PROJETO Navio de Manuseio de Âncoras, Reboque e Apoio a Plataformas Offshore (AHTS)

1. PROJETONavio de Manuseio de Âncoras, Reboque e Apoio a Plataformas Offshore(AHTS) TIAGO PALERMO E VICTOR MUANIS PROF: PROTÁSIO DUTRA DISCIPLINA: PROJETO DE SISTEMAS OCEÂNICOS II

2. Tópicos Abordados • CONTEXTO ECONÔMICO • CONTEXTO TÉCNICO: • METODO DE PROJETO • Modelo Matemático de Navio Ótimo: • Sistema Propulsivo • Forma • Sistema Anchor Handling • Compartimentação • Arranjo Geral • Posicionamento Dinâmico • Topologia Estrutural • Referências

3. Contexto Econômico • Mercado de Petróleo em alta • Crescimento dos investimentos na área offshore • Alta nos preços de petróleo • Estímulo a exploração de petróleo em águas cada vez mais profundas

4. Contexto Econômico • Crescimento da Frota de Embarcações de Apoio Marítimo • Exigência de embarcações cada vez mais sofisticadas (equipamentos de ponta) e eficientes.

5. Contexto Econômico • evolução da frota de apoio marítimo Brasileira é resultado do grande número de empresas brasileiras atuando nessa área.

6. Contexto Econômico Rota Atuação no suporte a plataformas offshore na Bacia de Campos e Macaé.

7. Contexto Técnico AHTS- ANCHOR HANDLING TUG SUPPLY • Serviços Principais Operação de reboque Ancoragem Suprimentos • Serviços Secundários Transporte de operários Recuperação de Óleo derramado no Mar Assistência durante o carregamento de navios aliviadores Reboque de objetos ameaçadores (navios, bóias, icebergs, etc.), entre outros.

9. Idéias Iniciais (englobar o objeto de projeto em um contexto técnico ) • Principal Objetivo: Atingir a tração estática desejada(180t). • A preocupação com a Resistência ao avanço (ou seja pensar na forma) em segundo plano • Sistema de Combate a Incêndio capaz de garantir a integridade da embarcação • Eficiente Sistema Anchor Handling. • Propulsores Kaplan capazes de aumentar a tração estática em baixas velocidades. • Posicionamento Dinâmico • Compartimentação que aloque tanques de lama, cimento (silos), salmoura e água doce.

10. Por que contextualizar o objeto de projeto?? • A contextualização do objeto a ser projetado, permite uma maior facilidade na identificação das qualificações essenciais para os elementos funcionais, fazendo com que clareie, obtenha-se uma melhor visualização do método de projeto que se irá adotar.

11. O que é Projetar?? • Projetar não é a resolução de problemas • É a criação de um produto, ou até mesmo a alteração dele, a partir de uma motivação, interesse. • É necessário se ter um método, uma estratégia

12. Método de Projeto Na área naval, o primeiro método usado, foi a Espiral de Evans. • Porém, este método: • Não nos permite identificar o objeto • Não nos dá clareza no entendimento do ato de fazer-refazer

13. Método de Projeto Utilizado Síntese: “chutes balizados” momento de criatividade do projetista elementos funcionais Análise: qualificação dos elementos funcionais expectativas que devem ser atendidas a partir das funcionalidades do objeto. Avaliação: Decisão Verificação do atendimento da Expectativa

14. Método de Projeto Conceito Utilizado: Quality Function Deployment (QFD) 1)Matriz de Referência 3)Matriz de Qualidade 2)Ordenação da Matriz de Referência

15. Matriz de Referência

16. Matriz de Qualidade explicita a intensidade da característica funcional para assegurar a qualidade em questão

17. Estratégia de Projeto - Fluxograma FLUXOGRAMA

18. Síntese Global Navio como um todo Análise Global Quais as expectativas que depois do navio ter sido definido como um todo merecem ser analisadas novamente. Avaliação Global

19. Modelo Matemático de Navio Ótimo • Conceito do Custo Mínimo Total de uma Embarcação AHTS • Taxa de frete = f(potência)  entre 7000 e 10000 BHP e acima de 10000 BHP • Projeto de Engenharia  objetivo é minimizar o custo total do navio. • Receita  facilmente manipulável para viabilizar o projeto • Para atender aos requisitos o navio necessitará de equipamentos específicos para sua operação. Navio ótimo  menor quantidade de aço estrutural Menor Peso + Menor Custo de Processamento

20. Modelo Matemático de Navio Ótimo • Peso Estrutural de Aço – Formulação de Benford com coeficientes atualizados

21. Modelo Matemático de Navio Ótimo • Peso Estrutural de Aço – Formulação de Benford com coeficientes atualizados • Restrições: • Balizadas por Semelhantes de mesma capacidade de Tração Estática • Relação Area de Convés/L*B

