
2. O Timoneiro gira a cana de leme na direção do lado em que esta a vela grande e dá o comando: “Cambar”
3. A proa atravessa a linha do vento e as velas mudam de lado. No momento que as velas enchem-se com o vento, o timoneiro retorna a cana de leme a posição do meio. Um novo rumo é então estabelecido.

Nota: Quando se veleja na orça fechada, a vela grande estará totalmente caçada não sendo portanto necessário nenhum ajuste durante a cambada. A medida que o barco vai girando na direção da linha do vento, as velas começam a panejar. Quando a vela grande enche de vento no outro lado o leme é colocado “a meio” e o barco assume um novo rumo
Jaibing a Favor do Vento

Jaibing é a manobra de mudar de bordo quando estamos com o vento pela popa. Envolve a passagem da popa do veleiro pela linha do vento. No momento que a popa passa pela linha do vento as velas mudam de lado.

O jaibing é uma manobra que deve ser controlada! No momento do jaibe, a mudança de bordo da retranca deve ser criteriosamente controlada. A menos que o vento esteja muito fraco, esta mudança de bordo pode se realizar de forma violenta, com o risco de acidente para a tripulação e quebra na mastreação. Este risco pode ser evitado simplesmente caçando-se a escota da vela grande imediatamente antes do jibe e folgando logo depois que o barco mudar de bordo

Procedimento para o Jaibe:

Figura 1 Quando o barco está com o vento pela alheta, o timoneiro vai virar o barco para uma posição onde a popa passará pela linha do vento. O timoneiro dá o comando “Preparar para o Jaibe”
Figura 2. Nesse momento a vela grande deve ser caçada ao máximo de forma a posicioná-la no centro do barco
Figura 3. Depois que o barco muda de bordo, as velas devem ser reajustadas para o novo rumo Figuras 4 e 5.
Nota: Quando a popa do barco cruza a linha do vento, o timoneiro deve alertar a tripulação que a retranca estará mudando de bordo
Precaução: A mudança de bordo das velas deve sempre ser controlada

Fonte: velaecia.com.br

O transporte de pessoas e produtos, por água, ganhou dimensão global com o advento dos barcos a vela. A substituição dos remos das galés por um mastro e uma vela quadrada, aproveitando os ventos para locomoção, foi o que propiciou o comércio entre cidades distantes, ainda nos anos 800 a. C. Conhecer o caminho dos ventos era uma habilidade imprescindível aos marinheiros, para que se realizasse a travessia.

As idéias de longitude e latitude elaboradas pela astronomia e a introdução de novos conceitos geométricos, na Era Cristã, originaram a ciência da navegação, tendo as constelações como guias. As técnicas desenvolvidas nesse período foram perdidas na Idade Média, sendo recuperadas apenas na época dos descobrimentos.

Mas os avanços nos estudos da aerodinâmica diversificaram os formatos das velas e, consequentemente, suas peculiaridades. Assim, velas bojudas podem gerar uma área de turbulência mais abrangente que sua área real, e o seu aperfeiçoamento para a vela balão permite aproveitar melhor esta turbulência. Na navegação chamada empopada, em que os ventos empurram a embarcação, as velas quadradas mostram-se mais eficientes.

As triangulares, ou latinas, permitem navegar diretamente ao destino estabelecido. Excepcionalmente eficientes, utilizam o principio aerodinâmico do avião, o efeito Bernoulli do empuxo, onde a força do vento atua perpendicularmente à sua própria direção, possibilitando uma navegação contrária aos sopros dos ventos, denominada “à bolina”. O efeito reverso é obtido de acordo com a posição da vela. Embora o embate “à bolina” seja possível, a embarcação navega quatro vezes mais lentamente do que quando tem o vento a favor.

Barcos a velas dispõem de motor, mas ele só é acionado quando não há correntes de ar, ou para manobras específicas, em que é preciso domar o vento. Nas ventanias, busca-se a posição adequada da vela para traçar movimentos em ziguezague e seguir adiante, driblando os ventos.

Hoje, encontramos diversos e modernos barcos a vela, destinados ao lazer, passeios ou competições. Os Monotipos servem para competição com iates. Para breves passeios há o Laser e o Catamarã. Os veleiros de oceano reservam-se para o mar aberto, e dependem de uma tripulação. O Windsurf é um modelo em que a prancha substitui o barco e pode atingir velocidade de 45 quilômetros por hora.

O barco a vela sempre preservou, em sua história e em suas versões, as premissas da viagem e da aventura. Experimente velejar e conheça a sensação única de desafiar o mar.

Fonte: ruadireita.com

OUTROS DADOS IMPORTANTES

5 – Velame e Mastreação

                A área vélica de um veleiro está diretamente ligada a forma de seu casco principalmente devido a sua estabilidade transversal. Isto acontece porque a força lateral exercida pelo vento na vela, não pode ser capaz de emborcar a embarcação.

            No projeto da área vélica, são consideradas apenas a vela principal (ou mestra) e a genoa até o mastro, excluindo então velas de proa como por exemplo balão simétrico ou assimétrico.

            Segue abaixo a formulação para o cálculo da área vélica.

Onde: RM = Momento para adernar 1 grau

                D = Deslocamento

                G = Peso leve

                dR = Momento adicional causado pela tripulação

                HÁ = Braço de endireitamento

                n = Nº de tripulantes

                B = Boca máxima

                FS = Borda livre

                  Para o projeto da mastreação foi escolhido para o barco a classificação “cutter”, ou seja ele tem com apenas um mastro, um segundo stay de proa que permite a utilização de uma outra vela sem ser necessária a retirada da genoa, apenas enrolá-la.

 

figura 3 – veleiro “cutter”

5.1 – Dimensionamento e posição da mastreação

                O mastro deve estar posicionado entre 35% e 40% do Loa (segundo Edmunds [5]) da embarcação a ré do bico de proa (extremo de vante).

            A altura da retranca foi determinada segundo a utilização do barco, ou seja, como é um veleiro de cruzeiro, a retranca foi posicionada um pouco mais alta em relação ao convés para evitar que os tripulantes sejam obrigados a se abaixar nas manobras.

 

figura 4 – ilustração das dimensões

                A relação entre a vela principal e a genoa deve ser próxima de 50/50, ou seja, devem ter aproximadamente a mesma área. Como na realidade a genoa tem uma parte que fica coberta pela mestra, é comum encontrar-se a área do triângulo principal (AM) pouco maior que a do triângulo de vante (AF).

            Observando a figura 4, onde estão presentes as representações das dimensões do velame e mastreação, calculamos os seguintes comprimentos:

        J = 35% a 40% do Loa ® 5,55 m < J < 6,34 m (referência [5])

Para seu posicionamento final, foi escolhido a posição melhor para o mastro segundo o arranjo interno da embarcação, resultando um       J = 6,34 m.

   I = 1,30 x Loa (relação tirada de semelhantes)    I = 20,605 m 

    

       

       P = I – (altura da retranca)

        Para a altura da retranca, como comentado acima, foi estipulada para que fosse confortável aos tripulantes (uma vez que a embarcação é para lazer e não competição). Ou seja, não precisem ficar abaixando as cabeças durante as manobras.

I – 1,80 = 18,805 m 

         

        

5.2 – Tipo de Mastro e Estaiamento

                  O mastro selecionado foi com duas cruzetas, o que permite um mastro mais fino, dando uma maior eficiência a vela principal. Tendo um mastro mais fino, tem-se um mastro mais leve.

5.2.1 – Forças e Tensões

            As forças a que ele é submetido estão calculadas a seguir seguindo as ilustrações da figura 7, segundo as formulações do livro do Eliasson [1] e os resultados estão apresentados na planilha em seguida.

 

figura 5 – representação das primeiras tensões

 

figura 6 – representação da Tbu

 

figura 7 – todas as forças

            Segundo a tabela do livro do Larsson [1], onde são mostrados os tipos de mastro e suas forças, fica que para esta mastreação as forças são:

F1 = Thl+Tbu

F2 = Thu

F3 = 0

                E as tensões são calculadas segundo as formulações da figura 12 abaixo.

             Para efetuar-se os cálculos, é necessário que se saiba os ângulos dos brandais[1][1]. Estes podem ser determinados através de uma ilustração da embarcação em escala, onde representa-se o mastro, as cruzetas e desenham-se os brandais para que possam ser calculados os ângulos, a partir dos triângulos formados entre os cabos de aço e o mastro.

 

figura 8 – tensões e ângulos

                A tensão dada nos stays de proa e popa são obtidos pelas seguintes expressões:

 Stay de proa ®

 Stay de popa ®

onde:    RM = momento de restauração

            I = altura do mastro

            fs = borda livre (na região do mastro)

            aa = ângulo entre o stay de popa e o mastro

            af = ângulo entre o stay de proa e o mastro

O momento de inércia transversal e longitudinal da mastreação é:

mm4

onde:    PT = 1,5.RM/b

            b = distância entre o mastro e o brandal no convés

            k1 = 2,7.k3 ® para I1

                              3,8 ® para I2 e I3

                k3 = 1

mm4

onde:    k2 = 0,9

            h = 20.605 m

 

figura 9 – dimensões da mastreação do P-52

 Cálculo da mastreação    
         
LOA = 15,850   Fs = 2,500
I = 20,605   RM = 1,716
P = 18,805   a2 = 8,068
T2 = 0,213   BD = 1,800
T head = 0,085   Altura T head = 13,083
T boom = 0,070   I1 = 7,562
T hu = 0,506   I2 = 6,305
T hl = -0,421   I3 = 5,460
T bu = 0,017   d1 = -7,477
F1 = -0,404   d2 = 6,220
F2 = 0,506      
F3 = 0,000      
         
         
Tensão nos Brandais    
         
 10,0    2,2
 11,0    1,7
 9,0   V2 = 0,000
D3 = 0,000   C2 = 0,000
V1 = 0,017   D2 = -0,506
C1 = 0,489   D1 = 0,205
         
P D1 = 0,513   P V1 = 0,056
P D2 = -1,164   P V2 = 0,000
P D3 = 0,000      
         
         
Tensão nos Stays    
         
a = 24,8   f = 17,1
         
Stay de Proa: Pf = 1,114  
Stay de Popa: Pa = 3,356  
         
         
Momento de Inércia transversal  
         
b = 1,19      
         
Painel 1: Ix = 333,966  mm4  
Painel 2: Ix = 354,999  mm4  
Painel 3: Ix = 266,495  mm4  
         
         
Momento de Inércia longitudinal  
         
Iy = 40,112 mm4    
         

* Unidades no S.I.

Ângulo da cruzeta:  

 

figura 10 – cruzeta

            O ângulo da cruzeta superior e inferior (d) é de 2°. Essa medida foi tirada de embarcações semelhantes.

            O tamanho das cruzetas também foi calculado a partir de semelhantes e é de 1320 mm (a inferior) e 1050 mm (superior).

Área vélica total:    Triângulo principal (AM) = 66,68 m²

                                   Triângulo de vante (AF) = 65,31 m²

                A aplicação da força do vento sobre a vela é dada por uma resultante aplicada no ponto As que é calculado da seguinte maneira: 

 CAM = centróide da vela principal

CAF = centróide da vela de vante

             A composição de CAs é feita do cruzamento de duas linhas. A primeira obtém-se traçando-se uma linha reta de CAM para CAF. E a segunda, traçando-se uma linha do ponto (CAM  – altura de CAF) até o ponto (CAF + altura de CAM).

 

figura 11 – resultante das forças na vela (CAS)

6 – Quilha e Leme

            Após a otimização do casco, algumas das suas características principais foram alteradas. Mas uma decisão de muita importância para o projeto foi mantida, a de ter o menor calado possível. Isto se deve ao fato de ser uma embarcação para lazer, intencionando-se então navegar pelos mais diversificados lugares e o mais próximo possível das praias.

            Dentre os tipos mais comuns de quilhas, selecionei para o meu barco a número 3 da série abaixo.  

 

figura 12

            A quilha do barco a vela é um perfil de asa simétrico, onde seu papel é fazer um conjugado com a força aerodinâmica e equilibrar o barco. O que acontece é que o escoamento ao incidir sobre a quilha, gera uma força de pressão de um dos lados e uma força de sucção do outro. A resultante dessas duas forças agem em sentido oposto a resultante na vela.

            A figura 13 ilustra de modo simplificado o que acontece na quilha.

 

figura 13

             Para projetarmos a quilha de um veleiro, precisamos definir basicamente 4 valores. Estes valores é que darão a forma da quilha e determinarão seu rendimento. São eles a profundidade da quilha (Tk), corda superior (C1), corda inferior (C2) e espessura.

 

figura 14

             Um parâmetro muito importante no dimensionamento da quilha é a razão de aspecto (AR), definida pela razão entre Tk e a corda média (CM), que por sua vez é a média entre C1 e C2.

            A determinação de Tk está muito ligada ao calado máximo que deseja-se para a embarcação. E a área da quilha é calculada como sendo um valor próximo de 3% da área vélica.

