André Kouzmine
Módulo PNA
Controlabilidade
André Kouzmine
PNA- Cap IX - Controlabilidade
Sections 1,3,4,5,6,10,12, 13 e 14 - Introduction
- Motion Stability
- Analysis of Course Keeping and Controls-fixed Stability - Stability and Control - Analysis of Turning Ability - Accelerating, Stopping and Backing
- Effects of the Environment - Vessel Waterway Interactions - Hydrodynamics of Control Surfaces
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Controlabilidade engloba todos os aspectos de controle da trajetória, da velocidade e da orientação do navio no mar, assim como em águas restritas onde o posicionamento e manutenção da posição relativa a outro navio ou objeto (station-keeping) são motivo de preocupação.
Inclui partir (starting), governar em um rumo constante, guinar, reduzir, parar, manobrar a ré(backing) e, no caso de submarinos, mergulhar.
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O estudo da controlabilidade está dividido em três áreas distintas ou funções:
1.Manutenção do Rumo (Coursekeeping ou steering) Manutenção de um rumo principal ou proa. O interesse principal é na facilidade com que o navio se mantém no rumo. 4
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2.Manobra (Maneuvering)Mudança controlada na direção do movimento (guinada ou mudança de rumo). O interesse principal é na facilidade com que a mudança pode ser realizada e o raio e a distância requerida para completar a mudança.
3.Mudança de Velocidade (Speed changing)
A mudança controlada da velocidade, incluindo parada e movimento a ré. O interesse principal é facilidade, rapidez e distância percorrida para executar as mudanças.
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A performance varia com a água, profundidade, restrições do canal, e a interferência hidrodinâmica de navios ou obstáculos próximos.
As características de Manutenção do Rumo (Coursekeeping) e Manobra (Maneuvering) são particularmente sensíveis ao trim do navio.
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Para navios convencionais Coursekeeping e Maneuvering tendem a trabalhar uma contra a outra.
Um navio fácil de guinar pode ter dificuldades para manter o rumo, enquanto que um navio que mantém bem o rumo pode ser difícil de guinar. Porém, uma solução de compromisso é quase sempre possível.
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Três tarefas estão envolvidas na produção de um navio com boa controlabilidade:
1.Estabeler especificações e critérios realistas para coursekeeping, manouvering e speed changing.
2.Projetar o casco, superfícies de controle, apêndices, aparelho de governo (steering gear) e sistemas de controle que atendam esses requisitos prevendo a performance resultante.
3.Conduzir testes em escala real.
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Seção 2 - The Control Loop and Basic Equations of Motion (Extra)
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As dinâmicas básicas de manobras e coursekeeping podem ser descritas e analisadas por meio de equações de movimento de Newton. Equações básicas no plano horizontal podem ser consideradas inicialmente com referência a um conjunto de eixos fixos em relação à Terra e em segundo lugar a um conjunto fixo em relação ao navio.
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Seção 3 – Motion and Linear Equations 3.1 Definitions of Motion Stability
O conceito de manutenção da trajetória (path keeping) está fortemente relacionada com o conceito de estabilidade de rumo (course stability) ou estabilidade direcional (stability of direction).
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André Kouzmine Um corpo é estável quando, em qualquer estado de equilíbrio (repouso ou movimento) , perturbado momentaneamente por uma força externa, ele tende a retornar ao seu estado de equilíbrio original depois de cessada a força. 11
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12 No caso de manutenção da trajetória, o caso mais óbvio de força perturbadora externa seria uma onda ou rajada de vento. Para uma ótima manutenção da trajetória (path keeping), seria desejável que o navio retornasse ao seu trajeto original, depois de cessado o distúrbio, sem interferência do timoneiro. Se isso irá acontecer dependerá do tipo de estabilidade que o navio possui.André Kouzmine 13
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Na manutenção da trajetória, a força perturbadora externa seria uma onda ou rajada de vento. Para uma ótima path keeping, seria desejável que o navio retornasse ao seu trajeto original, depois de cessado o
distúrbio, sem interferência do
timoneiro. Se isso irá acontecer dependerá do tipo de estabilidade que o navio possui.
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Os vários tipos de estabilidade de movimento de navios são classificados pelos atributos do estado de equilíbrio inicial que são mantidos na trajetória final do seu centro de gravidade (CG).
No exemplo da figura 3, em todos os casos, o navio está viajando em uma velocidade constante ao longo de uma trajetória reta.
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Caso I - Linha reta ou estabilidade dinâmica (Straight-line or dynamic
stability) a trajetória final
depois do distúrbio, mantém o atributo de linha reta do estado de equilíbrio inicial, mas não a direção.
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Caso II - Estabilidade direcional (Directional
stability) a trajetória final
depois do distúrbio, mantém o atributo de linha reta e de direção do estado de equilíbrio inicial.
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Caso III - É similar ao caso II exceto pelo fato de que o navio não oscila depois do distúrbio, mas passa suavemente para a a mesma trajetória final do caso II.
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Caso IV - Estabilidade de movimento posicional (Posicional Motion stability) O navio retorna a trajetória inicial, ou seja, a trajetória final não tem somente a mesma direção, mas também a mesma posição transversal em relação à superfície da terra.
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Estes tipos de estabilidade formam uma hierarquia ascendente. O objetivo de qualquer projetista é alcançar o caso I para a maioria dos navios quando governados manualmente. Os outros casos requerem vários graus de controle automático.
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3.2 Course Stability With Controls Fixed and Controls Working. 20
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Todos estes tipos de estabilidade tem significado com superfícies de controle (lemes) fixas a meio (at zero), com eles livres para oscilar (swing), ou com controles operados manualmente ou automaticamente. Os dois primeiros casos envolvem somente os dois últimos elementos do loop da figura 1, enquanto que o último caso envolve todos os elementos.
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No meio marítimo o termo estabilidade normalmente implica em estabilidade com controles fixos (controls-fixed stability), mas o termo também tem significado com controles trabalhando. Os seguintes exemplos mostram algumas diferenças:
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a) Um navio de superfície em um mar calmo possui
positional motion stability no plano vertical (e também directional e straigh-line neste plano) com leme fixo
(controls fixed) - caso IV Fig 3 . Neste caso, as forças hidrostáticas e os momentos apresentam um tipo único de estabilidade que, na ausência destas forças, só existiria por controles automáticos muito sofisticados ou por controle manual.
