SQUAT
Quando um navio se move em águas restritas, ele tem que navegar próximo à costa e outras construções feitas pelo homem, causando uma largura navegável limitada. A água rasa e a proximidade das laterais do canal afetam a navegação do navio pelas águas restritas. Esses efeitos causam erros de manobra que podem levar a encalhar ou colisão.
Qualquer navio (independentemente do seu tamanho) navegando por vias navegáveis restritas é fortemente afetado pelos efeitos hidrodinâmicos. Neste artigo, entenderemos três dos efeitos mais comuns experimentados por navios - efeitos de squat (agachamento), margem e amortecimento de margem.
Efeito agachamento (squat): quando um navio se move através de águas rasas, parte da água deslocada corre sob o navio para subir novamente na popa. Isso diminui a pressão para cima no casco, fazendo com que o navio afunde mais na água do que o normal e diminuindo a velocidade do navio. Isso é conhecido como efeito agachamento, que aumenta com a velocidade da embarcação.
Efeito de margem : o efeito de margem se refere à tendência da popa do navio de balançar em direção à margem próxima quando o navio está operando em um rio ou hidrovia restrita.
Efeito de amortecimento da margem: quando o navio está próximo à margem, a água é forçada entre o vão estreito entre a proa do navio e a margem. Essa água tende a se acumular a estibordo do navio, fazendo com que o navio se desvie da margem.
Antes de prosseguirmos, vamos entender alguns dos princípios básicos da física que usaremos para entender esses efeitos.
Considere um cilindro transparente em forma de ampulheta colocado horizontalmente. Vamos fazer um arranjo em que a água passe através do cilindro que está parcialmente contraído no meio, como mostrado na figura 1.
Fig. 1
O que você percebe?
Você notará que o líquido flui em um ritmo mais rápido na área restrita (fig1).
Por que isso acontece?
Existe uma equação na física que é conhecida como “ Equação de Continuidade ” que afirma que quando um fluido está em movimento, ele deve se mover de forma que a massa seja conservada. Isso significa que em um fluxo contínuo de fluido na fig. 1, a massa de fluido que passa pelo ponto A é igual àquela em B e também em C, em unidade de tempo.
Para que isso aconteça, a taxa de fluxo de água no ponto restrito C deve ser maior do que em A ou B. Isso também significa que a velocidade do fluxo em um ponto restrito é sempre maior para satisfazer a Equação de Continuidade.
Teoricamente, se A é a secção transversal do cilindro e v é a velocidade de um não-viscoso (não pegajoso) de fluido, então A é inversamente proporcional à v, isto é, uma v = constante.
Agora pode-se perguntar por que estamos investigando tudo isso quando o tópico é Efeito agachamento e efeitos de margem em navios que passam por águas restritas? Simples, para entender claramente esses efeitos, teremos que perceber alguns princípios básicos.
O próximo é o Princípio de Bernoulli , que afirma que para um fluxo invíscido (fluxo de um fluido ideal sem viscosidade), um aumento na velocidade do fluido (ou seja, sua energia cinética) ocorre simultaneamente com a diminuição da pressão ou diminuição de sua Energia potencial e vice-versa. Na verdade, este princípio é um corolário da Lei de Conservação de Energia , que diz que a soma total de todas as energias em um sistema isolado (a grosso modo nenhuma energia pode ser transferida para dentro ou fora do sistema) sempre permanece a mesma
Assim, em nosso primeiro experimento (fig. 1), o aumento da velocidade no ponto C constrito causou uma diminuição na pressão naquele ponto. Se você quiser ver uma experiência, você pode assistir ao vídeo abaixo:
Assim, teoricamente, se P é a pressão em um ponto ev é a velocidade de um fluido incompressível, então:
v = 1 / P
O Efeito Agachamento
Fig. 2
Sem entrar em mais complexidades matemáticas, vamos agora entender o Efeito Agachamento.
Vamos considerar a figura 2 de um navio em águas restritas:
Um navio S está navegando em águas rasas.
Se z e z 'forem a folga subaquática na proa e na popa respectivamente, então obviamente a partir do diagrama é evidente que z> z'. Assim, a folga sob a quilha no ponto A é maior do que no ponto B. Agora, a partir da Equação de Continuidade, sabemos que a velocidade do fluxo de água (é considerada não viscosa e incompressível) na popa é maior que a da arco, ou simplesmente o fluxo é assimétrico.
Mas o princípio de Bernoulli nos diz que com o aumento da velocidade do fluxo em B, há uma diminuição de toda a pressão circular em B, o que significa que em B (na popa) o navio afunda mais e pode tocar o leito do canal. Se a embarcação for compensada pela proa, a proa tenderá a ficar na lama devido à menor pressão. Este é o Efeito Agachamento.
O efeito do agachamento aumenta duplamente com a velocidade. Se o navio afundar x cm devido ao Efeito Agachamento devido à velocidade y , ele afundará 4 x cm na velocidade 2 y .
Assim, para minimizar o agachamento, o piloto ou o comandante do navio deve manter uma velocidade lenta. Se o piloto perceber que, sem nenhuma mudança considerável na velocidade do eixo, a embarcação está diminuindo a velocidade, então o Agachamento está acontecendo. Ele deve reduzir imediatamente a velocidade para minimizar o efeito de agachamento.
Efeito Banco
Até agora consideramos a proximidade da quilha ao leito do rio ou canal. Agora vamos considerar a proximidade do casco com a margem. Vamos nos referir à figura 3.
Figura 3
Vemos que o navio está perto da popa a estibordo. Enquanto o lado da porta está bem aberto. Quando o navio desliza com uma velocidade considerável paralela à margem, o fluxo de água que corre abaixo da vizinhança da proa de estibordo em direção à popa é engarrafado no espaço restrito da popa. Mas para satisfazer a equação de continuidade, sua velocidade aumenta abaixo do quarto de estibordo. Este aumento da velocidade da passagem da água diminui a pressão na zona Zs do que na zona Zp no bairro portuário.
Consequentemente, a pressão da água no quarto de bombordo empurrará a popa mais em direção à margem, fazendo a proa balançar em direção ao centro do canal. Este efeito da popa movendo-se em direção à margem é chamado de Efeito de banco .
Um piloto, ao manobrar perto de uma margem, deve reduzir a velocidade para minimizar esse efeito e usar a ajuda do leme para contra-atacá-lo da melhor maneira possível. Caso contrário, ele pode ser forçado a sair do canal. Dois navios passando próximos um do outro experimentarão efeitos semelhantes nas proximidades. A desaceleração é a única solução, como de costume para ambos os vasos.
Efeito de almofada de banco
Quando o navio está se aproximando de uma margem íngreme como na fig. 4, a pressão da água na proa de estibordo sendo menor do que a de bombordo (devido ao fluxo assimétrico, explicado anteriormente), a proa é empurrada em direção a bombordo para amortecer a velocidade do outono. Isso é chamado de efeito de amortecimento do arco.
Para minimizar esses efeitos, o piloto deve reduzir a velocidade para evitar qualquer incidente ou acidente indesejável.
É com você ..
Você já experimentou essas forças afetando seu navio em águas restritas? Conte-nos sobre suas experiências e o que você fez para minimizar esses efeitos.