            A espessura é dada pela seleção de um tipo de perfil. Esta seleção será feita a partir da série NACA que foi analisada e discutida no livro do Larsson [1].

            O peso da quilha é outro fator de grande relevância no projeto do barco. Um valor bem conservador e visto bem comum nos projetos é como sendo em torno de 45% do deslocamento total da embarcação. O que neste caso nos dá um “lastro” de 10 toneladas.

6.1 – Cálculo da quilha

Área da quilha = 132×0,034=4,5 m²

Como desejamos ter um pequeno calado (total de 2m) e o casco da embarcação já tem 0,9 m, logo TK = 1,1 m.

C1 = 4,5 m                            C2 = 3,7 m

Coeficiente de Lift é dado pelo gráfico 6 em função de a0:

                               CL= 1,4                                 onde:     ângulo de maior lift = 14°

Força lateral:                                    onde:      = densidade do fluido

                                                                                                                                             V = velocidade (m/s²)

                                                                                                                                             AR = área do quilha

                                                                                                                             CL = coeficiente de lift 

 

6.2 – Cálculo do leme

 

                Foi escolhido um leme do tipo semi balanço com chifre, isto porque aumenta o reforço estrutural na região e aumenta sua eficiência.

            Sua posição foi a mais a ré possível, coincidindo com a perpendicular de ré na linha de 25% da corda. Esta é a região do leme próxima ao centro de esforços, e isto diminuirá o momento torcional.

Área: 1,4% da área vélica = 0,014×132=1,85 m²

            Para sua proteção, é interessante que a ponta inferior do leme permaneça numa  posição acima da parte inferior da quilha.

TR = 1,2 m

C1 = 2,6 m                                        C2 = 0,5 m

 

Coeficiente de Lift é dado pelo gráfico 6 em função de :

CL= 1,5                                 onde:     ângulo de maior lift = 15°

 

Força lateral:    onde:                      = densidade do fluido

                                                                                                                                             V = velocidade (m/s²)

                                                                                                                                             AR = área do leme

                                                                                                                                             CL = coeficiente de lift

 

Momento Vertical:            

 

 

6.3 – Perfis

                Para a quilha da embarcação foi selecionado um perfil NACA série 6, e para o leme um perfil NACA quatro dígitos. Esta decisão foi tomada com base nas suas espessuras, arrasto, sustentação, ângulo de stall e eficiência, abordadas no livro Priciples of Yacht Design [1].

QUILHA:          NACA 63-018                     CLmax = 1,4                            Ângulostall = 16°

LEME:               NACA 0012                                        CLmax = 1,5                            Ângulostall = 16°

 

gráfico 6 – Lift


7 – Equilíbrio Dinâmico

 

                Agora serão aferidas as posições da quilha, leme e mastro da embarcação segundo as forças a que estão submetidos e reagindo em conjunto e harmonia. Esta etapa de projeto é importante, pois a determinação do ponto de aplicação das forças aerodinâmicas e hidrodinâmicas vão determinar se o projeto está indo bem ou não.

            Isto pode ser demonstrado quando o barco está em uma condição de vento brando, fraco, a ponto de adernar a embarcação a pequenos ângulos, as forças atuantes (aerodinâmica e hidrodinâmica) estão em uma mesma linha (como ilustrado na figura 2). Entretanto, quando apresentam-se maiores ângulos (entre 20° e 30°), em função a assimetria causada pela banda a que a embarcação está submetida, o ponto de aplicação da força hidrodinâmica é alterado é deslocado (em geral para frente do ponto inicial). Já a força aerodinâmica desloca-se no sentido contrário. Com isso as forças não mais se anulam, surgindo um momento que faz com que o barco tenha maior tendência a orçar.

7.1 – Centro de Pressão Hidrodinâmico (CLR)

 

                Para o cálculo do CLR, leva-se em consideração apenas o leme e a quilha. Mas para compensar o efeito do casco, considera-se que estes começam na linha de flutuação. Como sabe-se que isto é uma aproximação (devido a estudos em tanques de provas), considera-se que a contribuição do leme reduz-se para 40%, devido a sua perda de eficiência pela interferência da quilha em seu escoamento. 

FR = 0,4×2952 = 1181 N                                                                 onde:  FR = FL do leme

                                                                                                                                             FK = FL da quilha

FK = 6664 N                                        

7.2 – Posicionamento da Quilha

                A posição longitudinal do CLR da quilha será calculado utilizando-se a posição do CAM já determinado no capítulo 5. O “lead”[2] deve estar entre 5 e 9% do LWL da embarcação. As fórmulas a seguir demonstram o calculo do posicionamento da quilha.

FR.XR+FK.XK = (FR+FK).XCLR

Onde:

                X = posição longitudinal do CLR a partir da perpendicular de ré.

                XCLR = resultante do centro de pressões.

para:

5% ® XCLR = 9,5 – 15.0,05 = 8,75 m

9% ® XCLR = 9,5 – 15.0,09 = 8,15 m

Z = 0,45.T = 0,9 m (abaixo da linha d´água)

            Continuando com a formulação anterior:

 1181.(0)+6664.XK = 7845.XCLR

XK = 10,30 m

XK = 9,59 m

                Segundo estudos feitos a partir de modelos em tanques de prova, aconselha-se que use um valor próximo do limite inferior, neste caso 9,60 m. Como este centro de pressão deve situar-se sobre a linha de 25% da corda, tem-se a posição da quilha.

   X = 9,60 m (a vante da PR)

Y = 0,00 m (na L.C.)

 Z = 0,90 m

 Quilha – vai de x= 6,23 m até

                           x= 10,73 m

 Lead = 9,70 – 9,60 = 0,10 m

figura 15


8 – Estrutura

                A parte de cálculo estrutural da embarcação em projeto, foi em grande parte baseada no livro The Elements of Boat Strength [9]. Sendo o restante da bibliografia apresentada sobre este capítulo apenas para complementos e implementos. Além da conferência dos dados obtidos segundo a regra do American Bureau of Shipping [10].

8.1 – Scantling Number

O principal ponto de referência para as regras de scantling utilizadas no trabalho é o Scantling Number (Sn). Este número serve de base para o cálculo dos dimensionamentos, pesos, componentes estruturais do barco e tudo mais o que for necessário para seu cálculo estrutural. A fórmula encontra-se abaixo.

Sendo:            L = comprimento total

                        B = boca

                        D = pontal a meia nau (não inclui a quilha)

8.2 – Espessura do casco

                Aqui é calculada a espessura do laminado para um casco sólido, ou seja, não é um laminado do tipo sandwich.

A) Lower Topsides

B) Fundo

                A espessura do fundo deve ser de que é igual a 13,78 mm. E deve estender-se desde a região da quilha até 28 cm acima da linha d’água.

C) Costado, convés e cabine

                O costado a partir da distância estabelecida no item B e o convés, terão uma espessura de  que é igual a 10,18 mm.

 D) Região da quilha

                A espessura da região da quilha deve ser de  que é igual a 19,97 mm.

E) Reforços locais

                A região próxima a localização do mastro no convés deve ser reforçada de modo a agüentar os esforços a que será submetida. Para isso num raio de pelo menos 50% de seu comprimento, a espessura passará a ser que é igual a 14,98 mm.

                Outra região muito solicitada no convés é na região das catracas e outros acessórios (cunhos de amarração, olhais para moitões)  e devem também ser reforçados ao longo do mesmo raio mais com um aumento na espessura do laminado de que passará a 35,94 mm. Um outro modo de aumentar  a resistência sem ter que aumentar tanto a espessura do laminado é incluir placas de madeira ou alumínio no local.

                A última e não menos importante área onde são encontrados reforços na estrutura, são as regiões onde encontram-se os terminais dos stays e brandais.

8.3 – Reforçadores

                Na região da praça de máquinas há dois longitudinais com núcleo em madeira que servem de berço para o motor principal e os demais apenas em fibra de vidro sem preenchimento.

                Os reforçadores são dimensionados como segue abaixo.

figura 16

                Os que suportam o motor principal são um pouco mais espessos  e a altura (h) é 50% maior que a largura (l).

Na parte externa a praça de máquinas, o casco terá quatro longitudinais em cada bordo além dos reforços transversais. O dimensionamento é o mesmo para o fundo e para o convés.

figura 17

A distância entre os longitudinais de fundo será de 35 cm, sendo que na linha de centro não haverá reforçador.

8.4 – Cavernas e Anteparas

                O número de cavernas e anteparas é dado pela seguinte fórmula:

            E espessura mínima destes reforços é de:

                A distribuição das anteparas está representada no anexo I do trabalho, obedecendo regra de classificação e de acordo com sua necessidade de posicionamento para alívio de esforços.

8.5 – Parafusos de sustentação da quilha

                O diâmetro dos parafusos é determinado em função da área do topo da quilha, somatório das distâncias entre o centro dos parafusos e o lado oposto a eles da quilha (li), material do parafuso, peso da quilha, posição vertical do seu C.G. em relação ao topo (VCG) e o número de parafusos.

 

figura 18

Obtendo-se assim um total de 15 parafusos com 21 mm de diâmetro cada um.


9 – Propulsor

 

                Apesar de ser uma embarcação a vela, também é de extrema  importância fazer-se uma adequada seleção do propulsor. Isso devido as diferentes condições de utilização da embarcação. Algumas razões para isso podem ser no caso de: a embarcação ter muitas pessoas a bordo, especialmente se estas não são velejadoras; as condições de vento e mar não forem muito favoráveis; um desfile de barcos; ou em situação de perigo. Nestes casos faz-se importante a utilização do motor e por isso queremos ter um bom propulsor para o conjunto.

9.1 – Seleção do Propulsor

 

                Para o projeto do propulsor é necessário saber a velocidade de avanço do propulsor, que por aproximação será o mesmo da embarcação, o empuxo que será igual a resistência total do casco (está aproximação é possível pelo fato do propulsor estar abaixo do casco e seu incremento na resistência ser muito pequeno) e o número de rotações. 

            Como uma embarcação deste tipo tem propulsores de duas ou três pás, utilizei os diagramas para hélices de três pás do livro do Larsson [1] e seu método de cálculo.

                Em primeiro lugar traçar no diagrama uma curva de eficiência máxima. Em seguida calculamos o Bu. Traçamos uma linha vertical neste ponto até cruzar a linha de eficiência máxima e conferimos no eixo P/D o valor obtido.

onde:  T = empuxo (N)

                n = rotação (rps/2,5)

                V = velocidade de avanço (m/s)

                r = densidade do fluido (Kg/m³)

                Para sabermos a rotação do motor, diferentemente dos navios, nós escolhemos um motor a partir de uma estimativa proposta pelo livro do Larsson [1]: 3 Kw por tonelada de deslocamento.

            Como não foi encontrado um motor com a exata relação descrita acima,  o selecionado foi um Volvo TAMD22P de 77 Kw que se encontra no anexo III. A rotação para a velocidade de serviço é de 4000 rpm.

            Para um Bu de aproximadamente 60, temos um P/D de 0,54. Fazendo uns cálculos segundo mostra o livro [1], temos que o diâmetro do propulsor deve ser o seguinte:

onde:  d = 320

                VA = velocidade de avanço

                n = rotação

 

gráfico 9


10 – Luzes de Navegação e Equipamento de Salvatagem

                Para a definição das luzes de navegação e equipamentos de salvatagem, foi utilizado o REPEAN, pois é o único que especifica as regras para embarcação de recreio desta classe e porte.

10.1 – Luzes

        Luzes de bordo com visibilidade de 112° a partir da linha de centro da embarcação para o respectivo bordo. Sendo uma encarnada a bombordo e uma verde a boreste.

        Luz de alcançado com visibilidade de 135° a ré da embarcação.

        Também deve haver duas luzes de mastro, sendo a superior encarnada e a inferior verde. Há também uma luz branca no top do mastro quando a embarcação estiver fundiada (com visibilidade de 360°).

10.2 – Salvatagem

 

                Os equipamentos de salvatagem exigidos pela Marinha brasileira, variam em função do tamanho da embarcação e do tipo de utilização desta. Ou seja, no caso deste veleiro para viagens longas, o equipamento presente a bordo será:

        Coletes salva-vidas para o número máximo de tripulantes (10).

        Duas bóias circulares, sendo uma com lanterna.

        Bote salva-vidas com ração.

        Sinalizadores luminosos e sonoros.

        Para viagens que atravessam o oceano é recomendado o uso de “Transponder”.

        Extintores de incêndio.

        Fogueteiro com ou sem pára-quedas.


11 – Arranjo Geral

 

            O arranjo interno do barco, foi desenhado de modo a acomodar até oito passageiro para  pernoite e dez passageiros para o dia. Isso da maneira mais confortável possível.

            É lembrado novamente que este barco foi projetado para que pudesse ser velejado por uma só pessoa e para um casal morar. Viajar pelo mundo.