22. Estimativa: KG:2/3*D KB:2/3*T DIMENSÕES PRINCIPAIS Modelo Matemático de Navio Ótimo

23. Dimensões Principais L - 82,5m D - 8,00m T - 6,5m B - 18,00m Requisitos do Armador • Bollard Pull 180 ton • Velocidade de Serviço 16 nós

24. Viabilidade Econômica Custos e as Receitas: • Custos de Construção: Equipamentos, Aço, HH • Custos de Operação • Administração • materiais/lubrificantes • manutenção e reparo • seguro • tripulação • Receitas: Taxa de frete >10.000BHP

25. Viabilidade Econômica

26. Sistema Propulsivo - Seleção do Propulsor • Série utilizada: Kaplan operam dentro de tubulões(Kort Nozzles) gera empuxo superior comparados aos propulsores livres em baixas velocidades

27. Seleção do Propulsor Decisão quanto ao passo • Passo Fixo é o mais usado em navios mais barato do que os outros sistemas de propulsão os componentes são de fácil aquisição e manutenção mais restrito do que o de passo controlável • Passo Controlável o passo é controlado a partir do giro das pás do propulsor,possibilitando maior flexibilidade operacional economia de combustível projeto mais complexo custo aproximadamente 50% mais caro do que o de passo fixo

28. Seleção do Propulsor • Se define um propulsor quando se tem: N - rotação do propulsor P/D - razão passo-diâmetro D - diâmetro Z - número de pás Ae/Ao - razão de áreas • Critérios usados : Treq=Tdisponível Critério de Cavitação • Metologia Foram usados 3 gráficos KT KQ J da Série Kaplan : Ka 4-70 D19, Ka 4-70 D24 , Ka 4-70 D37 , e 5 variações de rotação para se ter uma otimização da escolha do propulsor

29. Seleção do Propulsor • Duas análises foram feitas: Condição de BollardPull(Va=0,3m/s) Condição em vel. de serviço(16nós=8,2m/s) • Condição de maior influência na decisão: BollardPull

30. Seleção do Propulsor • Propulsor Pré- Selecionado • Análise dos Resultados razoável eficiência em Vs baixíssima eficiência em BP P/D variando entre 0,7 e 0,9 (passo variável como previsto).

31. Gráfico Kt-Kq-J Série Kaplan

32. Verificação de Cavitação erosão nas pás , provocando mudança no escoamento(alteração do empuxo e torque) • Critério de Burril X

33. Diagrama de Burril

34. Seleção do Propulsor • Propulsor Selecionado Treq=Tdisp (satisfeito) Cavitação (satisfeito)

35. Seleção do Motor • Catálogo da Rolls Royce • Motores que supram 18500BHP

36. Seleção do Motor • Arranjo com 4 motores de média acoplado 2 a cada propulsor 2 B32-406P4080BHP 750RPM 2 B32-408P5433BHP 750RPM

37. Seleção da Caixa Redutora • Razão de redução necessária: 4,6 • Selecionado 2 cx redutoras do tipo: Twin Input-Single Output Reduction Gears modelo TCH 190 cuja redução varia entre 4,5 e 6,25

38. Forma • Atenção especial : na região do propulsor(bi-hélice) popa “escavada” Modelação da Rabeta ou Skeg • Avaliação do Bulbo(Influência na Res.Avanço) • Variação do LCB(Influência na Res.Avanço)

39. Forma Final

40. Resistência ao Avanço • Ferramenta Hull Speed(Maxsurf) através da Planilha Holtrop 84

41. Sistema Anchor Handling • Guinchos de Amarração e Reboque • Guinchos Secundários • Guinchos de Reboque Guindastes

42. COMPARTIMENTAÇÃO • Dimensionamento dos Volume dos Tanques • Compartimentação/Topologia Estrutural • MARPOL e SOLAS • Comprimento da Praça de Máquinas • Costado Duplo • Estudo de Cargas • Plano de Capacidades • Tipos de Carga:

43. Arranjo Geral

44. Posicionamento Dinâmico 1BOW THRUSTER(800kW)/1STERN THUSTER(800kW) • DP1(1BOW THRUSTER / 1STERN THRUSTER / 1AZIMUTH ) AZIMUTAL RETRÁCTIL(1500kW)

45. Balanço Elétrico Principal Demanda de Energia Elétrica: DP e Bombas de Combate a Incêndio Oferta: Shaft Generator + MCA (fabricante Rolls Royce, modelo KRGB-5 e 9 )

46. TOPOLOGIA ESTRUTURAL • Apostila Professor Moraya e Regras da Sociedade Classificadora ABS • Configuração predominantemente Transversal • reduzindo o peso total de aço • Dimensionamento de: • Chapeamento • Longarina • Reforçadores de Convés • Cálculo do Módulo de Seção: • Módulo de Seção Mínimo = 1,11m3 • Módulo de Seção Requerido = 1,22m3 • Módulo de Seção Calculado = 1,998 m³

47. TOPOLOGIA ESTRUTURAL

48. Peso Leve • Utilização do sistema FORAN

49. Peso Leve

50. CONDIÇÕES DE CARREGAMENTO