Transcript Sistemas de propulsão e governo - Escola Superior Náutica Infante

ESCOLA SUPERIOR NÁUTICA
INFANTE D. HENRIQUE
TECNOLOGIA MARÍTIMA
Capítulo V – Sistemas de Propulsão
e Governo
ENIDH – 2013/2014
Sistemas de propulsão
Índice
Sistemas de propulsão
Elementos de um sistema de
propulsão
Hélices
Sistema de governo
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Sistemas de propulsão
Sistema de propulsão
A sua função é efectuar a propulsão dos
navios
O número e tipos de órgãos mecânicos
envolvidos na propulsão, depende da
velocidade de rotação das máquinas
principais e dos respectivos propulsores
que accionam
Têm de operar para obter o melhor
rendimento para a instalação propulsora,
e por conseguinte do tipo de propulsão
adoptada
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Sistemas de propulsão
Tipos de propulsão
Propulsão directa – quando a máquina
principal e o hélice que acciona, operam
com bom rendimento à mesma velocidade
de rotação
A máquina principal acciona directamente
a linha de veios, em cuja extremidade a ré
está montado o hélice (propulsor)
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Sistemas de propulsão
Tipos de propulsão
Propulsão indirecta – quando a máquina
principal apenas opera com bom
rendimento a uma velocidade de rotação
superior à do hélice que acciona
A máquina principal acciona, através de
uma caixa de engrenagens redutoras, a
linha de veios, a fim de que o hélice
também montado na extremidade a ré
desta, opere com bom a rendimento a
uma velocidade de rotação mais baixa
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Sistemas de propulsão
Propulsão directa
As características do equipamento
utilizado na propulsão directa dos navios
são normalmente as seguintes :
Máquinas principais - motores diesel
lentos a 2 tempos
Linhas de veios - accionadas
directamente pelos motores
Hélices (propulsores) - de passo fixo ou
de passo variável
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Sistemas de propulsão
Propulsão directa
Elementos de um sistema de propulsão
directa
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Sistemas de propulsão
Propulsão indirecta
As características do equipamento
utilizado na propulsão indirecta dos
navios, são normalmente as seguintes :
Máquinas principais - motores diesel a 2
tempos, motores Diesel a 4 tempos de média
velocidade, turbinas a vapor e turbinas a gás
Caixas de engrenagens redutoras e linhas de
veios.
Hélices (propulsores) - normalmente de passo
variável
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Sistemas de propulsão
Propulsão indirecta
Elementos principais
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Sistemas de propulsão
Propulsão indirecta
Motor diesel a dois tempos, caixa redutora
e gerador de veio
O gerador de veio permite obter energia
eléctrica para o navio a partir da máquina
principal (condição de navio a navegar)
Deste modo, evita que estejam a funcionar os
geradores Diesel auxiliares com o navio a
navegar
Os geradores Diesel funcionam em geral com o
navio em manobras, atracado ou a navegar com
mau tempo (motivo de segurança)
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Sistemas de propulsão
Propulsão indirecta
Motor diesel a dois tempos, caixa redutora
e gerador de veio
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Sistemas de propulsão
 Comparação entre os diversos tipos de
instalações propulsoras
Para que esta comparação seja possível
tem de ser efectuada no âmbito de
aplicabilidade em que as diferentes tipos
de instalações propulsoras possam
concorrer, tendo em consideração uma
potência propulsora, em geral superior a
25000 kW (≈ 34000 CV)
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Sistemas de propulsão
Comparação entre os diversos tipos de
instalações propulsoras
Peso da instalação – a mais leve é a que
utiliza a turbina a gás e a mais pesada a
que utiliza a solução diesel directa,
ocupando a turbina a vapor uma posição
intermédia
Espaço ocupado pela instalação – é
semelhante para as soluções que utilizam
turbinas a vapor e motores diesel e menor
para a solução que utiliza turbinas a gás, o
que por si só permite aumentar a capacidade de carga do navio em cerca de 13 %