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b) No plano horizontal em mar aberto, com propulsão na popa, um navio auto-propulsado não pode ter estabilidade posicional ou direcional com lemes fixos, porque as mudanças na flutuabilidade que estabilizam o navio no plano vertical não existem no plano horizontal. Entretanto, um navio deve possuir estas duas estabilidades com os lemes trabalhando, seja manual ou automaticamente. Possiveis exceções incluem veleiros, navios multi-casco, e embarcações de planeio mas não outros tipos de navios de efeito de superfície.
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c) O único tipo de estabilidade possível no plano horizontal para navios auto-propulsados com lemes fixos é a straight-line. Na realidade, muitos navios não a possuem. No decorrer do livro quando for mencionado controls-fixed stability, com algumas exceções, estará se referindo a controls-fixed
straight-line stability. Straight-straight-line stability (Case I) é desejável,
mas não mandatória.
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Para cada tipo de controls-fixed stability existe um indíce numérico associado cujo sinal indica se o corpo é estável ou instável e a magnitude mostra o grau de estabilidade ou instabilidade. Estes índices são determinados pelas equações de movimento diferenciais.
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3.3 Assumptions of Linearity and Simple Addable Parts. Para entender o impacto das características e funcionalidades de projeto de um navio na controlabilidade, é necessário se familiarizar com alguns aspectos fundamentais
relacionados ao conceito de estabilidade e com o
desenvolvimento e uso das equações de movimento lineares. Os componentes de forças X e Y e o momento N são compostos de várias partes que são função das velocidades e acelerações do navio. São compostos por forças e momentos que surgem de movimentos do navio excitado por perturbações.
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X, Y e N podem ser expressos em função de velocidades e acelerações:
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u - velocidades e acelerações no eixo x v - velocidades e acelerações no eixo y
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Frases interessantes:
- Estabilidade de movimento (motion stability) determina quando uma pequena perturbação, a partir de uma posição inicial de equilíbrio, irá aumentar ou diminuir com o passar do tempo. - A maioria dos navios são simétricos sobre o plano XZ, logo eles viajam em uma linha reta em um ângulo de ataque zero; portanto v1 (velocidade lateral inicial no eixo y) também é zero,
mas isso não é necessariamente verdade em navios com um número ímpar de hélices ou com qualquer número de hélices unirotating (girando para o mesmo sentido).
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- Também por causa da simetria, uma mudança de velocidade ou aceleração para a frente não irá produzir nenhuma força transversal em formas de navios que são simétricos em torno do plano xz.
- Se o navio está de fato em equilíbrio em um movimento em linha reta, não pode haver força Y sobre ele nessa condição.
Apenas u1 (velocidade inicial no eixo x) não é zero, mas é igual
à velocidade resultante, V, na condição de equilíbrio inicial.
André Kouzmine 3.4 Notation of Force and Moment Derivatives.
Y age em oposição a v. Este conceito é o mesmo de Added Mass (massa adicionada): A força necessária para acelerar a um corpo num fluido é sempre maior do que o produto da massa real do corpo vezes a sua aceleração. This fact has given rise to the concept of "entrained" or "added“ mass. Esta força adicionada deve ser interpretada como a força hidrodinâmica resultante devido a aceleração do corpo no fluido. Yvv é o y-component of the hydrodynamic force acting at the CG of the ship that is developed as a result of an angle of attack.
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André Kouzmine 3.5 Control Forces and Moments.
A força lateral do leme defletido cria um momento para guinar o navio. Esta ação faz com que o navio desenvolva um ângulo de ataque em relação ao seu movimento através da água. As forças laterais geradas por um navio bem concebido (atuando como como um hidrofólio) criam um momento, Nvv, que aumenta
bastante o momento do leme. Os momentos combinados causam o movimento de giro, conforme fig. 5.
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Na Manobra Espiral Definitiva, as medidas numérica são indicativos das características de estabilidade de um navio.
Se um navio possui controls-fixed, straight-line
stability no plano horizontal a baixas velocidades, ele
será estável a altas velocidades, e vice-versa, se é instável a baixas velocidades também será instável a altas velocidades
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Seção 4 - Analysis of Coursekeeping and Controls-Fixed Stability
André Kouzmine 4.3 The Dieudonne' Spiral Maneuver.
Manobra Espiral de Dieudonne ou direct spiral é uma definitive ship trial que identifica as características de directional stability do navio, e consiste no seguinte:
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1. O navio é estabilizado em linha reta em uma determinada velocidade, mantendo esse rumo e velocidade por mais ou menos 1 minuto. Assim que uma velocidade constante á alcançada, não se altera mais o regime de máquinas durante a manobra. 2. Depois de aproximadamente 1 min, o leme é carregado para um ângulo δr de aproximadamente 15º e mantido até que a rate de guinada se mantenha constante por aproximadamente 1 min.
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3. O ângulo de leme é reduzido um pouco, aproximadamente 5º e mantido novamente até uma razão de guinada constante ser atingida por alguns minutos.
4. O procedimento é repetido para diferentes ângulos de leme, alterados por pequenos incrementos desde, por exemplo, grandes valores a BE para grandes valores a BB, e novamente para grandes valores a BE.
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André Kouzmine As medidas numéricas obtidas são as steady yawning rates em função do
ângulo do leme e o gráfico destes valores indica as características de estabilidade de um navio. 38
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Por exemplo, se a curva é uma linha, acompanhando o leme de BE a BB e voltando (navio A da Fig 13) o navio possui controls-fixed
straight-line stability, ou seja, tem um
índice de estabilidade direcional negativo.
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Se o gráfico tiver duas
ramificações se juntando na forma de um loop de histerese (navio B da Fig 13) , o navio é instável, ou seja, tem um índice de estabilidade positivo.
A altura e a largura do loop de histerese são medidas numéricas do grau de instabilidade, quanto mais largo o loop, mais instável é o navio.
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A existência do loop significa que com o leme a meio a taxa de guinada não é necessariamente zero, ou seja, o navio pode continuar a guinar com o leme a meio. Quando isto ocorre, sem perturbações externas atuando ou tendo atuado, atesta a instabilidade com controle fixos.
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Para o navio A (Fig 13) somente existe uma velocidade angular (ou taxa de guinada) para qualquer angulo de leme..
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Para o navio B (instável) , há regiões entre aa1 e bb1
onde há mais de uma taxa de guinada para um dado angulo de leme.
Para um navio instável em straight-line motion, há uma região onde o navio pode guinar contra o seu leme.
