Fourth Edition
Chapter 2 – Shiphandling in a Channel
Fourth Edition
Chapter 2 – Aula 2
III. Effects of trim on handling characteristics
IV. Making a turn in a channel
V. Meeting / Overtaking another vessel or tow
VI. Using shiphandling instrumentation
III. Effects of trim on handling characteristics
1.
Navio
trimado
pela
popa:
mais
direcionalmente estável, maior diâmetro tático
(mas o drag
– trim de popa - remains within
pratical limits).
2.
Entretanto, existe um grande aumento no
diâmetro da curva de giro quando a proa sai
da água. Se não existir um vento muito forte
agindo na
“higher bow” (proa mais alta), o navio
normalmente governa melhor quando o
“drag”
(trim pela popa) aumenta.
3.
Navio
em
even
keel:
The
steering
characteristics of a ship on even keel vary
depending on the
ship’s hull form :
Navios com Larger Cb steers poorly, tending
to be directionally unstable.
Navios com Moderate Cb : somente determinado por trials.
4.
Navio trimado pela proa: direcionalmente
instável para quase todas as hull forms :
requires lerge amount of rudder for excessive
periods of time to check the swing.
III. Effects of trim on handling characteristics
Qual influência do trim na estabilidade?
O navio guina como resulta de 2 binários (couples) formados no leme e no centro de GRAVIDADE (NÃO É CENTRO DE PRESSÃO!). Uma das forças formando o último binário é o imbalance (desequilíbrio) de pressões pelas partes submersas do casco.
a. A medida que o navio guina, há um aumento de pressão abaixo da WL na bow away ( “proa de fora”) do CG. Este resultante desequilíbrio de forças, avante e fora do CG,
torna qualquer navio instável.
b. A medida que ele estabiliza na curva, se tiver com trim de popa, esse aumento de pressão de moverá para ré do CG, while the corresponding pressure drop on the quarter on the inboard side of the turn continues to increase.Então, o navio se torna estável.
c. Se tiver trimado pela proa, o aumento de pressão inicial da proa será maior, e a redução de pressão na popa será
III. Effects of trim on handling characteristics
OBS: Um grande VLCC com full sections forwardexperimentará a mesma distribuição de pressões numa curva quando estiver em even keel que um navio mais fino experimenta quando está trimado pela proa.Obviamente então, se o VLCC tiver com trim de proa
ficará muito mais instável.
O efeito do trim pela proa no governo de um navio pode ser antecipado se referindo a curva das áreas das seções imersas ( traçadas para cada condição de draft /trim).
A posição ao apex da curva vai dar uma idéia da estabilidade para aquela condição de draft/trim, além da posição do“B” ( center of buoyancy).
Contudo, the valur of this curve is unfortunately limited at the present, since, like all relative indicators, algumas normas devem ser estabelecidas para comparação.
III. Effects of trim on handling characteristics
What steps must a mariner take to safely handle apotentially directionally unstable ship?
1. Ship must not be trimmed by the head ! ( keep sufficient drag to ensure the ship maintains positive directional stability, allowable draft permitting).
2. Rudder will have to be used for a longer periods of
time to start the swing; put rudder amidships as soon as the swing begins, since ROT will increase, even when the rudder is amidships.
3. Have a trained helmsman !
IV. Making a turn in a channel
“2 Questões básicas :Quando começar ? Quanto leme usar?
“
Comece quando o Ponto Pivot ( not the bridge or
bow) estiver aprox. de través com o “turning point”
(centro estimado da curva) at the end of reach or range (alinhamento de bóias). Use o diametro tático e avanço das Master’s trials (Cap.1).
Se não souber quanto leme usar, use a larger
amount than you feel necessary, reduce the
rudder angle as needed to place the ship at the desired point in the reach, usando o método de ponto de referência ( “próximo slide”).
Começar cedo é comum e menos grave. Teremos que parar a guinada e recomeçá-la depois. Se tiver bank suction, poderá ser difícil guinar novamente. Se começar tarde, excessive amount of rudder and
engine RPMs are necessary.
IV. Making a turn in a channel
Using ATONs when turning
Como usar uma bóia como indicador de ROT?
É só alinhar a bóia com um reference point do navio
(stanchion, stay, window frame...) e observar:
1. Se a marcação relativa da bóia se mover para
vante : a distância final navio-bóia está diminuindo
e a ROT >>>...
2. Se a marcação relativa da bóia se move para ré: a distância final navio-bóia está aumentando e a
ROT <<<...
3. Se a marcação relativa da bóia está constante: a distância navio-bóia está constante e a ROT está
IV. Making a turn in a channel
Using Aids To Navigation when turning
O ângulo entre as bóias marcando os bordos do canal (bombordo e boreste) podem ser usados com grande acurácia para 1) prever a futura posição do navio na curva que está guinando; 2) saber a posição relativa a linha de centro do canal depois de completada a curva;
Além disso, a razão com que o navio desliza
lateralmente pode ser determinada observando-se a mudança em ângulo das bóias durante o giro.