11.1 – Arranjo Interno

 

                O arranjo interno segue critérios de ergonomia [11] e de conforto e decoração segundo estilo do projetista. Obedecendo sempre as questões de equilíbrio e estabilidade.

            A ilustração 19 da página a seguir mostra o arranjo interno da embarcação, com uma legenda explicativa abaixo:

Mobiliário e eletrodomésticos:                           

 Pique tanque de vante

Cama de casal

Armários

Armários do banheiro

Bancada de pia

Sanitário

Chuveiro

Beliche

Sofá

Mastro

Mesa

11a. Mesa de cabeceira

Mesa para refeições

Máquina de gelo filtrado

Mini bar

Pia da cozinha

Fogão/ forno

Geladeira

Congelador

Lavadora/ secadora de roupas

Bancada

Mesa de navegação

 

 

 


  

 

11.2 – Arranjo Externo

 

               A próxima ilustração mostra o arranjo do convés da embarcação. A legenda abaixo detalha o posicionamento e discretiza os itens nele dispostos.

Convés:

Gaiutas

Mastro

Moitões

Catracas pequenas

Entrada da cabine

Timão

Treveler

Bote de salvatagem

Catracas grandes

Treveler da genoa

Mesa

12 – Bibliografia e Referências

[1] Larsson, L., Eliasson, R. 1994. Principles of Yacht Design.

[2] Software Prosuf 3.

[3] Software HecSalv.

[4] Marchaj, C. A 1979. Aero-Hydrodinamics of Sailing.

[5] Edmunds, A 1998. Designing Power & Sail.

[6] Picanço, H. P. Planilha Excel do método Holtrop 1984.

[7] Holtrop, J. 1984. A Statistical Re-analysis of Resistence and Propulsion Data.

[8] Jones, C. J. A Method of Systematic Design.

[9] Gerr, D. 2000. The Elements of Boat Strength for Builders, Designers and Owners.

[10] A.B.S. 1986-1993. Guide for Building and Classing Offshore Racing Yachts. American Bureau of Shipping.

[11] Iida, I. 1990. Ergonomia – Projeto e Produção.

[12] Software Auto Hydro Pro 5.1.0.

[13] Pillar, E. V. 2001. Projeto de Veleiro de Cruzeiro

[14] www.volvo.com

[15] www.yanmar.com

[16] Revista Velejar. Ano 0, n° 2, pp 32-35

[17] Revista Velejar. Ano 0, n° 4, pp 36-39

[18] Veiga, A E. L. 2000. Tese M.Sc. COPPE – UFRJ


[1][1] cabos de aço que ligam o mastro ao costado, conforme ilustram as figuras.

[2][2] Distância longitudinal entre CAM e o CLR da quilha.

Dicas para quem pretende comprar um veleiro

Central de Veleiros

Dica número 1

Quem procura um veleiro com valores acima de R$ 80.000,00 mil reais, um investimento considerável e  num veleiro que pode com segurança ser transportado navegando pela costa, a busca não deve se restringir a região onde se reside. É preciso abrir o leque para todo o Brasil com vistas a avaliar o melhor negócio. Essa é uma busca que a Central de Veleiros tem condições de fazer, já que atua em parceria com corretores de todas regiões costeiras do Brasil. Esse é um lembrete importante, já que ainda é costume no Brasil alguns compradores limitarem sua busca à região onde residem, podendo, dessa forma, perderem um excelente negócio.

 

É cara a manutenção de um veleiro?

 

A resposta a essa pergunta é um taxativo não.

Manter um veleiro não é caro. Ele praticamente não gasta combustível, move-se ao sopro grátis do vento. A fibra só depois de muitos anos pode vir a exigir uma pintura. Mastro é algo praticamente “perene”. Estais duram muitos e muitos anos. A pintura do fundo só se faz de quando em quando. Os instrumentos e equipamentos do veleiros são feitos para suportar grandes esforços, não costumam estragar ou quebrar. Entretanto, há um sério complicador. Homens se apaixonam por suas embarcações. E daí fazem com seus veleiros as mais diversas generosidades. Este é o risco. Ter um veleiro não é caro, mas pode se tornar caro.

 

Qual o primeiro passo antes de comprar um veleiro?

  

Antes de comprar um veleiro é preciso aprender a velejar. Aprende-se a velejar ou em uma escola de vela ou com o auxílio de algum amigo. Escolas de velas existem diversas e normalmente elas estão situadas dentro dos clubes náuticos, sendo que,  não é preciso se associar ao clube para fazer o curso na escola.

Comprar veleiro novo, usado ou construir?

 

Um veleiro novo custa bem mais caro do que um usado. Desvaloriza significativamente a partir do momento em que se torna usado. O veleiro usado, ao contrário, praticamente não desvaloriza. Se for bem cuidado, seu valor acompanha a inflação. Acreditamos que aqueles que estão iniciando na vela não devam fazer um investimento muito grande, já que pode ocorrer de não gostarem desse hobby/esporte. Quanto à opção de construir também não nos parece que seja a mais recomendável para quem nunca teve um veleiro. Primeiro necessário a pessoa saber se gosta de velejar (e para isso é necessário ter um veleiro). De que serviria alguém passar um ou dois anos construindo um veleiro, colocá-lo na água e, ao final, descobrir que essa não é sua praia? De qualquer maneira se seu sonho for construir um veleiro, vá atrás dele. Há aqueles que construir é o que lhes satisfaz.

Veleiro pequeno ou grande?

 

Até 30 pés (1 pés – 30,48 cm) de comprimento quanto maior o barco tanto mais fácil de ser manobrado por um iniciante. É mais fácil velejar um veleiro de 30 pés do que um pequeno veleiro sem cabine dos tipos laser, dingue, snipe, etc. Todavia, o registro que esses pequenos veleiros são excelentes para o aprendizado e é recomendável que a prática num anteceda sempre a compra de um veleiro maior cabinado. A partir de 30 pés de comprimento quanto menor o  veleiro mais fácil de manobrar. É bem mais complicado manobrar, em especial sair e chegar no trapiche, com um veleiro de 35 pés do que um de 25 pés.

Feitas essas considerações, o melhor primeiro veleiro a ser comprado é o maior que seu bolso poder adquirir até o limite de 30 pés. Mesmo que seu bolso possa ir mais longe, deixe os veleiros acima de 30 pés para segundo barco. Você vai poupar dinheiro e trapalhadas. Mas quanto à afirmação de adquirir o maior veleiro que seu bolso pode comprar uma consideração extremamente importante: mil vezes um barco um pouco menor bem conservado do que um pouco maior caindo aos pedaços.

Por que o maior? Porque quanto maior o veleiro, além de ser mais seguro (em tese, pois que dependerá das características da embarcação) é mais confortável. Tamanho significa conforto e conforto, por sua vez, não deixa de representar segurança.

Leve em consideração que em um veleiro de 23 pés se acomodam bem duas pessoas,  30 pés três pessoas, 40 pés quatro e 50 pés seis.

A imensa maioria dos veleiros existentes à venda no mercado são de fibra. Os de madeira estão cada vez escasseando mais. Estão ficando para o passado. Os de aço são poucos e são mais recomendáveis para quem deseja fazer longos cruzeiros oceânicos, costeiras ou não. Os veleiros cabinados existem a partir dos 16 pés (veleiro Marreco, por exemplo). Veleiros de fibra usados até 20 pés custam por volta de R$ 20.000,00 reais. São encontrados a partir de R$ 10.000,00. Veleiros de 20 até 25 pés custam até R$ 40.000,00 ou R$ 50.000,00. Veleiros 25 a 30 pés custam até R$ 130.000,00 reais. São valores aproximados, claro.

Veleiros de série (aqueles que foram fabricados em série por estaleiros) possuem um determinado valor de mercado. Esse valor pode variar 20% para cima ou para baixo dependendo das condições da embarcação, de seus equipamentos e acessórios. Assim, por exemplo, um veleiro Cal 9.2 (30 pés) usado é cotado pelo mercado ao preço de R$ 90.000,00. Dependendo de suas condições, do motor, dos acessórios e equipamentos disponíveis esse preço poderá variar 20% para baixo (R$ 72.000,00) ou para cima (R$ 108.000,00). Talvez o Cal não chegue a variar tanto. A razão disso é que se trata de um veleiro de muita liquidez, ou seja, não é difícil de vender, pois que há boa procura deste veleiro. Então aqui uma outra regra importante: quanto maior a liquidez do veleiro menor a variação de seu preço. Um veleiro O’Day 23, por exemplo, veleiro de grande liquidez, dificilmente se comprará um por mais que 15% de seu preço de mercado ou por menos que 15%. Já os veleiros sem liquidez, normalmente os mais raros, com menos procura e com menos oferta, a variação pode chegar aos 30%.

Então vai aqui mais uma sugestão: compre o veleiro que você gosta e quer, mas procure gostar e querer de um veleiro com liquidez, pois que na hora de vender será mais fácil e rápido.

 

De madeira, de fibra ou de aço?

 

Veleiro de aço não é uma boa opção para quem está iniciando. As razões disso são três, são necessariamente maiores de 35 pés, são mais lentos em ventos fracos (até 7 ou 10 nós de vento) e só são ideais para grandes cruzeiros no mar. Se você é iniciante da Vela não sonhe longe ou alto demais. Contente-se em sonhar no início com pequenas velejadas de um dia ou no máximo três ou quatro dias.

Para quem faz questão de comprar um barco grande e barato uma boa opção é um barco de madeira. Barcos de madeira custam a metade do preço (ou menos) que um barco de fibra. Todavia, pouca gente quer barco de madeira. É que dão muita manutenção. A madeira exige constantes pinturas e reparos. Se você se dispõe a fazer pessoalmente essas pinturas e reparos, tudo bem, o custo será pequeno. Todavia, se for depender de mão de obra especializada, fuja dos barcos de madeira. Importante destacar que existem veleiros de madeira e de madeira, queremos dizer, há aqueles construídos em madeira moldada (chapas sobrepostas, normalmente em três camadas) que são os mais valorizados, os construídos pelo métodos strip (longarinas de madeiras), que são um pouco mais baratos, os tipo multichine que são feitos de compensado, o qual é revestido por fibra no exterior e por epóxi no interior (exemplo são os projetos do Cabinho – veleiros da linha multichine), que são tão valorizados quanto os de fibra (se bem construídos) e os feitos de tábuas com calafeto entre as tábuas, que são os mais baratos (inclusive pelos constantes manutenções exigidas pelo calafeto). O Guanabara, um veleiro que era construído há algumas décadas atrás é exemplo de veleiro em que o casco é construído por tábuas calafetadas.

O veleiros de fibra são os preferidos do mercado. A manutenção é bem menor e são leves.

Com bolina, patilhão, quilha retrátil ou quilha fixa?

 

Bolina é uma “quilha” leve retrátil, ou seja, que pode ser levantada. É leve, porque se não for leve, for pesada e for retrátil, será quilha retrátil. O Bruma 19, por exemplo, é um veleiro que tem bolina retrátil. É bolina porque é leve. Já o Tchê 17 tem quilha retrátil. Quilha, porque ela é pesada.

A vantagem do veleiro de bolina é que com ele não encalha em bancos de areia. Dá para subir na praia. Dá para ingressar em qualquer arroio, pois que com a bolina levantada o veleiro cala muito pouco.  Três são as desvantagens: a primeira é que a caixa de bolina rouba espaço dentro da cabine; a segunda é que o veleiro é pouco seguro com ventos fortes (pode virar e não desvirar = não dispõe o efeito joão bobo = não é autoadriçável); a terceira é que para orçar em ventos mais fortes (acima de 20 nós) tem de diminuir o pano (rizar a vela grande e reduzir o tamanho da vela de proa),  o que acarreta em uma diminuição da velocidade. Alguns veleiros de bolina possuem lastros no fundo e interior da casco, cuja finalidade é dar mais estabilidade ao barco. Ajuda, mas essa solução não o equipara a um veleiro com quilha, nem de longe.

O veleiro com o patilhão em termos de estabilidade é um meio termo entre o veleiro com bolina e o com quilha. O patilhão é uma “meia quilha” longa e menos profunda que uma quilha normal. De dentro dele sai uma bolina retrátil. Tem a vantagem de não calar tanto quanto um veleiro com quilha fixa. Por desvantagem, não tem a mesma segurança e capacidade de orça de um veleiro de quilha fixa. Assim como no caso dos veleiros de bolina, o veleiro com patilhão é uma boa opção para quem veleja em locais que possuem muitos baixios (normalmente em lagoas ou rios). Em alguns casos, o veleiro de série pode vir com quilha fixa ou com patilhão. O Cal 9.2 por exemplo era oferecido pelo fabricante ou na versão quilha regata (cala 1,70 metro), quilha cruzeiro (cala 1,50 metros) ou patilhão (cala 1 metro).