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Durante o teste em espiral, nenhum dado pode ser obtido da linha pontilhada entre (a) e (b) de um navio instável pois estes são pontos de equilíbrio instável para um dado angulo de leme. Por exemplo, com leme a meio o navio pode se mover para as posições (c) ou (c1) dependendo do histórico prévio do movimento, porque estas são posições de equilíbrio estável para leme a meio (a inclinação da curva nestes pontos é positiva).
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Para um teste em espiral de BE para BB um navio instável B pode começar com uma velocidade angular (d) Fig. 13. Na medida que o angulo de leme é reduzido, a velocidade angular é reduzida seguindo a a curva B, até que com leme a meio a velocidade angular atinge (c). Continuando com leme para BB, o navio continua a guinar para BE contra a direção de deflexão do leme até que atinga o ponto (a) na curva B. Qualquer aumento do leme para BB além de (a) irá causar o navio a assumir repentinamente uma maior velocidade angular para BB (maior que (a)) , e talvez temporariamente ultrapassar (a1). O mesmo ocorre quando o teste é conduzido de BB para BE.
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Assim , um navio instável pode guinar contra o seu leme até certo angulo de leme e então repentinamente mudar para a direção oposta para uma nova posição estável para aquele angulo de deflexão de leme.
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Por analogia, a Fig 14 apresenta a estabilidade em inclinação (heel), o gráfico mostra a curva de momento de endireitamento versus o angulo de inclinação para um navio estável e um instável .
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O navio A é estável em inclinação (heel) e o slope é positivo indicando estabilidade. O navio B é instável, e a inclinação da curva é negativa indicando instabilidade.
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Comportamento análogo
ocorre para um navio instável transversalmente que não consegue se manter reto (upright) mesmo na ausência de um momento de inclinação e ira se inclinar para BB ou BE para um angulo de inclinação indicado por (c) ou (c1) (navio B Fig 14). Estas são posições de equilíbrio (inclinação positiva da curva).
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Se um momento de adernamento para BB é aplicado ao navio instável B, que está inicialmente adernado para BE (c) na Fig. 14, o ângulo de inclinação será reduzido, mas ainda permanecerá para BE até que ponto (a) seja atingido. Qualquer aumento adicional no momento de adernamento para BB fará com que navio B da fig. 14 oscile a partir do ponto (a) ao ponto (a1), que é uma posição estável na grande inclinação para BB. [O ângulo de inclinação vai ultrapassar (a1), mas vai finalmente estabelecer-se em (a1).]
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Assim, não há pontos da região instável entre (a) e (b) que pode ser obtido por um navio B durante uma experiência de
inclinação. Logo, o
comportamento de um navio instável numa experiência de inclinação seria completamente análoga à de um navio instável no seu teste de espiral.
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Controls-fixed stability indexes não dependem da velocidade para velocidades baixas e moderadas no plano horizontal. Logo os resultados da manobra em espiral à diferentes velocidades não devem ter diferenças significativas.
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Os resultados apresntados na Fig 13 são simétricos para leme a meio. Estes resultados são típicos de de navios simétricos dinamicamente e geometricamente sobre o plano xz. Entretanto, por causa da rotação do propulsor, navios com número impar de propulsores os com todos girando para a mesma direção, não são dinamicamente simétricos no plano xz. Para tais navios os resultados são deslocados para um lado ou outro dependendo da direção de rotação do propulsor.
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Para um navio estável, o ângulo de leme para a rate=0 é o angulo necessário para manter um rumo reto e normalmente está associado a um valor diferente de zero. Para um navio instável, o ângulo de leme correspondente à posição da metade da altura do loop é o angulo neutro aproximado.
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É essencial na condução da espiral maneauver, que seja dado tempo suficiente para as condições estabilizarem a cada angulo de leme. A fíg 15 mostra que, se esse tempo for peq (60 ou 120 segs), um navio estável poderá apresentar um loop e parecer instável, apesar de o último caso (sem limite de tempo) mostrar que o navio é estável.
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A instabilidade direcional não é necessariamente ruim. Navios grandes e lentos com instabilidade direcional podem ser manobrados de maneira satisfatória. O grau de instabilidade relativao ao tipo, tamanho e velocidade do navio é importante.
Como esta manobra não pode ser feita com submarinos no
plano vertical existe o meander test é para verificar a estabilidade direcional Case II de submarinos no plano vertical. Como navios não possuem estabilidade direcional no plano horizontal, esse teste não é usado e sim o espiral.
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A Bech ou manobra espiral reversa é um teste alternativo à manobra espiral direta. No teste espiral reverso o navio é conduzido a uma taxa de guinada constante e o ângulo de leme médio necessário para produzir esta taxa de guinada é medido.
Esse procedimento é repetido para uma faixa de yaw rates (de 0.5º/s a BB até 0.5º/s BE, por exemplo) até que uma relação completa de yaw rate X rudder angle seja estabelecida.
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Os resultados para um navio estável são silimares ao da manobra espiral direta. Para navios instáveis, porém, o loop da histerese é identificado, embora uma relação definida esteja indicada no loop, Fig. 16. Isso ocorre porque as condições do teste não são mais com controles fixos. O resultado ainda tem uma forma de loop para a avaliação do grau de instabilidade.
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Os pullout tests, Fig. 17, embora fora de uso, fornecem uma indicação da estabilidade do navio em linha reta.
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Primeiramente, o navio é levado a guinar com determinada taxa de guinada em alguma direção. O leme é então colocado a meio (posição neutra). Se o navio é estável, a taxa de guinada irá cair a zero tanto para BB quanto para BE. Se o navio é moderadamente instável, a taxa se reduzirá para algum valor residual. O teste deve ser executado para BB e BE, para identificar uma possível assimetria e normalmente podem ser realizado junto com outros testes.
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Os pullout tests, Fig. 17, embora fora de uso, fornecem uma indicação da estabilidade do navio em linha reta.
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Seção 5 - Stability and Control
Os índices de estabilidade com controles fixos constituem um dos importantes elementos da manutenção do trajeto no mar (path keeping). Como o problema prático da manutenção do trajeto envolve repetidas instâncias de correção do trajeto (path correction) , os seus elementos básicos tendem a se mesclar com os elementos básicos de mudança de trajeto (path changing), da Fig 1.
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A habilidade de path keeping e path changing de um navio dependem de:
(a) da magnitude e frequência de cada yawning
moment e sway forces agindo para desviar o navio do
trajeto desejado.