Um range (alinhamento – Am.E.) pode ser usado para saber a posição relativa do navio em um canal.
Exemplo prático do uso das bóias como ATONs quando guinando :
IV. Making a turn in a channel
Using ATONs when turning
Um range (alinhamento – Am.E.) pode ser usadopara saber a posição relativa do navio em um
canal.
A rate at which the range is opening or closing is also important, e pode ser usada da mesma forma como usamos o ângulo das linhas / alinhamento das bóias.
V. Meeting / Overtaking another vessel
a. Meet nearly head-on, a 1,5L de dist: leme BEb. When Bows abeam each other : leme BB até // Bank c. When estiverem // : leme BE : To check the swing to
BB (ATENÇÂO: a tendência é continuar guinando para BB por causa do bank suction na popa e também pq a popa do outro navio irá atrair a outra proa).
d. Don’t increase rudder (BE) : allow the ship to sag slowly to BB, so she is heading away from the bank once again.
e. Popa com Popa: mutual suction effect !
Canal do Panamá: embarcações com 170 ft combined-beam se cruzam em 500 ft wide reaches 11
V. Overtaking another vessel or tow
Speed : most important thing !
Overtaking ship: give the overtaken ship as much as room as possible and maintain moderate speed to minimize the period of time that two ships are abeam.
Overtaken ship: Before maneuver begins:reduces the speed. Durante: corre o risco de ficar unmanageable quando sua proa está de través com a popa do overtaking ship.
VI. Using shiphandling instrumentation
Práticos navegam primariamente pelo olho usando a giropara referências de direção e o ecobatimetro para monitorar profundidades abaixo da quilha
1. Giro- também serve como indicadora de ROT pelo barulho- ”Clicks off the fractions of each degree during a turn”.
2. Radar e ARPA 3. ECDIS
4. DGPS 5. VHF
6. Indicador de Vento ( direção e intensidade)
7. Ecobatímetro (Fathometer) : informa UKC e ajuda a prover a informação de quando o navio fica difícil de manobrar devido a algum shoaling.( baixio, alto fundo). 8. Doppler Speed Logs / 3-Point Doppler : velocidades AV
/ AR e athwartships ( BB / BE). É impt ter meios precisos de determinar o movimento do navio.
9. ROT indicator : informação mais impt: taxa de variação da ROT.
O mais comum é a indicação em tenths per second ( também há graus/min).
Em navios com negative directional stability, o indicador de ROT é essencial, para que consigam quebrar a guinada usando uma ROT conhecida.
Limites de ROT numa guinada::
a. ≤ 3/10°/ seg é sempre possível quebrar a guinada.
b. 6/10 ° / seg é um valor máximo seguro para uma ordinary turn.
VII. Squat / UKC
Algumas definições iniciais:• Sinkage: Bodily increase in draft (= SIM) : Aumento do calado, devido aos efeitos de se mover num canal restrito • Trim ou Trim dinâmico: Rotação sobre o eixo transversal
devido a mudança de pressão, mudando o calado ao longo do comprimento do navio, com a maior mudança sendo na proa ou na popa dependendo da forma do casco ( = SIM),
• Squat: Combinação do sinkage e trim. • Block Coef = V / Lpp . B . T ( valor fixo !) • Principio de Bernoulli :
O Efeito Squat ocorre quando um navio se desloca num canal restrito. A água deslocada pelo movimento do navio flui ao redor do casco : quanto maior a velocidade do navio, maior será a velocidade desse escoamento along the hull, e maior será a redução de pressão ( Bernoulli’s ). Dependendo de onde ocorra a maior redução de pressão, o calado aumentará mais na proa ou na popa, embora ocorra um aumento em todo o navio ( sinkage).
VII. Squat / UKC
Águas rasas- fluxo de água fica restrito abaixo do casco.Canal raso e estreito- fluxo de água fica restrito abaixo do navio e lateralmente.
O efeito dessa restrição ou blockage factor depende de: 1. Da velocidade do navio na água. (≠ SOG ! ) 2. Razão do calado pela profundidade de água.
3. Razão da área da seção transversal do navio pela área da seção transversal do canal
4. Coeficiente de bloco do navio
5. Do deslocamento do navio: quantidade de água que passa ao redor e abaixo do casco.
6. A taxa e o tempo de aceleração quando o navio aumenta a velocidade
VII. Squat / UKC
• Squat : varia com o quadrado da velocidade.Squat total, em água aberta, para VLCC: (formula de Barrass)
S=Cb x V 2/ 100 - metros
S=Cb x V 2/ 30 - pés
ATENÇÂO: SHFM: Velocidade na água (STW) e não velocidade no fundo ( ≠ SIM:utiliza SOG) . Navegando contra a corrente o efeito da
velocidade vai ser maior.
