Avaliação da deflexão da estrutura terciária no comportamento estrutural de uma embarcação de alta velocidade

Abstract

O cenário de competitividade de um mundo globalizado reflete a crescente exigência de embarcações de maior qualidade e eficiência o que vem desafiando engenheiros no sentido de obter uma estrutura robusta, que maximize a resistência e minimize os custos de fabricação. Neste sentido, o presente trabalho propõe o desenvolvimento e análise do comportamento e da eficiência de um novo conceito de arranjo estrutural em uma embarcação de alta velocidade, de forma que a estrutura tenha a deflexão necessária para atender a rigidez da embarcação, sem peso ou espessura adicional. Como exemplo de aplicação da proposta, realizou-se um estudo de caso com uma embarcação de 42 pés para o qual fez-se a aplicação da simulação numérica em Computational Fluid Dynamics (CFD) para obter uma comparação do campo de pressões na parte inferior do casco com os valores obtidos pela norma da Sociedade Classificadora DNV, seguido de uma análise estrutural utilizando Método dos Elementos Finitos, visando determinar a distribuição das tensões ao longo do casco da embarcação. O projeto estrutural e a modelagem em elementos finitos foram desenvolvidos de acordo com a norma da Sociedade Classificadora DNV. Como resultados observou-se que a proposta apresentada possibilitou uma diminuição das cargas e impactos mais elevados sobre o fundo da embarcação, potencialmente reduzindo o desconforto em situações severas de mar, sem comprometer a integridade estrutural.

The competitive context of a globalized world reflects the growing demand for high quality and efficient vessels, which is challenging engineers to develop robust structures that maximizes strength and minimizes manufacturing costs. The present work proposes the development and analysis of the behavior and efficiency of a new concept of structural arrangement in a high speed boat, so that the deflection of the structure meet the rigidity of the boat, without additional weight or thickness. As an application example, a case study was developed with a 42-foot vessel for which the numerical simulation in Computational Fluid Dynamics (CFD) was used to compare the pressure area in the lower part of the hull with the values obtained by the DNV Classification Society standard, followed by a structural analysis using the Finite Element Method, in order to determine the stress distribution along the hull. The structural design and finite element modelling were developed according to the DNV Classification Society standard. As a result, it was noticed that the proposed structural arrangement allowed a decrease of the higher loads and impacts on the bottom of the vessel, potentially reducing the discomfort in severe situations, without undermining the structural integrity.