(b) das características de resposta do navio para estes distúrbios com controles fixos para essas perturbações. Esta resposta vai ser refletida nas mudanças no trajeto mostrado no extreme direita da Fig.1. (somente este depende da estabilidade com controles-fixos do navio, mas os outros também são importantes)
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(c) da rapidez com que o erro entre o trajeto do navio e o trajeto desejado pode ser detectado e que uma ação corretiva possa ser iniciada.
(d) a taxa em que a ação corretiva é transformada em movimento do leme.
(e) da magnitude da força de controle e momento aplicados ao navio pelo leme (aumentada quando se aumenta o rudder size).
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Normalmente, as deficiências de um único elemento do loop de controle podem ser compensadas por melhorias em outros elementos. Por exemplo, o uso de controles automáticos bem projetados no elemento (c) podem corrigir a instabilidade com controles fixos do elemento (b). Normalmente se assume que um aumento no tamanho do leme, elemento (e) , ou na taxa de deflexão do leme, elemento (d), podem corrigis as na habilidade de path keeping e path changing de um navio. ( o que não é correto como mostrado na seção 17.)
Embora pequenos graus de instabilidade com controles fixos sejam comuns em navios, o melhor projeto seria aquele que possui deficiências mínimas em cada elemento do loop de controle.
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5.2 Definitive Maneuvers.
O arquiteto naval está preocupado principalmente com elementos (b), (d) e (e) no problema da manutenção e mudança da trajetória. Certas manobras definitivas foram concebidas para demonstrar a eficácia desses elementos do loop de controle e de excluir, tanto quanto possível, a influência do elemento (c).
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Essencialmente, essas manobras estabelecem as características de estabilidade e de controle básicas de um navio independente do seu timoneiro ou do piloto automático:
(a) direta ou espiral invertida . (b) Zigzag, Z, ou Kempf overshoot (c) Turning
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A manobra de espiral (já vista), serve principalmente para determinar as características de estabilidade, ao passo que a manobra de zigue-zague serve para determinar as características de controle. A manobra de Turning indica as qualidades de guinada. Todas as três manobras são importantes tanto para navios mercantes como para navios de guerra.
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5.3 ZigZag Maneuver.
É a segunda em importância, depois da espiral. Seus resultados indicam a habilidade do leme em controlar o navio. Porém, assim como a espiral dá alguma indicação da efetividade de controle (yaw-angle rate x rudder (yaw-angle), e também depende de alguma forma das características de estabilidade do navio e da efetividade do leme.
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O procedimento para executar o teste é o seguinte: 1.O navio é estabilizado em linha reta em uma determinada velocidade, mantendo esse rumo e velocidade por mais ou menos 1 minuto.
2. Defletir o leme na taxa máxima para um angulo pré selecionado, por exemplo, 20º, e manter o leme até que uma proa pré-selecionada seja atingida, 20º por exemplo.
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3. Inverter o leme, para 20º para o outro bordo também na razão máxima, mantendo-o até atingir a mesma proa de 20º para o outro bordo.Então o teste está completo.
4. Para um teste de zigzag ser completo, deve-se guinar novamente todo o leme para o bordo inicial. Este ciclo pode ser repetido inúmeras vezes, embora as características do primeiro overshoot sejam mais importante.
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A Fig. 18 mostra o resultado da manobra de zigzag executada 5 vezes. Só é possível obter esses
dados com um navio bem
instrumentado ou em um tanque com
modelo. Com um navio com
instrumentos normais de navegação, apenas as curvas de ângulo de leme e ângulo de yaw podem ser obtidas.
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As principais medidas numéricas são (linhas tracejadas indicam a inversão do leme):
a) tempo para alcançar a segunda execução de yaw angle. É uma medida direta da habilidade do navio de rapidamente mudar de rumo. Ela melhora com o aumento da efetividade do leme e com a diminuição da estabilidade com controles-fixos.
b) overshoot yaw angle. Sua magnitude decresce com o aumento da estabilidade, mas aumenta com o aumento da efetividade do leme.
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c) overshoot width of path. Decresce com o aumento da estabilidade e com o aumento da efetividade do leme.
(b) e (c) são medidas numéricas da countermaneauvering ability, e indicam a quantidade de antecipação requerida de um timoneiro operando em águas restritas.
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Os resultados dependem da velocidade. Normalmente, para um dado navio o tempo para alcançar a execução decresce com o aumento da velocidade e overshoot yaw angle e o width of path aumentam com o aumento da velocidade.
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Entretanto, o tempo adimensional interpretado na Fig.18 , como ship lenghts of travel to execute, aumenta com o aumento da velocidade devido à influência taxa da deflexão do leme δR. Quando δR é
adimensionalizada, pode ser interpretada como graus de deflexão do leme por comprimento de navio. A baixas velocidades, essa taxa adimensionalizada é muito maior do que a altas velocidades, uma vez que δR é essencialmente independente da velocidade. ...
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O leme será defletido mais rápido em baixas velocidades do que em altas velocidades. Assim, o leme exerce sua influência total por mais tempo a baixas velocidades, o que tende a diminuir a time to
reach adimensional execute com a redução da
velocidade. Entretanto, apesar desse efeito benéfico quando a velocidade é reduzida, o tempo para
alcançar a execução normalmente aumenta com a
diminuição da velocidade.
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Aumentando: Rudder Efectiveness CF Stability Speed
Time to Reach DIMINUI AUMENTA DIMINUI
Over shoot yaw angle AUMENTA DIMINUI AUMENTA
Over shoot W of P DIMINUI DIMINUI AUMENTA
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5.4 The K and T Coursekeeping and Turning Indexes.
Esta seção apresenta a análise simplificada de Nomoto para os índices K e T que podem ser obtidos a partir de dados do teste de zigzig. Estes índices são amplamente utilizados, simplificando as ferramentas de análise desenvolvidas a partir das equações lineares de movimento. Eles são úteis na comparação de coursekeeping bem como turning abilities(seção 6). Os índices T' e K' representam razões de coeficientes adimensionais: T' = yaw inertia coefficient Dividindo K' / T' = turning moment coefficient yaw dumping coefficient yaw dumping coefficient K' = turning moment coefficient
yaw dumping coefficient
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As principais qualidades de manobra de um navio, por meio da análise linear, podem ser caracterizadas utilizando apenas os índices T 'e K', onde os valores crescentes indicam melhora no desempenho:
T' course stability 1/T responsiveness to rudder K' turning ability
Um navio altamente manobrável (com uma boa resposta do leme e boa
turning e baixa course stability) terá T' pequeno e um K' grande, ou seja, um
grande K'/T', ou Norbin parameter, P=K'/2T‘(Norbim e Nomoto), indicando uma boa manobrabilidade.