A grande maioria dos veleiros, em especial os que se encontram ancorados junto da costa, são dotados de quilha fixa. É a melhor quilha para quem veleja no mar. A estabilidade é maior. A segurança é maior, já que se virar e se o mastro encostar na água, o peso da quilha ajudará a levantar a embarcação. Em alguns veleiros a profundidade dessa quilha é reduzida com a utilização de um torpedo em sua extremidade. Esse torpedo não prejudica, quando bem calculado e projetado, a estabilidade do veleiro.

Veleiros com quilha retrátil são raros. Mas já representam uma tendência de para onde vão os veleiros. A quilha retrátil é o ideal. É levantada normalmente através de um sistema hidráulico, manual ou elétrico. Os últimos projetos do Cabinho (renomado projetista brasileiro) possuem a quilha retrátil (linha SK). Com a quilha retrátil dispõe-se não apenas da segurança que confere a quilha, da velocidade em orça, mas também da possibilidade de passar por cima de baixios e até encostar o veleiro bem próximo à praia. Um luxo, enfim.

Ao escolher que barco comprar, bolina, quilha ou patilhão, lembre de considerar a profundidade do local onde ficará o veleiro.

 

O que é mais importante verificar em um veleiro usado?

 

O mais importante é saber se você não está comprando gato por lebre, vale dizer, se o valor que você está pagando é o valor correto, o valor do mercado. Para isso é preciso inteirar-se do mercado lendo as ofertas disponíveis. Estando o preço dentro do razoável, o primeiro exame a fazer diz respeito ao estado geral do casco do veleiro. Embora na construção de um veleiro o casco represente apenas 30% do custo total, o fato é que é em cima e dentro daquele casco que vai velejar toda a traquinana a bordo, inclusive você, seus amigos ou sua família. Evite cascos de fibra muito desgastados. Como reconhecer o nível de desgaste? Só olhando vários e comparando. É bem verdade que mesmo assim não é fácil para quem não conhece veleiro. É preciso ter bom olho para isso, o que só se adquire com a experiência. É bom ouvir outras pessoas mais experientes. Depois verifique a marca e o estado do motor, cujo custo também é significativo. Examine mastro e estaiamentos. Examine a hidráulica e a parte elétrica. A aparência geral revela o cuidado que o proprietário tinha com o veleiro. Solicite do vendedor que lhe passe por escrito uma relação de todo o material e equipamento que acompanhará o veleiro.

 Fig. 10: centro de carena onde se aplica o empuxo e centro de gravidade se aplica o peso [1].

Mas isto não garante a estabilidade do equilíbrio. Se o barco for inclinado, a porção de barco imersa muda e o centro de carena também. Aparece um torque, cf. fig.11.

CONCEITOS ÚTEIS NA REALIZAÇÃO DE UM PROJETO DE VELEIRO

Noções de Teoria das embarcações

Resistência ao Avanço

Para efeito de projeto dividimos a resistência ao avanço de um casco na água em 3 partes:

– resistência de atrito

– resistência de ondas

– resistência residual

Resistência de atrito: A água ao passar pelo casco gera atrito devido à sua viscosidade, gerando uma perda de energia.

Resistência de ondas: Pelo fato do casco estar imerso em dois meios, água e ar ele provoca ondas na água, devido á diferenças de pressão nos dois fluídos, ocasionada por sua passagem. (Um submarino não provoca ondas quando está totalmente imerso na água.) Veja a figura que mostra as ondas principais que o casco gera na água:

O casco forma principalmente 4 sistemas de ondas: transversal e longitudinal de proa e transversal e longitudinal de popa. Esquematicamente:

Aqui você vê como a proa e a popa geram seus trens de ondas. As outras resistências, englobadas na resistência residual são: vórtices, drag devido pressão viscosa, separação da camada limite. A soma destas resistências é a resistência total ao avanço do casco.

Além destas temos a resistência da parte emersa ao ar, que é estudada separadamente. É função da passagem do mastro, retrancas, velas, cabos e tudo o mais que esta fora d’água, pelo ar. No nosso caso é praticamente igual para todos os IOM pela limitação imposta ao sistema vélico. Mas não se deve descuidar deste fato.

Cada uma delas tem um valor bem definido, de acordo com a velocidade que o casco vai adquirindo.

A figura mostra a distribuição das resistências acima para cada velocidade que o barco pode ter:

 

Componentes da resistência total

O eixo x é o número de Reinolds que para nós no momento representa a variação da velocidade e o eixo y representa a resistência ao avanço total. O segmento DE representa numa determinada velocidade a resistência de atrito para aquela velocidade, o segmento EF significa o tamanho (valor) da resistência dita residual e o segmento FG o tamanho da resistência de ondas. Esse gráfico nos mostra bem que a baixas velocidades praticamente não existe resistência de onda mas de acordo com o aumento da velocidade a resistência de onda vai aumentando e seu valor em velocidades altas supera em muito a resistência de atrito.

Em baixas velocidades a resistência de atrito é a preponderante, sendo bem baixa a resistência de ondas. A medida que a velocidade aumenta, a resistência de ondas vai aumentando e termina por superar a resistência de atrito. Para o projeto de um veleiro esse conhecimento é muito importante por que como a velocidade do veleiro é função do vento e ora ele é fraco e ora é forte, o projetista tem que se esmerar muito mais ao projetar um veleiro do que um casco motorizado, onde a potência disponível dada pelo motor é constante e ele tem que projetar o casco para uma única velocidade. No veleiro o casco tem que ser eficiente em todas as velocidades possíveis . E isso não é muito fácil.

Se você notar bem, a curva representativa da resistência (a mais superior no gráfico acima apresenta descontinuidades. Ela não é sempre ascendente, tem altos e baixos. A figura abaixo mostra só a curva da resistência total em que pode-se ver melhor este fato:

 

Resistência total

Até o valor 1,2 no eixo x existe estas variações de resistência. Isto acontece devido a superposição de efeitos do sistema de ondas formadas pelo casco. Quando a crista de uma onda de um sistema coincide com o cavado da onda do outro sistema o resultado da superposição é uma onda menor gerando menos resistência de onda e quando há uma superposição de cristas ou de cavados o resultado é uma onda maior aumentando a resistência de ondas. Este gráfico nos permite ver que a partir de 1,2 a resistência aumenta muito com pouca variação da velocidade devido a superposição negativa dos sistema transversal de ondas formada pela popa e pela proa, ficando neste ponto definido a velocidade limite dos barcos de deslocamento. A velocidade máxima é dada pela fórmula V = 1,34  *  √  (Comprimento da linha d’água em m / 0.3048) e corresponde a uma crista de onda na proa e a próxima crista na popa. Num IOM com 1 m de linha d’água a velocidade máxima que ele pode atingir é de 2,32 nós que corresponde a aproximadamente 4,2 km/h. A partir daí precisa-se fornecer enorme potência para um mínimo de aumento de velocidade.

Na resistência residual os vórtices aparecem pela presença de protuberâncias no casco, como a quilha, bulbo e leme.

A camada limite é uma parte da água que fica grudada no casco. Em navios pode chegar a 1.0 m. No nosso IOM é bem pequena mas importante, pois se esta camada descolar ela irá produzir vórtices que criarão uma baixa pressão puxando o casco. A forma do casco, a suavidade das linhas é super importante para evitar o descolamento da camada limite. Veja a figura:

 

Camada Limite

Na parte superior vemos a camada limite perfeitamente aderida ao casco devido suas formas contínuas. Abaixo, pela popa não ter continuidade a camada limite se descola formando vórtices que aumentam a resistência residual. A figura a seguir mostra o modelo de um navio em que se estuda o descolamento da camada limite. nela não aparecem vórtices pois as tiras estão em linha reta. Quando há vórtices elas ficam enroscadas. Este teste é feito para podermos, se houver descolamento, melhorar a forma do casco.

Conhecido os fenômenos envolvidos na resistência ao avanço do casco na água vamos ao projeto.

Como tratar a resistência de atrito no projeto?

Diminuindo a área em contato com a água. Formas circulares do casco proporcionam menor área molhada do casco, triangulares vem depois e retangulares são as que mais criam superfície molhada. No IOM eu diria que deveria-se ter um máximo de 0.15 m2 para a superfície molhada do casco.

Como tratar a resistência de ondas?

A formação do sistemas de ondas gerados pelo casco é influenciado pela distribuição do volume do casco abaixo da linha d’água. Controlamos esta distribuição por intermédio de uma relação entre o volume ocupado pelo casco e o prisma formado pela maior área da forma imersa do casco.

Se você pegar a seção imersa de maior área e a deslocar ao logo do comprimento do casco você vai estar gerando um prisma cuja forma é a da seção da maior área do casco que tem um volume igual a V= ASM * L onde ASM é o valor da maior área transversal imersa e L o comprimento de flutuação.

Se pegarmos a parte imersa do nosso casco e colocarmos dentro deste prisma veremos a distribuição de volume do nosso casco dentro deste prisma.

Esta relação podemos definir matematicamente dividindo o volume do casco pelo volume do prisma:    Volume do casco / (ASM*L). Ao resultado desta divisão damos o nome de coeficiente prismático. Reflete a porcentagem do volume ocupado no prisma pelo casco e representamos este valor por Cp.

Cp = Volume imerso do casco / ASM * L

Cp nos dá a informação da distribuição do volume imerso.

A abordagem da resistência de ondas no projeto do casco se faz principalmente pela escolha do CP do nosso casco. Veja a figura:

Essa figura é o resultado do estudo da otimização da escolha do Cp para a minimização da resistência de onda. As duas curvas mais baixas indicam, para uma determinada razão da velocidade pela raiz quadrada do comprimento imerso ou seja, para cada velocidade do casco, qual a melhor faixa do valor do Cp para esta velocidade. Assim por exemplo, para uma razão V pela raiz quadrada do comprimento (Razão de velocidade V/√L   –>  L em pés –> para passar de metro para pés (feet) é só dividir o valor em metros por 0,3048) igual a 1,34 –  (limite máximo de velocidade – para o IOM é de  2,5 nós) a curva inferior nos dá o valor de Cp = 0,57 e a curva superior Cp = 0,61.

V/√L = 1,34 é a razão de velocidade máxima alcançada por cascos de deslocamento, não planantes, corresponde a uma situação em que os sistemas de onda de popa e de proa interagem de maneira negativa e a partir daí para que o casco aumente muito pouco sua velocidade é necessário fornecer enorme potência. corresponde a se ter uma crista de onda na proa, um único cavado no meio e uma crista na popa. Esta razão é a considerada limite para cascos de deslocamento, não planantes.

Casco planante é aquele que recebe um empuxo devido as forças de pressão causadas pela água em função da velocidade do casco.

Para que um casco seja planante é preciso formas retas e horizontais, como as formas das lanchas.

Assim, se quisermos projetar nosso casco para um mínimo de resistência de onda na faixa máxima de velocidade, devemos fazer um casco com Cp entre 0,57 e 0,61.

Mas e se a região onde se vai disputar uma regada é de ventos fracos a médios e onde talvez fique difícil se alcançar todo o potencial de velocidade, digamos que na média o nosso casco possa alcançar um valor de 1.0 para a razão velocidade comprimento?

Em 1,0 a faixa inferior nos dá Cp = 0,56 e superior Cp = 0,61, Em 1,1 a faixa inferior nos dá Cp = 0,55 e a superior Cp = 0,59. Abaixo de 1,0 vemos que os valores ótimos de Cp vão até 0,88.

Os dados acima não são para cascos do tipo veleiro, então cada tipo de casco tem faixas de Cp ótimos. A tabela abaixo tirada do livro Skene’s Elements of Yacht Design é a que normalmente os projetistas adotam para veleiros.

Deste estudo alguns tiraram a seguinte conclusão: É melhor ter um coeficiente prismático alto do que baixo.

Alguns projetistas dizem que o valor ideal para o Cp seria de 0,55 que seria um valor ideal para atender a faixa de velocidade mais amiúde alcançada em função dos ventos mais regularmente encontrados. Você não pode esperar que sempre haja vento suficiente para você andar na Razão de Velocidade -V/√L máxima =  1,3.

O livro  Skene’s Elements of Yacht Design do autor Francis Kinney sugere os seguintes valores de Cp :

V/√L            Cp

1.0           0.52
1.1           0.54
1.2           0.58
1.3           0.62

V/√L   –>  L em pés –> para passar de metro para pés (feet) é só dividir o valor em metros por 0,3048 – V em nós

Qual a sua opinião? Deixe suas ideias, sua experiência, nos comentários.

Estou começando agora a projetar IOM, é um barco de características bem diferentes de um veleiro real, como por exemplo a relação deslocamento/lastro, as ondas etc. Mas o que for descobrindo vou colocando aqui. O Xique Xique meu primeiro projeto e primeiro modelo, que estou fazendo agora,  fiz com Cp = 0,55, mas não tenho convicção de que seja o ideal. O próximo projeto farei com Cp = 0,58.  E depois farei outro com Cp = 0,60.

Se o Xique Xique andar bem disponibilizarei o projeto gratuitamente para todos aqui no site.

