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DIMENSIONAMENTO DE PROPULSORES NAVAIS DO TIPO HÉLICE COM O AUXÍLIO DE UMA ROTINA COMPUTACIONAL

A. R. M. do Vale (1), M. F. Martins (1)

(1) Departamento de Engenharia Mecânica, Centro Tecnológico, Universidade Federal do Pará. Rua
Augusto Corrêa, 01, Guamá, Belém - PA,CEP: 66075-110

Palavras - Chave: Dimensionamento de hélices, algoritmo, Região amazônica

RESUMO

Na região Amazônica existe a demanda de aproximadamente 30000 barcos, segundo a Capitania dos Portos local. Devido a esta demanda e a grande importância econômica e social que estas embarcações têm para a região, foi verificada a existência da necessidade de um correto dimensionamento de hélices navais para o melhor uso possível da potência do motor selecionado a estes barcos. Para tanto, foi utilizado um algoritmo que proporcionou o dimensionamento. Tal método, permite maior agilidade na aquisição dos "outputs" (dimensões do propulsor para as embarcações).

A estrutura desta rotina tem como "inputs" (dados de entrada): parâmetros dimensionais da embarcação; potência de eixo para mover o barco; velocidade de cruzeiro; rotação do motor; fator de redução do motor para o hélice; taxa de largura do hélice e número de pás deste rotor, dentre outros.

A elaboração desse tipo de rotina, elaborada em TURBO PASCAL proporciona rapidez nas solicitações para o dimensionamento de propulsores navais; e ainda, com a padronização do processo de dimensionamento tem-se uma seqüência computacional e análoga para vários tipos de embarcações

Esta estrutura de dados, a partir da metodologia sugerida1, pode substituir a empírica forma de dimensionamento que, freqüentemente, acontece na região amazônica.

Program hélice;

uses crt;

var

bwl,hd,dis,spee,c,shp1,shp,rot,passo,bhp,spee1,slipa,dia,red,dis1:real;

dia2,dia4,pas2,pas4,eff2,eff4,eff,dmin,dmin2,dmin3,hdft,bwlft,slip:real;

ades,mwr,npas,va,caraceit,carreal,ardesrdm,prof,diamred,exp1,exp2:real;

mwrred:real;

begin

textcolor(15);

textbackground(0);

clrscr;

{Entrada dos dados da embarcação e do motor}

write('forneça o deslocamento (peso da embarcação), em kg= ');read(dis);

write('forneça a velocidade de cruzeiro desejada, em nós= ');read(spee);

write('forneça a constante de acordo com o tipo de sua embarcação= ');read(c);

write('forneça a rotação nominal do motor, em rpm= ');read(rot);

write('forneça a potência efetiva do motor, em hp= ');read(bhp);

write('forneça a redução da rotação do motor para a hélice= ');read(red);

dis1:=dis*2.2046;

shp1:=(spee*sqrt(dis1))/c;

shp:=sqr(shp1);

spee1:=(c*sqrt(bhp))/(sqrt(dis1));

passo:=(101.3*spee1*12)/(rot*0.9/2.4);

slip:=140/exp(ln(spee)*0.57);

dia:=(632.7*(exp(ln(bhp)*0.2)))/(exp(ln(rot/red)*0.6));

dia2:=dia*1.02;

dia4:=dia*0.94;

pas2:=1.01*passo;

pas4:=0.98*passo;

eff2:=1.02*eff;

eff4:=0.96*eff;

textcolor(10);

writeln('');

writeln('potência de eixo= ',shp:2:2,' shp');

writeln('passo do propulsor para 3 pás= ',passo:2:2,' pol');

writeln('passo do propulsor para 2 pás= ',pas2:2:2,' pol');

writeln('passo do propulsor para 4 pás= ',pas4:2:2,' pol');

writeln('valor do fator de deslizamento ',slip:2:2,' %');

writeln('valor do diâmetro para 3 hélices= ',dia:2:2,' pol');

writeln('valor do diâmetro para 2 hélices= ',dia2:2:2,' pol');

writeln('valor do diâmetro para 4 hélices= ',dia4:2:2,' pol');

writeln('');

{Dimensionamento do diâmetro da hélice}

textcolor(15);

write('forneça a viga da linha de água, em metros= ');read(bwl);

write('forneça a linha da carcaça, em metros= ');read(hd);

bwlft:=bwl*3.281;

hdft:=hd*3.281;

dmin:=4.07*(sqrt(bwlft*hdft));

dmin2:=dmin*0.8;

dmin3:=dmin*0.65;

textcolor(10);

writeln('');

______________________________________________

1. GEER, Dave. Propeller Handbook

writeln('valor do diâmetro mínimo, em polegadas= ',dmin:2:2,' pol');

writeln('valor do diâmetro mínimo, para um catamarç, em polegadas= ',dmin2:2:2,' pol');

writeln('valor do diâmetro mínimo, para um trimarç, em polegadas= ',dmin3:2:2,' pol');

writeln('');

{Checagem e correção da largura da pá da hélice de acordo com a cavitação ocorrida no escoamento do fluido através da estrutura do propulsor}

textcolor(15);

write('forneça a taxa principal da largura da hélice= ');read(mwr);

write('forneça o número de pás com que sua embarcação irá trabalhar= ');read(npas);

write('estime a profundidade de imersão do eixo do propulsor com o barco em funcionamento, em metros= ');read(prof);

write('forneça a eficiência aproximada do propulsor (carta 5-6)=');read(eff);

ades:=3.14*sqr(dia/2)*mwr*0.51*npas;

va:=0.83*exp(ln(spee1)*1.047);

caraceit:=1.9*sqrt(va)*exp(ln(prof*3.281)*0.08);

carreal:=(326*bhp*eff)/(va*ades);

carreal:=caraceit;

ardesrdm:= 326*bhp*eff/(carreal*va);

diamred:=sqrt((4*ardesrdm)/(3.14*npas*0.51*mwr));

mwrred:=(ardesrdm*4)/(3.14*sqr(dia)*npas*0.51);

textcolor(10);

writeln('');

writeln('valor da área desenvolvida ',ades:2:2,' pol2');

writeln('valor da área desenvolvida redimensionada= ',ardesrdm:2:2,' pol2');

writeln('valor do carregamento aceitável, em psi= ',caraceit:2:2,' psi');

writeln('valor do carregamento real redimensionado, em psi= ',carreal:2:2,' psi');

writeln('diâmetro redimensionado quanto cavitação= ',diamred:2:2,' pol');

writeln('taxa principal da largura da hélice redimensionada quanto cavitação= ',mwrred:2:2);

textcolor(4);

writeln('');

writeln('* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ');

writeln('');

writeln(' a v i s o ');

writeln('');

textcolor(9);

writeln('você deve escolher para o dimensionamento quanto·à cavitação, ou o aumento do');

writeln('diâmetro da hélice ou o aumento da taxa principal da largura deste propulsor');

repeat until keypressed;

end.

Hélices navais podem ser redimensionadas com essas rotinas, quanto à cavitação e ao diâmetro do propulsor proporcionando a esses rotores a geometria ótima de funcionamento.

Um exemplo do redimensionamento dos hélices navais é mostrado na figura 1.

Agradecimentos: Os autores agradecem ao CNPQ, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, pelo suporte financeiro e pela bolsa de Iniciação Científica, e pela orientação do Prof. Dr. Manoel José dos Santos Sena.


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

1.GEER, D. Propeller Handbook, Estados Unidos: McGraw-Hill,1989