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Assim que as que dimensões gerais do navio forem estabelecidas, ambos os aspectos da controlabilidade podem ser melhorados significativamente pelo aumento do tamanho do leme ou sua efetividade. Uma vantagem desses indexes é que eles podem ser derivados a partir de resultados de standard trials ou testes com modelo para comparação com os cálculos. Eles dão um significado físico às standard trials.
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Seção 6 – Analysis of Turning Ability
Todas as manobras do navio, exceto em algumas de parada, envolvem guinadas. A resposta do navio à deflexão do leme e as forças e momentos resultantes produzidos pelo leme podem ser divididos em duas porções:
Um transiente inicial onde acelerações significantes de surge, sway e yaw ocorrem.
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Uma porção de guinada estável (steady turning), onde a ROT a velocidade para frente são constantes e o trajeto do navio é circular (na ausência de forças externas significantes).
Normalmente a trajetória de guinada de um navio é caracterizada por 4 medidas numéricas conforme Fig.20 (todos menos o último são relacionados ao heading do navio, ao invés da tangente a trajetória da guinada):
André Kouzmine 1.Advance: a distância da origem, na execução, até a posição onde o eixo x do navio tiver guinado 90º.
2.Transfer: também é medida quando o navio guina 90º , mas é a distância lateral.
3.Tactical diameter: distância lateral quando o navio tiver guinado 180º.
4.Steady turn diameter
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Fig 20 mostra a posição do pivot-point em uma curva estável. Este ponto é de interesse porque para um observador abordo, parece que o navio está pivoteando sobre um ponto normalmente um pouco a ré da proa. Nesse ponto, devido à combinação do drift angle e da rotação do navio, o fluxo de água passando no navio é paralelo ao eixo x do navio. A vante desse ponto, em uma curva para BE, o fluxo se aproxima por BE, e a ré desse ponto o fluxo se aproxima por BB. Assim uma vertical fin no plano de simetria do navio experimenta ângulo de ataque nulo nessa posição. A distância entre pivot point e o centro de gravidade do varia normalmente de 0.3L a 0.5L.
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PNA- Controlabilidade
Como um pequeno raio de giro está associado a grandes drift
angles β (e vice-versa), o produto R.sin β não varia muito para
diferentes navios, ou para um mesmo navio girando com diferentes raios.
Para a maioria dos navios o pivot point fica entre a proa e 1/5L (ou 20%) a ré da proa.
Durante a 1ª fase da guinada, antes de se tornar estável, há também o pivot point aparente perto da proa, que inicialmente segue uma extensão em linha reta da trajetória de aproximação, enquanto que a popa se desvia para fora e a proa para dentro.
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PNA- Controlabilidade
6.2 The Three Phases of a Turn.
A Fig 20 mostra um navio avançando em linha reta e então o leme é defletido e mantido em um angulo fixo. O trajeto resultante pode ser dividido em 3 fases distintas:
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André Kouzmine 89
Primeira fase: Inicia-se quando o leme
é defletido e termina quando o leme alcança o ângulo de deflexão total. Durante este período, a força e o momento do leme produzem
acelerações que se opõem apenas a
reação inercial do navio, pois ainda não houve tempo de se desenvolverem forças hidrodinâmicas que surgem a partir de um ângulo de deriva substancial (β) ou uma rotação (r). Assim, nesta fase somente acelerações.
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As Fig 20 e 21 mostram que a aceleração transversal (v) é negativa, para BB nesta fase, sendo que a curva eventualmente será para BE. Isto ocorre porque a força do leme na popa é direcionada para BB em uma curva para BE.
As acelerações v e r podem existir isoladamente apenas momentaneamente, pois elas rapidamente dão origem a um angulo de drift β e a uma rotação r no navio.
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PNA- Controlabilidade
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André Kouzmine 92
Segunda fase:
O evento crucial que ocorre no
inicio da segunda fase da guinada é a criação de Yv v-force positiva
direcionada para BE, em direção ao centro da curva, como resultado da introdução do ângulo de drift β . A magnitude dessa força logo se torna maior do que a força do leme que é direcionada para BB (Fig 5).
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PNA- Controlabilidade
93 Segunda fase:
O evento crucial que ocorre no inicio
da segunda fase da guinada é a criação de Yv v-force positiva direcionada para
BE, em direção ao centro da curva, como resultado da introdução do ângulo de drift β . A magnitude dessa força logo se torna maior do que a força do leme que é direcionada para BB (Fig 5).
André Kouzmine 94
Como pode ser visto na Fig 21, isso faz com que a aceleração v pare de crescer para BB e eventualmente seja
reduzida para zero, na medida em que a Yv v-force
direcionada para dentro do giro se equilibra à força centrífuga do navio direcionada para fora.
Entretanto, na segunda fase, o caminho do centro de gravidade do navio inicialmente responde à força do leme e
tende para BB antes que a Yv v-force cresça o bastante para
impor a curva para BE. Esse deslocamento para BB, da fig 20, é negligenciável ou inexistente na prática por causa da pequena duração da fase 1, e também devido ao rápido
desenvolvimento do grande N v v-moment no navio.
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6.3 Steady Turning Radius.
Finalmente depois de alguma oscilação (algumas devido ao settling down da propulsão), a segunda fase termina com o estabelecimento do equilíbrio entre as forças. Quando o equilíbrio é alcançado o navio estabelece uma curva com raio constante. Esta é a terceira ou estável fase da guinada.
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A maioria dos navios mercantes têm turning diameters de 2 a 4 comprimentos de navio com o leme em angulo máximo, e alguns navios tem turning diameters de 2 comprimentos de navio ou menos. De acordo com a teoria linear o raio é proporcional ao comprimento do navio L, e inversamente proporcional ao angulo de deflexão do leme. E o angulo de drift é diretamente proporcional ao angulo de deflexão do leme.
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6.5 Heel Angle in a Turn.
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Embora o uso do leme se destine a produzir movimentos apenas no plano da guinada -yaw (xy), movimentos também são induzidos por acoplamento cruzado nos planos de pitch (xz) e roll (yz).