O ideal era termos acesso a bons modelos para podermos fazer seus planos de linha e tirar conclusões dos parâmetros utilizados. Infelizmente aqui em Natal não conheço um único nautimodelista. Gostaria muito de analisar o Pikanto, o Widget e outros para ver seus parâmetros de projeto, mas para isso precisaria ter os cascos em mãos o que infelizmente para mim é difícil.

Convido os projetistas brasileiros a participarem deste trabalho. Seria muito interessante transformar este site num site bem técnico. O modelismo náutico brasileiro iria se desenvolver muito rapidamente.

Este site tem esta finalidade também: a pesquisa e a divulgação das análises dos projetos. Se alguém quiser fazer alguma análise de algum modelo pode cooperar neste sentido, é só me mandar o texto que eu publico ou se utilizar dos comentários se for texto pequeno.

Se alguém quiser que eu faça uma análise de algum casco, o farei com o maior prazer, mas precisarei tê-lo em mãos. Para o caso do Cp é preciso termos a maior área imersa, o deslocamento (volume imerso) tanto com o barco nivelado como pelo menos inclinado a 30 graus. Não é um trabalho muito demorado.

O projetista de modelos Renato Chiesa que desenhou o modelo Luna Rossa de radio controle semelhante ao IOM , um veleiro America’s Cup e que disponibilizou as plantas,  usa um Cp de 0,583 .

Chiesa também projetou o modelo do atual campeão da America’s Cup, o Alinghi e fez dele também um RC em escala.

Aqui você vê o vídeo do lançamento do Luna Rossa:

http://www.youtube.com/watch?v=TW5HV49MSoY

e aqui o do Alinghi:

http://www.youtube.com/watch?v=z0wOQMYfuIw

No site de Chiesa você pode aprender muito sobre nautimodelismo. A construção do RC Luna Rossa foi toda comentada e fotografada, é um excelente site de aprendizagem.

http://www.renatoc.it/Modellismo/modellismo.html

Bem, escolhido o Cp você usa a fórmula para descobrir a ASM de seu barco:

Se escolhermos Cp = 0,58

0,58 = 0,004 / (ASM * 1)      onde 0,004 m3 é o volume imerso correspondente a 4 kg de peso do casco mínimo de um IOM e 1 é o comprimento da linha d’água.

ASM = 0,00688 m2 ou 68,8 cm2

Se escolhermos o valor de 0,55 para Cp:

ASM = 0,00727 m2 ou 72,7 cm2

Então destas contas vemos que com um Cp menor o volume fica mais concentrado no meio e com um Cp maior o volume se distribui mais ao longo do casco.

Se você já tem a área da seção mestra e visualiza a forma da seção (circular, triangular ou quadrada ou uma mistura entre as três) e arbitrando um calado (lembre-se, num valor máximo de 6 cm pela limitação da classe) você já pode desenhar sua seção principal buscando sempre que ela tenha a área escolhida, cuja forma gerará as demais.

Por outro lado, você pode arbitrar uma determinada boca e achar o calado.

Como fazer as demais?

Você precisará fazer uma curva de áreas seccionais. É uma curva em que você representa a área de cada seção imersa ao longo do comprimento. A característica desta curva é que a área abaixo dela deve ser igual numericamente ao do volume imerso, no caso do IOM 0,004 m3.

Curva de áreas seccionais

Se você tem a área de cada seção e  a forma da seção mestra é só ir gerando as formas das seções com a área estipulada de tal forma que as linhas d’água (cortes horizontais do casco) e os planos de alto (cortes verticais longitudinais do casco) sejam suaves e contínuos.

Muito complicado?

Para quem começa é. No entanto hoje temos a nossa disposição programas de desenho gratuito que fica fácil fácil fazermos este trabalho só utilizando o mouse.Um deles é o Delftship que voce pode baixar gratuitamente em:

http://www.delftship.net/delftship/index.php?option=com_content&view=article&id=31&Itemid=4

Neste software você entra com as dimensões principais e ele gera um casco que você vai modificando até que ele fique com os valores do Cp, do volume, etc que você quer.

Ele desenha a curva de áreas secionais, calcula volume, Cp, etc.

O desenho abaixo é o do meu primeiro IOM, que estou fazendo o molde em fibra amanhã. E já com este trabalho em andamento já estou pensando nos parâmetros do próximo.

Algumas fotos da construção do molde macho:

 

Molde do Xique xique

 

Molde fêmea

Aconselho a irem no site abaixo e baixar um livro, escrito em francês mas dá para ver bastante coisas que vão complementando o conhecimento.

http://www.velarc.it/index.php?option=com_content&task=view&id=17&Itemid=29

Mas tem mais uns detalhes.

O que você acha disto?

E disto?

Durante uma regata quanto tempo um barco fica inclinado e quanto tempo fica aprumado?

Ele passa muito mais tempo inclinado do que aprumado.

Então ele só vai estar nas condições de projeto na empopada, na orça e no través como fica?

Quando o barco sofre uma banda ele muda o trim (posicionamento angular longitudinal), muda o centro de empuxo ou centro de carena, muda o centro de flutuação que é o CG (centro de gravidade) da área de linha d’água e onde o casco faz o giro da inclinação longitudinal, muda as linhas d’águas e até a linha de centro da nova linha d’água muda em relação a linha de centro de projeto. Então é um novo casco. E temos que estudar então o casco inclinado para que mesmo inclinado ele tenha os parâmetros que julgamos ideais de projeto. Muitas vezes eu vejo os vídeos das regatas de IOM no You Tube e verifico que até acontece do comprimento da linha d’água inclinada mudar muito, diminuindo. Ora diminuir o comprimento de linha d’água é diminuir a velocidade do barco pois a velocidade máxima é função direta do comprimento da linha d’água. Popa ou proa fora d’água é penalização na velocidade. Assim é obrigatório estudar o veleiro também inclinado. Tudo que foi feito para o casco aprumado tem-se que fazer com ele inclinado. As formas a serem geradas tem que atender aos parâmetros de projeto mesmo quando inclinado.

Se a forma do casco fosse um cilindro acoplado a um cone as linhas d’água seria sempre iguais quaisquer que fossem as inclinações e os parâmetros utilizados no projeto seriam obedecidos em qualquer inclinação.

Alguns cascos quando navegando com banda perdem totalmente a simetria de formas ocasionando descolamento da camada limite e arrasto viscoso e isso penaliza a velocidade do casco. A alteração do centro de empuxo penaliza todo o balanço do casco. Então o projeto de um veleiro é muito mais trabalhoso que de um casco a motor.  O estudo do casco inclinado hoje em dia é muito mais fácil em função dos softwares que ja permitem esse estudo, mas ao que eu saiba não tem nenhum free. O software hulldrag (free) já está em vias de ser aumentado com o heel_it que poderá calcular os parâmetros do casco inclinado. O Delftship tem uma extensão de cálculo para linhas d’água inclinadas, mas não é free.

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Classificação dos cascos de embarcações

Afinal, que casco é o do IOM? Está mais para um veleiro normal? Mais para um laser? O que você acha? Ele pode ser um casco planador?

Como se pode comparar coisas tão diferentes? Por intermédio dos coeficientes adimensionais, isto é, coeficientes sem unidades, resultado de uma divisão de grandezas com mesmas unidades. Vejamos:

Razão Área velica (m2) – Deslocamento (m3) . O numerador não tem a mesma unidade do denominador, então extraímos a raiz cúbica do deslocamento e o resultado elevamos ao quadrado. Pronto, o resultado do denominador agora é expresso em m2, que se anula com o numerador que também é m2. E assim por diante. Estes  coeficientes nos permitem comparar cascos os mais diferentes. Inclusive servem para relacionar um barco real e seu modelo para pesquisa nos tanques de prova. Casco real e modelo tem obrigatoriamente que ter coeficientes com o mesmo valor. Vejamos os coeficientes mais usados.

Razão Área Velica – Deslocamento = Área Vélica / (Deslocamento )²/³   É uma expressão que nos dá idéia da potência disponível para impulsionar o barco, uma vez que a área vélica é que vai gerar a força motriz.

Razão Deslocamento – Comprimento da linha d’água = Deslocamento / (0,01 LWL)³. Nos dá uma idéia se o barco é considerado pesado ou leve

Razão Lastro – Deslocamento = massa do lastro / massa do deslocamento. Indica a % de lastro em relação ao Deslocamento.

Razão Comprimento – Boca = Comprimento da linha d’água / Boca. Nos dá a idéia de quantas vezes o comprimento é maior que a boca.

E assim vai. Temos muitos outros coeficientes, mas para o que queremos aqui, comparar o IOM com um Laser e um veleiro normal de cruzeiro, é o bastante.

O site:

www.gosail.com/boatRating.html

tem uma planilha que te dá vários parâmetros de análise do casco. Cuidado com as unidades!

Vejamos agora o resultado usando a planilha acima:

BARCO AV / Deslocamento Deslocamento / L L / Boca Lastro / Deslocamento
IOM 24 112 5,47 63,00%
Laser 30 60 3 46,00%
First 325 22 183 2,95 39,00%

AV – área vélica

L – comprimento da linha d’água de projeto

Nota: O peso do timoneiro foi considerado como lastro para o Laser.

As faixas para Área Velica / Deslocamento são:

16 18 Cruiser ;18 20 Cruiser/Racer ; 20 22 Racer ;22 28 High-Performance Racer ;28 or more Racing Multihull

As faixas para para Deslocamento / Comprimento são:

380  or more Very Heavy ;  320 379 Heavy ;  250 319 Medium ;  120 249 Light ; 50 119 Very Light ;  49 or less Ultralight

O que isto te diz.? Com quem o IOM se parece mais?

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Balanço

18/11/2009

A força que o vento faz na vela teoricamente é perpendicular a sua superfície. Podemos, para efeito de análise matemática colocar a resultante de todas as forças do vento sobre a vela no centro de gravidade da área velica, também chamado de Centro Velico ou Centro da Área Velica. Esta resultante não é necessariamente parte de nenhum plano referencial nosso, os famosos XYZ planos, portanto a Resultante pode ser decomposta (projetada) nestes eixos. Normalmente o eixo X é a linha de centro da embarcação o Y é transversal a embarcação, no sentido linha de centro-boca, e o Z é vertical. Normalmente essa é a disposição tri-dimensional de uma embarcação.

Se decompusermos a resultante da Força atuante nas velas nestes eixos teremos:

No eixo X –  O valor que a força nas velas empurra o barco para a frente, é a nossa força propulsiva (Então a força propulsiva é apenas uma parcela da força que atua na vela). Esta componente também contribui para o trim, logo para o Momento Longitudinal Vertical. Quanto mais baixo o mastro menor o momento longitudinal por ela provocado.

No eixo Y – O valor da força que inclina o veleiro transversalmente (Banda) . Responsável pelo Momento Adernante Transversal.

Momento é o produto de uma força por uma distância.

A banda de um barco é  sempre feita em torno de um eixo longitudinal (paralelo ao eixo X) situado na linha de centro da linha d’água em que se encontra a embarcação.

Assim o Momento Adernante Transversal, matematicamente, é igual ao produto da componente  da força nas velas no eixo Y vezes a menor distância desta componente ao eixo da linha de centro da linha d’água em que se encontra a embarcação.

Essa é a causa de quererem sempre colocar o mastro e a retranca o mais baixo possível. Fazendo-se isso a distância do Centro Vélico fica mais próximo da linha de centro da embarcação, diminuindo a distância dessa componente a linha de centro da linha d’água, logo, diminuindo o Momento Adernante Transversal.

Quando a embarcação está sujeita somente a ação da gravidade, sem nenhuma força atuando nela, só a da gravidade, o Empuxo, força resultante da pressão da água sobre o casco submerso,está sempre na vertical da resultante de todos os pesos a bordo. Então se a embarcação está flutuando a força Peso e a força Empuxo se equilibram, pois são iguais e de sentidos opostos e estão colocadas na mesma vertical.

Quando a Força nas velas se faz presente, sua componente em Y faz com que o veleiro se incline transversalmente e com isso o Centro de gravidade do volume imerso, onde fica sempre o Empuxo, passa a ter nova posição e o Empuxo sai debaixo da força Peso da embarcação. Esse afastamento do Empuxo gera um momento binário com a força Peso.

Momento binário é o momento causado por duas forças iguais porém de sentidos opostos e cujas linhas de ação não se encontram, estão paralelas e separadas por uma distância (aquele esguicho de jardim que fica rodando para molhar as plantas usa este conceito de momento binário).

O momento binário é matematicamente representado pela força vezes a distância entre elas.

Se a embarcação tiver estabilidade este momento binário se contrapõe a ação do Momento Adernante Transversal.

Até que a distância entre o empuxo e peso seja suficiente para criar um momento binário igual ao Momento Adernante Transversal a embarcação vai adernando e o Empuxo vai se afastando do Peso até que o momento causado com o Peso, Momento Restaurador, fique igual ao Adernante, aí para de adernar.

Alem da banda esta componente empurra o veleiro na direção do vento.

No eixo Z – O valor que inclina o veleiro longitudinalmente (Trim).