• Squat em áquas rasas e confinadas é o dobro da fórmula.Essa fórmula superestima o squat dando uma margem de segurança. Existe outras fórmulas / modelagens descritos no relatório PTC II-30 da PIANC (Permanent International Association of Navigation
• Com 80 RPM, um navio pode fazer 16 nós em mar aberta, mas apenas 9 ou 10 nós com a mesma rotação em águas rasas. O limite é atingido quando o fluxo de águas atinge altas velocidades e o navio fica difícil de governar, experimenta vibrações pesadas, e gera um padrão de ondas muito maior a ré. A wake (“esteira”) se torna menor e mais íngreme (steep) quebrando-se ao longo do navio e se movendo para fora num ângulo maior em relação ao navio. O navio está “pulling a lot of water” (puxando muita água).
• UKC menor do que 0,5 x calado, navio se torna mais estável e mais difícil de guinar.
Squat pela proa ou popa ?
• Cb maior que 0,75 ( ≠SIM: 0,70) - navio tende a trimar pela proa: normalmente grandes navios tanque e graneleiros.
VII. UKC
Os conceitos de Squat e UKC sáo bem diferentes andthat difference is increasingly important as more ships arrive at a port loaded to the maximum safe draft. Fatores como aceleração, ship-ship interaction and rolling in turns are at least as important as squat in any discussion on UKC.
Todos os fatores são dinâmicos : veloc, estabilidade, configura;áo do casco e perfil dos canais estáo interrelacionados, e uma mudança em qualquer um destes fatores afetará a UKC.
Resultados dos Testes conduzidos pelo WST / PCC em 1998.
1. STW é o fator mais crítico para determinar UKC.
2. Squat aumenta com a velocidade para um dado Cb, sendo o aumento maior para navios de maiores Cb.
3. Para vários tipos de navios, o efeito de rolling durante uma curva é significante, e para navios com boca larga (calado
aumenta muito para cada ângulo de roll) isso pode limitar a
UKC mais do que o Squat em baixas velocidades.
4. O tipo de navio é um fator a se considerar ao se prever mudanças de UKC em canais estreitos.
5. Squat pode até dobrar quando os navios de alta potencia (
high-powered ships) aceleram do zero ou aumentam velocidade rapidamente.
6. O efeito de “crabbing” devido ao bank suction ( que causa ao navio seguir angulado ao eixo do canal) não parece aumentar o squat, embora mais pesquisas são necessárias nesta área.
7. O Squat varia, a medida que o navio segue em um canal, com a mudança na simetria do canal (altera o Fb).
8. Squat geralmente aumenta 50% quando 2 navios se cruzam num canal ou área restrita. E pode aumentar até 100% depenendo da veloc de aproximação dos navios e distancia de passagem.
VII. UKC
Outros resultados do WST / PCC
Safe speed : 6 nós para UKC de 5 pés ou menos,
considerando todas as variáveis.
Outros fatores a considerar: tipo de fundo (rocha x lama), qualidades das cartas e precisão dos alinhamentos (ranges) e bóias, tipo do navio, estabilidade do navio ....
Efeitos da estabilidade na UKC Os testes permitiram um UKC menor para os navios mais previsíveis (graneleiros e tanques). Que é completamente o oposto do que se espera para navios com alto Cb, considerando somente o squat. Eles tem mais estabilidade (maior GM), inclinam menos em curvas (rudder-induced rolling) , tem menos banda, aceleram mais devagar e tem menos potência e mudanças na velocidade tem menos efeito no calado.
Acceleration
The initial squat while accelerating is about the
double do squat calculado pela fórmula clássica, que assume veloc cte. ( testes com Containerships).
Por isso, deve-se acelerar in increments
(gradativamente).
Mudanças nos channels
WST concluiu que a UKC varia quando um navio se move entre channels of different formation in assymetrical channels where the slope of the bank is different on one side of the ship than the other.
Para minimizar este efeito ou reduza a velocidade ou permita um aumento de calado cada vez que o perfil do canal mudar.
VII. UKC
Outros resultados do WST / PCC
Meeting and passing
Squat was additive ( somou-se os valores de Squat ).
A distancia entre os navios e a largura do canal influenciam no aumento de squat. De maneira geral, há um aumento de 50% a 100% dependendo da veloc e distancia de passagem.
O aumento é maior para velocidades mais altas e para navios maiores.
Sinkage foi maior para os bulk carriers / tankers do que para Conteinerships.
Increased heel foi também um fator primário para mudanças
na vertical para conteineiros típicos em meeting situations.
Overtaking
Não existe dados suficientes para concluir qual a mudança no squat numa situação de ultrapassagem.
Por segurança devemos considerar que :
1. Há aumento de calado nas ultrapassagens em narrow channels;
2. Esse aumento é maior ou igual ao que ocorre quando 2 navios se cruzam;
3. O aumento dura mais tempo ( já que a manobra leva mais tempo).