Esses movimentos indesejados, principalmente o roll, podem ser grandes o bastante para serem significativos. A magnitude dos ângulos inclinação induzidos pelo leme podem ser estimados considerando-se os momentos inclinantes resultantes da disposição vertical das forças envolvidas. Essa disposição para a primeira fase de uma curva a BE, é mostrada na Fig. 23 (a).
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PNA- Controlabilidade
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Entre a primeira e a terceira fase da guinada, o heel angle do navio muda de sinal (Fig 24). A amplitude do angulo de inclinação inicial para BE na primeira fase é pequena se comparada com a amplitude do segundo angulo de inclinação para BB.
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O segundo angulo de inclinação inclui um grande overshoot, além do valor de equilíbrio calculado (Fig 23b), entretanto, eventualmente, angulo de inclinação para BB se estabelece em um valor razoavelmente estável calculado para fase final da guinada.
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Do ponto de vista operacional, uma situação potencialmente perigosa existe pouco antes de completar o primeiro grande angulo de inclinação para BB . O timoneiro, temendo também o grande angulo de inclinação para BB pode decidir repentinamente retornar o leme a meio. Isso pode eliminar a momento do leme, e o angulo de inclinação para BB pode ser agravado ao invés de aliviado. A ação segura nessa situação é imediatamente, mas devagar e com cautela, reduzir o ângulo de leme ao mesmo tempo a velocidade o mais rápido possível.
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6.6 Reduction of Speed in a Turn.
Parte da razão pelo qual o snap roll inicial do submarino é muito maior em relação aos rolls subseqüentes é que a velocidade do submarino é rapidamente reduzida assim que ele desenvolve um substancial angulo de drift. Essa é também parte da razão porque o primeiro roll para BB nos navios de superfície é tão grande em relação aos rolls subseqüentes.
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A magnitude da redução da velocidade de uma guinada é em grande parte uma função do aperto do círculo de giro.
Apesar do aumento significativo da perda de velocidade nas curvas apertadas, diminuindo o diâmetro tático para 2 comprimentos de navio ou menos, aspectos operacionais significativos nas guinadas são melhorados.
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Quanto menor TD(Tatical Diameter)/L(Length), menor o tempo para executar a curva (Fig 26). Vemos que quanto mais apertado o giro, em menos tempo iremos atingir a velocidade original no rumo oposto e menos sea room será necessário.
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A velocidade usada para computar o angulo de inclinação na fase final da curva (Fig 23b) deve ser a
velocidade reduzida de acordo com a Fig 25, e não a velocidade de aproximação.
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Seção 10 – Accelerating, Stopping and Backing
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Accelerating, stopping, and backing são manobras importantes para os navios; as duas últimas particularmente quando perto de terra, outros navios, e estruturas fixas . No entanto, as interações entre casco e hélice (s) durante essas manobras são bastante complexas. Devido a isso e o caráter transitório da manobra, os cálculos empíricos sobre as características dessas manobras são por vezes usados quando adequados coeficientes da equação de movimento não estão disponíveis para simulação.
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Acelerar (Accelerating) significa aumentar a velocidade do navio a partir do repouso, ou a partir de uma velocidade particular a vante a uma velocidade superior.
Backing é uma manobra de acelerar a partir do repouso para uma dada velocidade a ré, ou a distância. Um backing propeller, por outro lado, é aquele em que as pás estão girando com o ângulo de ataque negativo, produzindo impulso à ré.
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Stopping (parando) é desacelerar o navio a partir de qualquer velocidade a vante até o repouso. Pelo menos, duas velocidades a vante devem ser consideradas: crash stop from full-ahead-sea-speed, and a "stop from harbor speed." Harbor speed pode ser 12 Kts para um navio lento, como um tanque, ou cerca de 15 Kts para rápido (containership). Embora na prática "emergency full astern" quase nunca é requerida a partir de full-ahead-sea-speed, é um teste de aceitação máquinas habitual, e os resultados são úteis como uma medida relativa da capacidade de parar.
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Coasting: desaceleração sem o uso de máquinas a ré. O tempo e distância para desacelerar a uma velocidade mais lenta são dados de interesse na manobrabilidade do navio. Desacelerando mais geralmente significa que a potência do motor a vante é insuficiente para manter a velocidade de avanço constante. Nesse caso, a força longitudinal desequilibrada (impulso<resistência) faz com que o navio desacelere até que a resistência se iguale novamente ao impulso, em alguma velocidade menor.
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Raramente se usa o coast para um navio até near dead-in-the-water, por causa do longo tempo necessário. No entanto, a desaceleração até uma força a vante mínima necessária na qual o navio se manterá manobrável é muito importante. A distância necessária para desacelerar é fundamental para obter a velocidade de aproximação do porto até a velocidade que os rebocadores possam ser eficazes no controle do navio.
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Em portos onde atracação podem ser localizada perto da entrada do porto, esta dado figura no projeto do porto, localização de terminais e na seleção e utilização de rebocadores. Em alguns locais, levou à utilização de breaking tugs.
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Os principais índices de desempenho dessas manobras são o tempo e a distância desde o inicio até a conclusão. Para simplificar as análises, se assume que o navio viaja em linha reta durante a parada. Isso geralmente não é verdadeiro, exceto no caso de alguns navios multiscrew com hélices rotativas opostas, na ausência de vento apreciável, corrente e ângulo do leme (e com controls-fixed straight-line stability).
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Para backing or stopping de navios com single-screws or unirotating multiscrews, a rotação da hélice tende a balançar a popa à BB se as hélices são right-handed , e para BE , se forem left-handed (rotação negativa). Outros fatores podem fazer com que o navio vire na direção oposta.
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Quando um navio se desvia do seu caminho em linha reta durante uma parada ou backing, a distância percorrida é medida ao longo de sua trajetória em curva. Mas as projeções desta distância, denominadas
head reach and side reach são geralmente de maior importância como índices de desempenho.
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10.2 Acceleration Times, Distances, and Velocities.
Acceleration ahead é importante para navios de guerra que tem que mudar de posição rapidamente em uma força tarefa ou acelerar repentinemente por razões táticas.
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Um método para determinar a aceleração de um navio foi estabelecido por Peach: O valor da força de aceleração, em qualquer velocidade, é a diferença entre o valor da net thrust Tq disponível naquela velocidade e a resistência do navio Rt na mesma velocidade.