É responsável  pelo Momento Vertical Longitudinal, juntamente com a componente em X. O Trim é feito em torno de um eixo paralelo ao eixo Y que passa pelo centro de gravidade da linha d’água onde se encontra a embarcação, chamado de centro de flutuação CF.

A Força na vela leva não só a banda mas também ao trim, e ao se deslocar o Empuxo não só o faz transversalmente mas também longitudinalmente criando um outro momento binário, devido ao deslocamento longitudinal do Empuxo, momento este que matematicamente podemos fazê-lo como o valor da força de empuxo (que sempre é igual ao peso) vezes a distância longitudinal entre o Peso e o Empuxo.

Assim como na banda, quando o Empuxo adquire um distanciamento longitudinal do Peso suficiente para que o Momento entre o Empuxo e o Peso fique igual ao Momento Adernante Longitudinal , o trim para de aumentar.

Assim como tentamos manter o mastro o mais baixo possível para tentar diminuir o Momento Adernante Transversal, tentamos manter o posicionamento longitudinal do mastro o mais possível perto do centro de gravidade da área de linha d’água também chamado de centro de flutuação, ou seja o mais possível para trás.

Aqui é que vemos que quanto mais o barco tiver a popa larga, mais para trás estará o Centro de Flutuação, dificultando um bom posicionamento do mastro, porque o quanto mais para trás o mastro, mais na orça o barco vai querer entrar, podendo a dirigibilidade ficar extremamente difícil ou mesmo impossível.

Assim temos um compromisso de equilíbrio entre o trim longitudinal que enfuça o barco na água e a posição do mastro que faz com que haja uma tendência do casco orçar ou arribar.

Essa tendência de orçar (wheather helm) ou arribar (lee helm) é função da posição relativa longitudinal entre Centro Vélico CV e o Centro de Gravidade da Área Lateral imersa  CLC do casco e da quilha e é estudada no que os americanos chamam de Balance e que eu vou chamar de Balanço.

Uma aplicação prática gritante deste iteração entre o CV e o CLC  é a prancha a vela.

A prancha a vela não tem leme, então como pode a prancha ir para a direita ou para a esquerda, orçar ou arribar?

Simplesmente quando o windsurfista quer colocar a prancha na direção de onde vem o vento, ele pucha a vela para trás, ou seja coloca o Centro Vélico atrás do CLC e a prancha roda procurando a direção de onde vem o vento. Se ele quer ir numa direção para onde vai o vento ele leva a vela para frente ou seja coloca o CV na frente do CLC.

Toda rotação é devido a um momento e esta rotação da prancha ou a do barco, tendendo a orçar ou arribar é causada pela componente Y da Força na Vela que causa uma rotação no barco ou na prancha através do momento binário com a componente no eixo Y da força criada pela água na sua passagem pelo foil casco e pelo foil quilha.

Foil é uma seção usada principalmente nas asas do avião para gerar uma força que eleva o avião.

Assim como a vela que basicamente é um foil, uma asa de avião, o casco e a quilha são também um foil e a água ao passar por eles criam uma força como na vela, como numa asa de avião, que podemos decompor também nos eixos X Y e Z.

A componente no eixo Y desta força submersa interage com a componente Y da força na vela gerando um momento binário, e de acordo com a posição relativa dela com o CV, elas giram o barco ou para a direita ou para a esquerda. Além disso é graças a componente Y da força submersa que o barco pode velejar contra o vento pois numa situação de equilíbrio ela é igual e contrária a componente Y da força da vela que tende a levar o veleiro na direção do vento. A quilha só existe no barco a vela para gerar esta força. Mas ela é apenas uma componente da força que é aplicada na quilha e o gol ao projetarmos uma quilha é fazermos a quilha que forneça a maior componente Y com o mínimo de área submersa, que causa a forca de atrito que diminui a velocidade do barco.

O balanço é então o estudo da posição relativa entre o Centro de Gravidade da Vela (CV) e o Centro de Gravidade da Área Lateral do casco (CLC).

O CLC pode variar pela mudança da posição longitudinal da quilha, uma vez que a área lateral do casco para uma situação de equilibrio numa determinada linha d’água é fixa.

O CV pode mudar levando-se o mastro para frente ou para trás.

No entanto este aparentemente simples estudo da posição relativa entre os dois centros não é muito fácil pois ao ficar em banda pela ação da força na vela, a área lateral do casco muda de forma e portanto o centro de gravidade da área muda de posição também, além disto a posição do mastro influencia o Momento Longitudinal Vertical. Nos barcos em escala natural não se tem muita influência deste momento mas eu percebi que no IOM tem e muito, fazendo com que o barco enfuce a proa na água ou levante a proa.

Se vocês repararem nas fotos da primeira velejada do Xique-Xique verão que o meu mastro está bem para trás, o máximo que eu julgava necessário para que este momento causado pela força na vela e pela força no casco fosse tal que eu tivesse uma pequena tendência a orçar e não precisasse atuar com o leme muito virado tentado contrabalançar este momento.

O mastro na foto está bem pra trás

Na realidade o leme entra como um equilibrador deste momento gerado pela força na vela e a força no casco gerando outro momento que interage com ele.

Na primeira velejada com o X-X eu notei que a vela 3 tinha uma tendência a entrar na orça maior que eu queria mas não chegava a comprometer a dirigibilidade, no entanto, quando eu coloquei a vela 1 e  o vento aumentava um pouquinho o X-X entrava direto na orça e o leme não dava conta em mantê-lo no rumo que eu queria.

Mais um complicador no IOM, o centro vélico não muda só quando chegamos o mastro mais para frente ou para trás, muda também quando mudamos a mastreação. É lógico, velas diferentes, CV diferentes.

Assim temos que fazer o balanço do IOM com três velames diferentes, temos que acertar a posição do mastro para cada velame. E o pior, de acordo com a velocidade do vento o CLC muda, o CV também muda quando passamos da orça para través, porque as velas ficam com aberturas diferentes.

Na prática como um IOM é uma miniatura, podemos fazer este trabalho sem muito conhecimento matemático.

Precisamos velejar, velejar e velejar com cada mastro e marcar a melhor posição para cada um deles.

Em cada velejada mudar a posição do mastro para frente ou para trás, ver como fica a resposta do leme o trim longitudinal e a velocidade do barco. Chegando a um ótimo, guardar as posições. Isto para cada uma das três mastreações.

Dependendo do trim você talvez tenha que mexer na posição da quilha, do bulbo e até dos equipamentos de bordo devido a uma mudança do centro de gravidade do barco motivado pela mudança da posição da quilha.

Um trabalho árduo. Pode ser que o balanço chegue rápido mas pode demorar bastante.

Para fazer um bom balanço é preciso entender bem este mecanismo e velejar, velejar e velejar, naturalmente mudando a posição do mastro e as vezes da quilha e do próprio CG do barco.

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Noções de Hidrodinâmica

06/12/2009

Estudando um corpo se movendo num fluido, por exemplo, água ou ar verificou-se que dois tipos de forças surgem. Uma força devido à inércia do fluido e outra devido à viscosidade do fluido.

Inércia é a propriedade do corpo em manter seu estado de movimento (ou parado ou em movimento).  A inércia do corpo é medida por sua massa. Assim massa de um corpo é a medida da inércia desse corpo. No caso de barcos se deslocando na água o barco tem que ceder energia a água para ela se deslocar e dar passagem.

Viscosidade é a resistência do fluido em ser deformado por força de cisalhamento. A viscosidade é a responsável pelo atrito da água com o casco.

Quem começou a estudar os fluidos, com certa notoriedade foi Reynolds, quando estudava a passagem de fluidos em tubos. Em seus experimentos ele viu que de acordo com a velocidade do fluido o seu escoamento podia ser laminar ou turbulento. Laminar – quando a certa distância da parede do tubo o fluido tinha velocidades iguais, variando de acordo com suas distâncias ás paredes.  Turbulento – quando não havia esta uniformidade de velocidades dentro do tubo.

Reynolds em seu estudo chegou a uma fórmula (1883) que quantificava este comportamento. Assim se ele soubesse a velocidade do fluido e o diâmetro do tubo ele saberia se o escoamento do fluído seria laminar ou turbulento. Esta fórmula passou a ser conhecida então como número de Reynolds.

Na realidade a fórmula de Reynolds  representa matematicamente a relação entre as duas forças presentes no fluido  em movimento – a força inercial e a força viscosa.

A fórmula ou número de Reynolds é a seguinte:

Re = ρVL / µ       onde     µ – viscosidade do fluido         Ns/m2 = kg/ms

ρ – densidade do fluido               kg/m3

V – velocidade do fluido           m/s

L – dimensão característica do corpo    m

No estudo de embarcações temos para L :

Casco – O comprimento da linha d’água, usa-se também 0,7 * comprimento da linha d’água.

Quilha – A corda média. A largura da quilha no ponto médio entre o casco e a parte mais baixa da quilha.

Bulbo – O comprimento do bulbo

Para uma chapa plana em movimento na água a partir de Re = 5 * 105 o escoamento passa de laminar para turbulento.

No escoamento laminar as forças viscosas são predominantes e o escoamento é caracterizado por ser suave, sem turbulências, vórtices, etc.

No turbulento as forças de inércia são predominantes e há o aparecimento de vórtices e se caracteriza por total falta de estabilidade do fluído.

Para a água:

µ = 1,03*10-3 Ns/m2

ρ  = 103 kg/m3

Qual será o Re de um IOM?  Vejamos

V = 2,32 nós (V Max) = 4,2 km/h = 1,17 m/s

L = 1 m

Re = 103 * 1,17 * 1 / 1.03 * 10-3 = 1,13 * 106

E o Re de um RG 65 ?

V máx = 1,34  *  √  (Comprimento da linha d’água em m / 0.3048)

V = 1,34  *  √ 0,65 / 0.3048)

Vmáx = 1,96 nós  =  3,5 km/h  = 0,98 m/s

Re = 103 *0,98 * o,65/ 1.03 * 10-3 =  6,18 * 105

Mais laminar ainda que o IOM

Por ser uma razão entre duas forças, Re não tem unidade – é adimensional.

Esse valor esta numa faixa de transição entre laminar e turbulento.

Vejamos um barco com 10 m de linha d’água:

L = 10 m

V max = 7,7 nós = 13,86 km/h = 3,85  m/s

Re = 103 * 3,85 * 10 / 1,03 * 10-3 = 3,74 * 107

Que corresponde a um regime um pouco mais turbulento.

Daí podemos ver que se o IOM for uma escala de 1/10 exata, de um veleiro de 10 m de linha d’água, é impossível fazermos um teste em tanque de prova do IOM representando o barco real, pois o IOM já está em sua velocidade limite, pela formação de ondas que faz. Assim sendo não há como puxar o modelo para que atinja uma velocidade maior, para que seus números de Reynolds fiquem iguais, ou seja, que o escoamento de água ao longo do IOM seja igual ao escoamento do barco real.

Essa impossibilidade foi estudada por Willian Froude. Além de descobrir a resistência ao avanço devido a formação de ondas provocada pela embarcação, ele conseguiu fazer um método para fazer com que um modelo em escala reduzida pudesse representar a embarcação real.

Froude descobriu uma fórmula, que leva seu nome, que caracteriza uma relação entre as forças de inércia e as forças gravitacionais, a semelhança da fórmula de Reynolds.

O número de Froude ficou estabelecido como F = V / √gL      onde

V – velocidade da embarcação

g – aceleração da gravidade

L – comprimento da linha d’água

Ele conseguiu descobrir que se o modelo fosse rebocado com uma velocidade tal que a embarcação e o modelo tivesse o mesmo número de Froude o modelo poderia representar a embarcação real a menos da resistência de atrito, que é ligada ao número de Reynolds.

Então o método de se extrapolar os resultados do modelo para a embarcação real ficou estabelecido como:

Puxa-se o modelo com um dinamômetro (mede força) com o número de Froude idêntico a embarcação real.  Esta força medida é a resistência sofrida pelo modelo, é a soma de todas as forças envolvidas, inercial, viscosa e gravitacional.

Calcula-se por processo matemático a parcela devido ao atrito. Retira-se esse valor da força medida no dinamômetro, o que sobra é a resistência que ele chamou residual.

Por processo matemático extrapolam-se os valores obtidos para a embarcação real.

Graças à hidrodinâmica o estudo das embarcações vem evoluindo ao longo do tempo.

Como consequência dessa desigualdade de escoamento entre embarcações muito pequenas (modelos) e embarcações reais é necessário muito cuidado ao se extrapolar conclusões que envolvam escoamento de fluido. Graham Bantock recorrendo a estudos sobre a hidrodinâmica de fluídos chegou à conclusão de que a quilha de um IOM deveria ter uma razão entre a espessura do foil da quilha para sua corda de 6% (0,06) ao contrário dos 15 %  (0,15) normalmente adotados para as embarcações reais e o bulbo deveria ter uma relação diâmetro – comprimento em torno de 10 ao invés dos usuais 5.

