Estudo sobre o comportamento dinâmico do sistema de propulsão de uma embarcação

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento dinâmico do sistema propulsivo de embarcações, bem como procedimentos de análise utilizados no estudo das linhas de eixo. As vibrações percebidas na estrutura do casco, em sua grande maioria, são originárias dos componentes do sistema propulsivo. Entre eles, destaca-se o sistema de linha de eixo que transfere a carga de empuxo para o mancal de escora. A existência de forças periódicas com frequências próximas as frequências naturais da linha de eixo podem originar níveis de vibrações indesejadas, que reduzem a eficiência do sistema, causam ruído e desconforto, além de reduzirem a vida útil, levando inclusive ao colapso estrutural. No trabalho são apresentados e reproduzidos quatro estudos de caso de embarcações de grande e médio porte. Os estudos realizados incluem modelos analíticos e numéricos, bem como a análise de vibração axial e transversal. Os resultados obtidos para os 4 estudos foram consistentes. No entanto, observou-se que em 3 dos estudos, a ausência de informações completas e precisas sobre as características do sistema impossibilitou a obtenção de resultados exatos. Verificou-se também a importância de dados experimentais para a calibração dos modelos numéricos, bem como a necessidade da modelagem de parte do casco para a correta determinação da rigidez dos apoios. Por fim, observou-se que mesmo modelos simplificados, quando realizados nas fases iniciais do projeto, podem evitar problemas futuros, reduzindo o retrabalho e/ou evitando problemas operacionais após a construção.

This work presents a study on the dynamic behavior of the propulsive system of vessels, as well as analysis procedures used in the study of the axis lines. The vibrations perceived in the structure of the hull, for the most part, originate from the components of the propulsive system. Among them, stands out the axis line system that transfers the thrust load to the heel bearing. The existence of periodic forces with frequencies close to the natural frequencies of the axis line can cause undesired levels of vibrations, which reduce the efficiency of the system, cause noise and discomfort, and reduce the service life, leading to structural collapse. In the paper four case studies of large and medium-sized vessels are presented and reproduced. Studies include analytical and numerical models as well as axial and transverse vibration analysis. The results obtained for the 4 studies were consistent. However, it was observed that in 3 of the studies, the absence of complete and accurate information about the characteristics of the system made it impossible to obtain accurate results. It was also verified the importance of experimental data for the calibration of the numerical models, as well as the necessity of the modeling of part of the hull for the correct determination of the rigidity of the supports. Finally, it was observed that even simplified models, when performed in the initial phases of the project, can avoid future problems, reducing rework and / or avoiding operational problems after construction.