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A aceleração pode ser encontrada por:
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As curvas de thrust 1 e 2 se aplicam quando a velocidade inicial é maior que zero. No caso mostrado, como o thrust á maior que a resistência na velocidade inicial, não há equilíbrio e o navio acelera. No "execute", o thrust é aumentado rapidamente para o valor desejado. Então a curva 1 se aplica. É claro que para alcançar o equilíbrio na velocidade máxima vai levar um tempo, pois a resistência se aproxima gradualmente da curva de thrust na medida em que a velocidade se aproxima da máxima, e há uma diminuição gradual do unbalance thrust restante para causar aceleração.
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PNA- Controlabilidade
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As relações típicas entre Rt , Tq, X e velocidade para um steam turbine ship são mostradas na Fig 57.
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Se a velocidade final desejada for menor que a velocidade máxima, precisaremos de muito menos tempo e distância. Usamos a curva de maximum available thrust até que a velocidade desejada seja atingida, depois reduzimos o thrust para um valor que se iguale à resistência naquela velocidade, curva 2. Esta técnica é útil nos testes para se reduzir o tempo necessário para estabilizar no rumo de aproximação.
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Simplificações feitas geralmente no cálculo das características de aceleração de navios:
Instantaneous propeller acceleration: assume-se que o propulsor e o valor do thrust são alterados instantaneamente. Uma vez que, para a maioria dos navios, o tempo para acelerar é grande se comparado com o tempo para se obter thrust, essa hipótese introduz apenas um pequeno erro.
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PNA- Controlabilidade
Constant thrust deduction: Thrust deduction varia com a propeller speed e com a ship speed. Entretanto, na maioria dos casos, essa variação não irá mudar muito o tempo para se alcançar uma determinada velocidade a vante. Thrust deduction também é considerado constante nos cálculos de stopping maneauver.
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PNA- Controlabilidade
10.3 Stopping Distances.
Stopping é uma manobra pcp para evitar colisões, abalroamentos e encalhes. A distância na direção original percorrida por um navio para chegar a uma parada é chamada de head reach. Stopping tests of single-screw ships indicam que a partir de velocidades de manobra modestas, o head reach é aproximadamente o mesmo se a trajetória de parada é ao longo de uma trajetória em linha reta ou curva .
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
Operadores de navios geralmente consideram o head reach a partir de harbour speeds, estabelecidas em 12 nós, como critério importante para determinar a backing power dos navios. O head reach a partir de full speed tem pouca influência porque uma colisão geralmente pode ser evitado mais facilmente guinando do que parando. Como a velocidade do navio inicial é reduzida, a manobra de parada assume maior importância do que a de guinada.
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PNA- Controlabilidade
Os dois fatores que são importantes na determinação das características de aceleração de navios, também são importantes para parada. A própria resistência do navio a uma velocidade inicial mais elevada irá dissipar uma quantidade substancial da energia cinética no navio no início da manobra.
128 André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
129 A resistência cai rapidamente, no entanto, com a diminuição da velocidade, Fig. 61. O outro fator é o impulso aré desenvolvido pelo
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
Contrariando a desaceleração causada por estas duas forças está o efeito de inércia da massa do navio, mais a sua massa longitudinal adicionada (longitudinal added mass).
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PNA- Controlabilidade
Um método para calcular o head reach e tempo para parar foi desenvolvido por Chase (1957), com base nas considerações teóricas e práticas. Este método considera o tempo finito para o impulso necessário mudar de steady ahead to steady astern, Fig. 62, e é aplicável a qualquer navio em qualquer velocidade através do uso de uma expressão para a resistência do navio:
R = k.Vn onde n pode ser qualquer número > 0
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André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
O método assume que, se a resistência varia com uma potência n da velocidade na velocidade máxima do navio, então ela variará nessa mesma potência em todas as velocidades até zero. Isto é aproximadamente verdade apenas quando n = 2; portanto, o método só é válido nesse caso.
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
Para os cálculos do head reach e time to stop Chase viu que as variáveis naturalmente se agrupavam em 3 razões adimensionais: - Dynamic potential D: relata a energia efetivamente gasta, como se a resistência inicial permanecesse constante durante toda a stopping distance. É usada para calcular o head reach.
- Dynamic impulse: relata o impulso suportado pela resistência do navio até a perda de quantidade de movimento, como se o impulso estivesse se mantido constante durante toda a stopping distance. É usado para calcular o time to stop.
- Ahead resistance to astern thrust.
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André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
O resultado das equações demonstra que time to stop e head reach variam inversamente com a força retardadora. A baixas velocidades, a propulsão é a stopping force predominante pois a resistência é pequena. Também, porque a baixas velocidades o thrust varia aproximadamente com o quadrado da RPM, o head reach e a stopping distance variam com o inverso do quadrado da RPM. Para elevadas velocidades de aproximação, as RPM squared carachteristics são diluídas na grande resistência inicial do casco.
134
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PNA- Controlabilidade
10.4 Stopping with Freedom to Turn. (Fig 65 Esso Lima e 66 Exxon)
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
Na manobra "crash astern" de um navio de um único hélice, a trajetória é normalmente imprevisível devido à
perda de controle direcional. Isto foi ilustrado pelos 1.955 ensaios dos navios Esso Lima e Esso Paterson ( Fig. 65 mostra exemplos de resultados do Esso Lima) .
136 André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
137 André KouzminePNA- Controlabilidade
Em altas velocidades e com espaço suficiente ,
turning um grande navio é muito superior do que stopping para evitar um perigo. O avanço em uma guinada é muito menor do que head reach em uma manobra de stopping, e o controle direcional é mantido. Isto é ilustrado nos ensaios reais e simulados de stopping and turning do petroleiro Exxon totalmente carregado (Fig 66).
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
139
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
A partir de uma velocidade de aproximação mais lenta, como 6 nós, o head reach e os desvios no alcance e no caminho durante a manobra de stopping são muito menores, e nenhuma superioridade geral se obtém guinando ao invés de parar.
Testes em escala real indicam que, se uma força de direção auxiliar, tal como um stern thruster, atuar na popa, pode ser capaz de controlar o heading de um navio em condições que o leme do navio ou bow thruster não puderem, durante uma manobra de stopping. No entanto, esta não é uma conclusão geral de que um stern thruster irá afetar materialmente o controle direcional em manobras de stopping com velocidades acima de 6 nós.