30/12/2010

Abaixo temos os dados gerais para fazermos os foils 6% para uma quilha IOM.

Para uma dada seção horizontal da quilha é só pegarmos o seu comprimento, que será a corda da seção e multiplicar pelo valor X % of chord e  Y % of chord (+ or -)  que será as coordenadas x,y de cada ponto do foil. O valor positivo de Y se refere a um lado da linha de centro da quilha e o valor negativo de Y do outro lado, desenhando-se assim um foil simétrico em relação a linha de centro da quilha.

NACA 63-006 ordinates

Nose radius 0.287 % of chord

X % of chord                  Y % of chord (+ or -)

0,000                                            0,000
0,500                                             0,503
0,750                                              0,609
1,250                                               0,771
2,500                                              1,057
5,000                                              1,462
7,500                                               1,766
10,000                                            2,010
15,000                                            2,386
20,000                                           2,656
25,000                                            2,841
30,000                                            2,954
35,000                                            3,000
40,000                                            2,971
45,000                                            2,877
50,000                                            2,723
55,000                                            2,517
60,000                                            2,267
65,000                                             1,982
70,000                                             1,670
75,000                                              1,342
80,000                                             1,008
85,000                                              0,683
90,000                                              0,383
95,000                                              0,138
100,000                                            0,000

NACA 63 0006

NACA 0006 ordinates

Nose radius 0.4 % of chord

X % of chord                     Y % of chord (+ or -)

0,000                                                 0,000
0,500                                                  0,947
1,250                                                    1,307
2,500                                                   1,777
5,000                                                   2,100
7,500                                                    2,341
10,000                                                 2,673
13,000                                                  2,869
20,000                                                 2,971
30,000                                                 3,001
40,000                                                 2,902
50,000                                                 2,647
60,000                                                 2,282
70,000                                                  1,832
80,000                                                  1,312
90,000                                                  0,724
95,000                                                  0,403
100,000                                                0,063

NACA 0006

O NACA 63 0006 é mais esbelto que o NACA 0006. O grande problema se resume a conseguir fazer um molde com dimensões tão pequenas, uma vez que uma corda de uma quilha de IOM varia entre 14 cm e 4 cm, o que dá uma espessura para a quilha entre 8 mm e 2,4 mm.

No momento para mim, uma quilha de IOM deve ter seção trapezoidal com o bordo de ataque inclinado de 15 graus para ré (sweepback angle) sendo o lado maior (no casco) com 13,5 cm o lado menor (no bulbo) com 5,4 cm e altura de 34 cm, o bordo de fuga na vertical e seções NACA 0006.

Quilha IOM

A margem inferior de 3 cm é para fixar o bulbo. O bulbo pode ser o abaixo se sua quilha pesar menos de 200g. Este bulbo tem um diâmetro de 3,4 cm e esta margem de 3 cm pode ser modificada dependendo de como você vai fixar o bulbo na quilha.

O comprimento de 34 cm foi escolhido imaginando-se um calado para o casco de 6 cm, o bulbo com 4 mm passando para baixo da quilha e 1,6 cm como margem de segurança e para inclinar o bulbo em 3 graus para cima para evitar o arrasto devido ao momento vertical longitudinal, perfazendo um total de 420 mm permitido como máximo pela regra.

Porque inclinar o bubo?

Sempre existe um momento vertical longitudinal atuando que tende a fazer o casco a ficar com trim pela proa de mais ou menos 3 graus, assim se inclinarmos para cima o bulbo de 3 graus a resistência ao avanço será bem menor pois o bulbo cortará a água na horizontal.

Naturalmente estas medidas devem ser adaptadas ao projeto mas basicamente acredito que seja um bom conjunto quilha/bulbo.

O bulbo :

O software Bulb Calculator é sensacional, você da como entrada o peso e o tipo de perfil do folio e ele calcula a geometria do bulbo. Na coluna da direita em SOFTWARES você pega o link. O software é free. Abaixo vemos o resultado dado pelo software:

Foil Type:    00XX
Height/Length Ratio:    10,00%
Width/Height Ratio:    100,00%
Length (cm):    36,10
Centre (cm):    13,25
Projected Weight (kg):    2,3000
Volume (cm3):    203,5436
Wetted Surface (cm2):    280,5150

Position        X          Height Max        Height Min        Width
1                     0,00             0,00                    0,00                 0,00
2                    5,16               1,59                     -1,59                  1,59
3                    10,31             1,80                     -1,80                1,80
4                    15,47              1,71                      -1,71                  1,71
5                    20,63             1,44                    -1,44                  1,44
6                     25,79             1,06                    -1,06                 1,06
7                      30,94            0,59                    -0,59                0,59
8                     36,10             0,04                    -0,04               0,04

Bulbo 1:10 2,3 kg

Os fabricantes com mais recurso fazem seus moldes em blocos de alumínio cortados em máquinas de controle numérico, mas para nós amadores é uma tarefa bem interessante, de paciência, se fazer um modelo de uma quilha e seu respectivo molde com estas características.

A quilha que sugiro é muito parecida com a da Sailsetc, o que não é novidade, pois Mr Bantock tem o fraternal hábito de divulgar seus conhecimentos e muito do que sei de IOM se deve a ele já que li muitos de seus artigos em revistas e informações da Sailsetc divulgadas na internet. Como comparação aí vai a quilha da Sailsetc para IOM        http://www.sailsetc.com/parfin/370D.HTM :

 

Fin, 6% t/c
 
Ref. Details Price
370d 470 mm length x 135 mm chord at top x 75 mm chord at bottom, with lower 50 mm parallel, fitted with internal structure, with edges fully finished 154.00
 

 

©2002-2008 SAILSetc

O bulbo da Sailsetc não tem muita informação mais acredito que a relação diâmetro/comprimento esteja perto de 1/10        http://www.sailsetc.com/parbulb/200-024.HTM :

 

Ballast, bulb, 2.4 kg
 
Ref. Details Price
200-024 To suit IOM, with slot, cast in precision mould, centre axis brass rod, cast state 47.50
 

 

©2002-2008 SAILSetc

Interessante aqui,ver que a quilha, ao usarmos o bulbo da Sailsetc, não deverá ter seu peso com mais de 100 gramas se não, ultrapassará o limite de 2,5 kg estabelecido pela regra IOM

O mundo será muito melhor se todos compartilharem seus conhecimentos, sei que muitos podem achar isto uma utopia, mas é a pura verdade e é extremamente gratificante, pelo menos para mim.

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23/02/2010

Centro de Gravidade

Podemos ter uma noção de centro de gravidade olhando uma balança de pratos, aquela antiga, onde você coloca pesos conhecidos, como 110 g, 500 g etc e no outro você vai adicionando a mercadoria a ser pesada até que os pratos fiquem no mesmo nível, nível este  que é representado por um ponteiro vertical que fica numa trave que liga os dois pratos. Quando o ponteiro chega num determinado ponto os dois pesos, um em cada prato são iguais. A balança, também usa o mesmo principio da gangorra. Quando os pesos são iguais a gangorra fica na horizontal.

O Centro de Gravidade – CG – do sistema é o ponto onde o  os pratos e a gangorra ficam na horizontal, ficam em equilíbrio.

Então o CG é o ponto onde o peso de um lado é igual ao peso do outro. Normalmente associamos CG com pesos, no entanto áreas e volumes tem também seu CG, e nestes casos o CG de área é o ponto onde a área de um lado é igual a área do outro e o CG de volume é o ponto onde o volume de um lado é igual ao volume do outro lado.

Para acharmos o CG de um casco podemos imaginá-lo como uma gangorra. Pegamos uma vareta de 1 cm x 1 cm e coloco o casco em cima dela e vou chegando ele para lá e para cá até ele ficar em equilíbrio. Quando eu consigo fazê-lo ficar equilibrado o CG do casco está em cima da vareta.

A vareta e o casco

Aqui o casco em cima da vareta mas tem mais peso a direita da vareta do que a esquerda e o casco não está equilibrado na horizontal.

Aqui tem mais peso á esquerda e o casco não está equilibrado.

O casco equilibrado, nenhuma ponta encosta na mesa, o peso do lado direito é igual ao peso do lado esquerdo, ou seja o CG (dos peso) do casco está exatamente em cima da vareta.

Com um esquadro transfiro a posição da popa para a mesa

Meço do ponto marcado na mesa ao meio da vareta

E leio 45,5 cm

Qual a precisão desta medida? Eu sei que o CG está em cima da vareta, mas não sei precisamente onde. Se eu escolho medir a distância no meio da vareta o meu erro maior será 0,5 cm e que na maioria dos casos será na realidade bem menos que isso. É uma boa medida do CG do casco. Assim posso dizer que o CG do meu casco está à 45,5 cm da popa ou mais tecnicamente,  45,5 +- 0,5 cm.

Muitas vezes o casco não tem um fundo tão plano como o da figura e fica difícil colocá-lo em equilíbrio, aí você vai ter que estimar onde ele está. Põe ele mais para lá, mais para cá e tenta sentir a posição onde ele tenta ficar em equilíbrio. Se o convés for plano, apoie o convés na vareta:

Aqui temos um casco de RG 65 bem redondo, mas o convés tem uma superfície que dá para ficar em equilíbrio.

Eu segurei na mão para não ter que aumentar a altura ou o comprimento da vareta, e não está na horizontal porque eu não coloquei a câmera na horizontal. Assobiando e chupando cana.

E o casco todo pronto, como fazer a medição do CG? Fácil:

Pego um pedaço de madeira de 1cm x 15 cm, peguei umas latinhas para escorar ele na vertical e coloquei o Xique-Xique 01 em cima. A direita da madeira tem o mesmo peso da esquerda então o CG está exatamente em cima desta linha delimitada pelo comprimento da madeira. Esta linha nos dá a posição vertical do CG.

Marcando a linha da madeira com uma varetinha. O CG está nessa linha.

Marcando agora a posição longitudinal do CG. Coloco a madeirinha a 90 graus e marco a linha da madeira com a vareta. Nesta linha está a posição longitudinal do CG.

As duas varetinhas na posição que marca as duas posições do CG, longitudinal e vertical. A interseção é o CG do barco completo, menos o velame.

A posição do CG do barco marcada com um quadrado. O Xique-Xique 01 agora é peça de laboratório.

E este trabalho todo para saber onde fica o CG do barco serve para quê?

Quando o projetista desenha um barco ele o faz com certos parâmetros que ele sabe que podem levar o barco a um bom desempenho. Os principais parâmetros são:

CG da área de linha d’água – conhecido como Centro de Flutuação ou CF, em inglês Flottation Center

CG longitudinal do volume imerso do casco ou posição longitudinal do Centro de Empucho, LCB, do inglês Longitudinal Center of Buoyance. O Centro de Empuxo é onde a resultante das forças da pressão da água, que empurra o casco para cima, fica aplicada. Coincide com o CG do volume imerso do casco.

Coeficiente prismático ou Cp, em inglês Prismatic Coefficient

Área molhada ou Superfície Molhada, em inglês, Wetted Surface.

Então para que o barco fique exatamente na linha d’água de projeto, para que o barco navegue nas condições que o projetista estabeleceu, é necessário que a posição longitudinal do CG do casco fique exatamente na mesma posição da posição longitudinal do CG do  volume imerso ou Centro de Empuxo que o projetista estabeleceu. Além disto é necessário que o peso do casco seja igual ao peso da água contida dentro do volume imerso, ou seja, que o peso final do barco seja igual ao peso estabelecido pelo projetista.

Se o CG do casco ficar á frente do CG do Volume ou Centro de Empuxo o barco vai afundar a proa e se ficar atrás vai afundar a popa, em relação a linha d’água que o projetista traçou.

E a posição vertical do CG, influi em quê?

Na estabilidade.

Quanto mais baixo o CG mais forte fica o momento restaurador, aquele que se contrapõe a força na vela, que tende a inclinar lateralmente o barco. E o barco que se inclinar menos ao mesmo vento vai ter uma força propulsora maior.

Então o gol do CG do barco é:

1 – Ficar na mesma vertical do Centro de Empuxo, que é o CG do volume imerso.

2 – Ficar o mais baixo possível.

Então qual o gol que se deve perseguir no IOM e no RG 65 ?

1 – Fazer o casco o mais leve possível.

2 – Fazer o bulbo o mais pesado possível no IOM sendo que a quilha e o bulbo devem ficar com 2,5 kg e este fique o mais baixo possível dentro do calado máximo permitido de 42,0 cm, de tal modo que a soma de todos os pesos dê 4,0 kg  .

O RG 65 não tem uma regra que determine o peso mínimo ou o calado máximo, aí a liberdade é maior ainda.

Neste caso para cada velocidade do vento vai ter uma altura máxima ideal da quilha com um peso ideal para o bulbo.

Em ventos fracos você pode usar um bulbo mais leve, ficando então o peso total menor e uma altura de quilha tal que sua área molhada não gere mais atrito que o ganho obtido pelo menor peso e que seja o suficiente para ter um bom ângulo de banda.

