Movimentos do Navio

Um navio flutuante pode se mover de seis maneiras independentes, conhecidas como graus de liberdade (DOF):

• Surge — translação longitudinal (ao longo do comprimento do navio)
• Sway — translação lateral (transversalmente)
• Heave — translação vertical (para cima e para baixo)
• Roll — rotação sobre o eixo longitudinal
• Pitch — rotação sobre o eixo transversal
• Yaw — rotação sobre o eixo vertical

Para operações de levantamento, heave é o DOF mais crítico porque causa diretamente movimento vertical na ponta do guindaste. No entanto, roll e pitch também contribuem para o heave da ponta do guindaste — particularmente quando o guindaste está localizado longe do centro de flutuação do navio. Esse acoplamento significa que o heave efetivo na ponta do guindaste pode ser significativamente maior do que o movimento puro de heave do navio.

A relação entre excitação de ondas e resposta do navio é descrita por Operadores de Amplitude de Resposta (RAOs). Um RAO é uma função de transferência que fornece a amplitude de movimento do navio por unidade de amplitude de onda, em função da frequência de onda e ângulo de incidência.

Os RAOs dependem da forma do casco, deslocamento, condição de carregamento e velocidade do navio. Eles são tipicamente determinados através de análise hidrodinâmica ou testes em modelo e são únicos para cada navio. Arquitetos navais fornecem dados de RAO como parte das características de movimento do navio.

Para prever o movimento da ponta do guindaste em um dado estado de mar, os engenheiros combinam os RAOs do navio com o espectro de ondas. O espectro de movimento resultante fornece a distribuição estatística do heave da ponta do guindaste — que é a entrada para o projeto do compensador de heave.

Diferentes tipos de navios têm características de movimento muito diferentes:

• Semi-submersíveis — Excelentes características de movimento devido à pequena área de plano de água. Baixos RAOs de heave. Preferidos para levantamentos pesados e operações exigentes.
• Navios monopopa para construção — Características de movimento moderadas. Heave, roll e pitch podem ser significativos. Tipo de navio mais comum para trabalhos de instalação subsea.
• Chatas com tornozelo — Zero heave quando elevadas, mas movimento significativo durante trânsito e posicionamento. Limitadas a água rasa.
• Chatas — Amplitudes de movimento altas, particularmente em roll. Frequentemente usadas com guindastes de levantamento pesado, mas requerem janelas de tempo calmo.

As características de movimento do navio determinam diretamente a especificação do compensador necessária — curso, capacidade e velocidade de resposta.

A amplitude e período de heave da ponta do guindaste determinam os parâmetros de projeto-chave para um compensador de heave:

• Curso — Deve exceder a amplitude máxima esperada de heave da ponta do guindaste (pico a pico) com uma margem de segurança.
• Velocidade — O compensador deve responder rápido o suficiente para acompanhar o movimento de heave. A velocidade máxima do êmbolo é determinada pela amplitude de heave e período de onda.
• Período natural — O período natural do compensador deve ser sintonizado para evitar ressonância com os períodos de onda dominantes.

Para operações onde os movimentos dos navios são grandes ou imprevisíveis, um sistema passivo adaptativo como o ANTARES da Norwegian Dynamics oferece a flexibilidade para manter o desempenho em uma gama de condições. Para os casos mais exigentes, o compensador de heave ativo da Norwegian Dynamics oferece eficiência máxima de compensação independentemente das características de movimento do navio.