140
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
10.5 Rudder Cycling Maneuver. (Fig.67 Navio Esso Bernicia)
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
142
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
É um meio de se parar o navio sem perda de steering control. A manobra consiste em quatro guinadas parciais para lados opostos sobre um rumo base. Grandes reduções de velocidade são resultado da reação inercial do casco nas guinadas. O regime de máquina é reduzida em steps durante a manobra até ser finalmente ser revertida, e as ordens de máquina estão ligadas às heading changes.
143
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
As vantagens da rudder cycling sobre a crash astern são: a trajetória mais previsível e head reach reduzido . Porém, se o sea room lateral permitir, uma simples
hard-over turn é melhor que as duas, porém abaixo de
8 nós o crash astern normalmente é o melhor.
Fica claro que, se o impacto não puder ser evitado, o
crash astern irá reduzir a velocidade de abalroamento e a energia do impacto.
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
10.6 Effects of Machinery Characteristics and Dynamics.
As características e a dinâmica do maquinário da propulsão (engine, gears, shafting e propellers) podem ter um efeito significativo na controlabilidade.
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André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
A habilidade de stopping de navios leves, relativamente high-powered, é significantemente dependente do maximum attainable time rates of change of propeller RPM que determina o tempo requerido para parar os propulsores e atingir o máximo RPM a ré. O head reach em crash stop para esses navios diminuirá significantemente com um significante aumento (melhora) do “time rates of change of propeller RPM”. Esse efeito será menor em navios muito grandes, relativamente low-powered, como os navios tanques.
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André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
Controlabilidade e, particularmente, habilidade de stopping podem ser seriamente degradadas em águas restritas para “direct drive diesel powered ships” que tem uma limitada habilidade de reverter às máquinas com freqüência. Suprimento limitado de ar comprimido
pode limitar o numero de vezes que a máquina pode ser revertida em um período relativamente curto e pode resultar em uma perda temporária da capacidade de inverter os propulsores no caso de demandas impostas por águas restritas.
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
10.7 Simulation of Stopping. 148 André KouzminePNA- Controlabilidade
A complexidade das manobras de accelerating, stopping, and backing na vida real faz da simulação em computador uma ferramenta útil para o seu estudo. Equações de simulação contêm termos cuja seleção depende da sua aplicação (projeto, estudos operacionais ou training). Para cada uma dessas aplicações, a simulação deve considerar o efeito do
RPM transiente nas forças do leme, e deve considerar outros termos que representem fatores como vento, corrente e efeitos de águas rasas.
149
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
Vários fatores do propulsor e leme afetam o grau de resposta do navio, incluindo as configurações do propulsor, casco e leme, o RPM, a taxa de mudança de RPM, as velocidades angulares e linear do navio, o ângulo de leme e sua rate de movimento. Similarmente o ambiente hidrodinâmico, isto é, a densidade, profundidade, limites laterais e ondas também afetam a força do propulsor/leme.
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
Por esses motivos, mesmo com a capacidade do computador de manipular muitos termos, são feitas simplificações devido à quantidade limitada de dados, ou para se evitar obscurecer o ponto central do estudo. Um straight-path stopping, com uso contínuo de máquina a ré, é realístico apenas se iniciado a partir de velocidades moderadas ou se houver meios especiais de controlar a proa. No entanto, a hipótese é útil quando se compara propostas para encurtar a manobra de stopping.
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André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
A manobra de parada do navio Esso Suez (Fig 68) mostra como foram bem previstos o tempo de parada do navio comparado com os resultados dos ensaios reais. A tab 11 fornece as particularidades do navio.
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André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
As figuras 69 e 70 mostram o efeito da velocidade inicial na manobra de stopping de dois navios. O astern thrust é predominante quando se para um grande navio tanque em linha reta vindo de velocidades moderadas. A cavitação, porém, pode causar uma redução no thrust a ré quando a RPM a ré é mais que 70% da máxima RPM a vante.
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André Kouzmine 155
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
Um resultado importante é que existe um decréscimo de somente 20 a 25% no original head reach se aumentarmos o absorbed astern horse-power em 100% (isto é, se aumentarmos o horse-power de 30% para 60% do máximo a vante). Isso ocorre porque a tração a ré aumenta apenas 2/3 do SHP. Além disso, o time lag (tempo de atraso) na reversão da RPM tende a diluir o resultado do aumento do
thrust.
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
O Stopping head reach e time
variam quase diretamente com o deslocamento, isso se assumirmos que o astern
thrust é pouco afetado pelas
mudanças da submersão do propulsor. A Fig 72 mostra o efeito da loading condition numa stopping a 16 kt.
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PNA- Controlabilidade
Para grandes navios tanque, stopping é relativamente insensível para time lag na reversão de maquinas, por outro lado é muito importante para navios leves de alta velocidade, onde o thrust é grande quando comparado com a massa do navio.
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PNA- Controlabilidade
10.8 Coasting.
Coasting com o propulsores windmilling consiste em reduzir a potência a vante para o nível necessário de forma que o propulsor gire sem produzir thrust. Assim o navio será desacelerado somente pela resistência do casco.
Quando o coasting for com o propulsor parado, o navio será desacelerado pela resistência do casco mais a resistência do propulsor travado.
André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
Uma medida importante de coasting é a distância percorrida pelo navio para alcançar uma determinada fração da velocidade estável inicial a vante.
Um propulsor travado pode gerar quase que o mesmo arrasto do navio, e em alguns casos até várias vezes mais. O arrasto adicional devido ao propulsor travado é muito grande. A coasting distance pode ser reduzida de um fator entre 2 e 4 com os propulsores travados ao invés de windmill (girando livremente).
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PNA- Controlabilidade
10.9 Backing Times, Distances, and Velocities. Em uma pesquisa de opinião conduzida com operadores de navios em conexão com estudos de Chase, indicaram que, embora haja um acordo de que a capacidade de parar a partir de harbour speed é importante, muitos operadores sentem que backing time deve ser estabelecido principalmente com base na capacidade de manobra em torno de docas .
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André Kouzmine
PNA- Controlabilidade
Ao sair de um slip(atracadouro), a velocidade alcançada a ré depois que o navio tiver percorrido um comprimento navio pode ser um critério adequado para julgar velocidade a ré.
No entanto, na pesquisa eles não sugeriram qual deve ser a velocidade, mas indicaram que a experiência e as condições hidrográficas particulares ditariam a velocidade a ré desejável.