Maior a quilha, maior a área molhada, mais resistência de atrito, menor velocidade, mais estabilidade ou seja, menor ângulo de inclinação transversal (menor banda).

Maior peso, maior resistência, menor velocidade, menor ângulo de banda.

Menor ângulo de banda, maior a força propulsora.

Então são três os compromissos no RG 65 ligado ao CG – Peso, área molhada da quilha e estabilidade.

Ou se calcula todas as possibilidades, o que pode ser feito, ou então testes e mais testes na água.

Se tem uma liberdade, logo complexidade, muito maior no projeto do RG 65 do que no do IOM.

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25/02/2010

Momento Vertical Longitudinal do IOM

Vejamos as forças que atuam no conjunto A de velas:

Para o conjunto A de velas adotei para a buja 0,24 m2 e para a grande 0,28 m2 perfazendo um total de 0, 52 m2 e calculei a força que o vento atua na vela. Naturalmente esses valores são para o vento pela popa.

  VELA                        
              x CG y CG          
    Área da buja   0,24 m2   0,13 0,42          
    Área da mestra   0,28 m2   0,15 0,49          
    Total   0,52 m2                
        5,62 ft2                
                           
      x y                  
                           
    CG da vela 0,02 0,46 m
Referências para x e y = mastro e retranca
             
                           

 

  Veloc vento     Força kg  

 

  1   0,01 kg
  2 nós   0,04 kg
  3 nós   0,1 kg
  4 nós   0,18 kg
  5 nós   0,27 kg
  6 nós   0,4 kg
  7 nós   0,54 kg
  8 nós   0,7 kg
  9 nós   0,89 kg
  10 nós   1,1 kg
  11 nós   1,33 kg
  12 nós   1,58 kg
  13 nós   1,86 kg
  14 nós   2,15 kg
  15 nós   2,47 kg
  16 nós   2,81 kg
  17 nós   3,18 kg
  18 nós   3,56 kg
  19 nós   3,97 kg
  20 nós   4,4 kg

Estas forças atuam no CG da área velica que chamamos de  CV.

Imaginando-se que o barco seja de convés contínuo plano e a retranca esteja a 6 cm = 0,06 m de altura do convés e que o convés fique a 7 cm = 0,07 m da linha d’água, temos para o CV:  CGx = 2 cm a ré do mastro, CGy = 0,46 + 0,06 + 0,07 = 0,59 cm acima da linha dágua

O Momento Longitudinal Vertical , aquele que enfuça a proa na água, é o produto da força na vela vezes a menor distância da linha de ação da força ao CF Centro de Flutuação que é o CG da área da linha d’água. Essa distância é  0,59 m . Podemos calcular então o Momento Vertical Longitudinal que o vento impõe ao barco para cada velocidade do vento e descobrir quantos centímetros o LCB, Centro de  EmpuxoLongitudinal vai ter que se deslocar para frente para equilibrar este Momento:

CLIQUE NAS FIGURAS PARA VER MELHOR

Distância do CV ao CF na vertical     0,59 m          
                   
Deslocamento     4,00 kg          
                   
Veloc vento     Força kg   Mom Vert Long   Deslocamento do LCB para vante     D    
                   
1   0,0110 kg 0,0065 kg.m 0,0016 m  
2 nós   0,0440 kg 0,0259 kg.m 0,0065 m  
3 nós   0,0990 kg 0,0584 kg.m 0,0146 m  
4 nós   0,1759 kg 0,1038 kg.m 0,0259 m  
5 nós   0,2749 kg 0,1622 kg.m 0,0405 m  
6 nós   0,3958 kg 0,2335 kg.m 0,0584 m  
7 nós   0,5387 kg 0,3179 kg.m 0,0795 m  
8 nós   0,7037 kg 0,4152 kg.m 0,1038 m  
9 nós   0,8906 kg 0,5254 kg.m 0,1314 m  
10 nós   1,0995 kg 0,6487 kg.m 0,1622 m  
11 nós   1,3303 kg 0,7849 kg.m 0,1962 m  
12 nós   1,5832 kg 0,9341 kg.m 0,2335 m  
13 nós   1,8581 kg 1,0963 kg.m 0,2741 m  
14 nós   2,1549 kg 1,2714 kg.m 0,3179 m  
15 nós   2,4738 kg 1,4595 kg.m 0,3649 m  
16 nós   2,8146 kg 1,6606 kg.m 0,4152 m  
17 nós   3,1774 kg 1,8747 kg.m 0,4687 m  
18 nós   3,5622 kg 2,1017 kg.m 0,5254 m  
19 nós   3,9690 kg 2,3417 kg.m 0,5854 m  
20 nós   4,3978 kg 2,5947 kg.m 0,6487 m  

Calculamos então o quanto o centro de empuxo tem que ir para a frente para que o barco pare de afundar. Para que serve isso?

Por exemplo:

Imaginemos que eu queira projetar o barco para que com o vento a 10 nós ocorra um trim máximo de 3 graus (Como exemplo).

Pela tabela vemos que para equilibrar o trim causado por um vento de 10 nós é necessário que o centro de empuxo avance 0,1622 m.

Na hora que eu estiver definindo no projeto, as formas do casco, eu vou checando as formas que eu desenhei verificando se estas formas, com um trim de 3 graus e com o deslocamento de 4 kg, o Centro de Empuxo fica deslocado no sentido longitudinal, de 0,1622 m para vante. Por isso a parte de vante destes barcos tem que ser bojuda, as seções transversais tem que abrir acima da linha d’água para que quando ele começar a afundar a proa eu tenha volume suficiente para o LCB  alcançar rápido estes valores. Mas tem que ser de tal forma que esse volume não mude muito os parâmetros principais do casco como Cp, área molhada, CF, etc.

Simples assim. Agora, se não for feito com computador é de lascar o trabalho. Com computador é mole.

A mesma coisa se pode fazer para a banda (inclinação transversal). Que veremos mais para a frente….

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16/05/2010

Curva de áreas seccionais

A Curva de Áreas Seccionais representa a distribuição de cada área imersa das seções transversais do casco ao longo do comprimento. A importância dela é que dispondo da curva podemos calcular o Volume imerso e o LCB, alem de sua forma refletir o Cp do casco. Curva de áreas mais esparramada ao longo do comprimento significa um Cp alto e curva bem elevada no centro do comprimento, mais triangular significa um Cp baixo.

Para termos uma primeira noção das aptidões de um barco temos sempre que pensar em:  Cp – Área molhada – LCB – Estabilidade.

Se pensarmos num cilindro, sem proa e popa a curva das áreas das seções ou curva de áreas seccionais seria:

Curva de áreas seccionais de um cilindro

Todas as áreas das seções transversais seriam iguais e a nossa curva de áreas transversais passaria de curva para uma reta paralela a linha de base cuja altura seria igual a área da seção transversal imersa.

Porque as áreas das seções teriam 0,004 m² de área?

Sabemos que o volume imerso do casco é numéricamente igual a área desta figura, que por ser um retângulo é:  Área do retângulo = Base * altura.

Como por regra o comprimento do IOM é 1 m, logo para que o volume seja igual a 0,004 m³ a área de cada seção tem que ser 0,004m² para que:

Volume imerso = área da figura = base * altura = 0,004 m² * 1m = 0,004 m³

E qual seria o Cp ?

Cp = Volume / ASM * Lwl

Cp = 0,004 m³ / 0,004 m² * 1 m = 1

Cp = 1

O que é inaceitável para barcos de deslocamento que andam a velocidades baixas como os nossos. Acho que um Cp para nossos barcos deve ser no máximo Cp = 0,60

Outro aspecto é que a boca de um barco cilíndrico seria bem menor que a boca usual de nossos barcos e isso quer dizer menor estabilidade transversal. Também não é bom.

Para a superfície molhada desconfio que um cilindro teria menos superfície molhada que nossos barcos.

As lanchas que andam a altas velocidades e ṕor isso precisam de um Cp alto, acima de 0,70, tem para curvas de áreas seccionais  algo parecido com esta curva do cilindro mas como ela afina na proa a partir de uma seção na proa a curva de áreas seccionais começam a diminuir e terminam em zero na proa para que a parte da frente do casco seja em forma de cunha para poder cortar a água. E o casco não é cilíndrico nas lanchas porque elas saltam nas ondas e precisam ter o fundo em V para amortecer o choque, se o fundo fosse cilíndrico o impacto seria extremamente desconfortável.

Bom, vejamos agora o caso do veleiro cilíndrico com popa e proa.

Chamamos de corpo paralelo de uma embarcação o trecho em que as seções transversais são absolutamente iguais. No cilindro aí de cima vemos que o corpo paralelo é total porque no cilindro todas as seções transversais são iguais. Já aqui vemos que as seções de proa e popa não são iguais as do corpo paralelo, elas vão diminuindo até zero.

Curva de áreas seccionais de um corpo cilíndrico com proa e popa

No entanto o Cp deste casco continua alto, acima de 0,60, porque o volume é muito distribuído ao longo do comprimento. Isso significa ainda uma boca pequena o que é ruim para a estabilidade. Podemos ver pelas curvas de áreas seccionais do Xique-Xique e Jegue que a medida que vamos aumentando o Cp a curva vai ficando com menos altura, logo menor área da seção mestra, e mais gordinha, distribuindo mais o volume ao longo do casco, mas tem um limite, que seria imposto para um Cp máximo admissível que eu acredito estar na faixa de Cp = 0,60.

Assim este limite do Cp em 0,60 delimita o corpo paralelo e se houver corpo paralelo a boca será bem menor ficando a estabilidade diminuida. A manutenção das características do casco quando inclinado, o que seria fácil para um grande corpo cilíndrico, já fica um pouquinho mais difícil nos nossos cascos, e só na tentativa e erro, mudando o casco e se refazendo os cálculos, vamos chegar a um bom termo.

Naturalmente é muito difícil manter todos os parâmetros inclinados iguais ao a 0 graus, mas pelo menos próximos. Se o LCB mudar, que seja sempre para vante, para que o trim fique pela popa desde que não seja demasiado como por exemplo enterrar 2 ou 3 cm de popa.  O aumento da área molhada é sempre prejudicial, aumenta a resistência de atrito. O Cp se modificar muito vai resultar em acréscimo de resistência de onda a não ser que a mudança seja compatível com a velocidade inclinado.

O IOM não precisa de muito vento para atingir a velocidade máxima, nem a 0 graus nem inclinado, ele tem uma boa área velica, assim, não será nos ventos fortes que sentiremos a diferença, pois neste caso a potência propulsora é em excesso e barcos não tão bem projetados tem um comportamento semelhante ao bem projetado, desde que não sofram com a imersão da proa, ou seja, tenham uma boa quantidade de volume avante que permita o LCB ir rápido para vante. Será nos ventos fracos e médios perto do limiar da velocidade máxima, aí o barco bem projetado se sobressairá.

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19/05/2010

Dimensionamento do casco

Uma das primeiras dúvidas que tive quando comecei a fazer o IOM era o dimensionamento das camadas de fibra e seus pesos, tanto no casco como convés, leme e quilha. O site : http://duck.sbmyc.com/hull_construction.html traz uma referência espetacular sobre o assunto. Ele fez uma pesquisa entre os mais famosos construtores de IOM sobre o assunto e o resultado eu resumo aqui:

Barco = Chinook e Celebration

Construtor = Bob Sterne

Usa resina poliéster no casco, tecido woven cloth de 6 oz e 4 oz

No convés sanduíche de balsa 1/16 ” e woven glass nos dois lados com poliéster em vacuum bag.

Quilha em carbono com reforços verticais com poliéster, miolo de balsa.

Leme em fibra de vidro em woven glass e miolo de balsa em vacuum bag.

Barco = Disco

Construtor = Brad Gibson

Usa no casco resina  epóxi da West System com fibra de vidro de 2.5 oz E glass mais 2 camadas de 3.8 oz satin wave glass. Curado a 50 graus Celsius por 6 horas. Não usa gel coat e o acabamento é em 2 demãos de poliuretano.

Barco = Drumbeat

Construtor – Ian Maclennan

Usa resina epóxi no casco, com 2 camadas de 195 gm (5.8 oz) satin weave glass.

Quilha e leme com carbono unidirecional.

Vacuum bag e cura em forno

Barco = Ikon

Construtor = Grahan Bantock

Usa resina epoxi, no casco usa fibra de vidro E, twill e plain weave  em 2 camadas de 165 gm (4,9 oz).

Quilha e leme de carbono prensados.

Acesse a página acima que mais construtores dão sua experiência no assunto.

Para passar de oz para g/m² multiplique por 33,6361.

Para  passar de g/m² para oz multiplique por 0,02973


 Estes últimos dados foram encontrados em http://frediom.wordpress.com/projeto/, sendo necessário informar que dentre todo o material de pesquisa que encontrei, este parece ser o mais útil, esclarecedor e completo. Parabéns Fred