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Sistemas de propulsão
Comparação entre os diversos tipos de
instalações propulsoras
Espaço
ocupado pela
maquinaria
(turbina a
gás vs. motor
Diesel)
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Sistemas de propulsão
Comparação entre os diversos tipos de
instalações propulsoras
Pessoal a utilizar na operação – é
sensivelmente o mesmo para as três
soluções
Preço do equipamento – é sensivelmente
igual para as três soluções. Mas à medida
que a potência propulsora vai diminuindo,
verifica-se uma progressiva redução do
custo da propulsão com motor diesel em
relação às restantes
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Sistemas de propulsão
Comparação entre os diversos tipos de
instalações propulsoras
Manutenção do equipamento – a
propulsão com motor diesel apresenta
uma ligeira desvantagem devido aos
maiores custos que envolve
Consumo de combustível – é menor no
caso da propulsão com motor diesel,
seguindo-se a propulsão com turbinas a
vapor, sendo a propulsão com turbinas a
gás a que consome mais para a mesma
potência propulsora
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Sistemas de propulsão
Comparação entre os diversos tipos de
instalações propulsoras
Actualmente, a propulsão com motor
diesel é a que apresenta os custos de
exploração mais baixos, para a maior
parte dos navios mercantes
Este tipo de propulsão é actualmente
utilizado em mais de 97% dos navios da
frota mercante mundial
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Sistemas de propulsão
Sistemas de propulsão utilizados em
navios
Propulsão mecânica
Propulsão CODOG
Propulsão CODAG
Propulsão CODLAG
Propulsão Diesel-eléctrica (convencional)
Propulsão Diesel-eléctrica (AZIPOD)
Propulsão a jacto
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Sistemas de propulsão
Propulsão mecânica (directa)
Utiliza-se quando o motor principal opera
a baixa velocidade (entre 80 a 200 rpm)
Caso típico: motores diesel a dois tempos
Neste caso, o veio propulsor roda à
mesma velocidade da máquina principal
Esta configuração é mais simples visto
dispensar a utilização de caixas redutoras
Podem utilizar gerador de veio e turbina
de potência
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Sistemas de propulsão
Propulsão mecânica directa com
recuperação de energia
Nos motores de elevada potência, parte
dos gases de evacuação passa por uma
turbina de potência (só funciona com
carga do motor P.P. acima de 50%)
Os gases passam ainda por uma caldeira
recuperativa, de modo a produzir vapor
para uma turbo-geradora
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Sistemas de propulsão
Propulsão mecânica directa com
recuperação de energia
Utiliza os gases
de evacuação do
motor recuperar
energia através
de turbina de
potência e
turbo-geradora
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Sistemas de propulsão
Propulsão mecânica (indirecta)
Sistema com duas linhas de veios
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Sistemas de propulsão
Propulsão CODOG (Combined Diesel or
Gas)
É um sistema de propulsão que utiliza
motores Diesel para a propulsão em
velocidade de cruzeiro
Para velocidades mais elevadas, e durante
períodos não muito prolongados, utiliza-se
uma turbina a gás de elevada potência
(sistema muito usado em fragatas e outros
navios de guerra)
Nesta situação, os motores Diesel não
funcionam
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Sistemas de propulsão
Propulsão CODOG (Combined Diesel or
Gas)
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Sistemas de propulsão
Propulsão CODAG (Combined Diesel
And Gas)
É um sistema de propulsão que utiliza
motores Diesel para a propulsão em
regime de velocidade de cruzeiro
Para aumentar a velocidade do navio,
utiliza-se uma turbina a gás auxiliar em
conjunto com os motores Diesel para
aumentar a potência total de propulsão do
navio
Desvantagem: maior complexidade das
engrenagens redutoras
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Sistemas de propulsão
Propulsão CODAG (Combined Diesel
And Gas)
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Sistemas de propulsão
Propulsão Diesel-eléctrica com uma
linha de veios e caixa redutora
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Sistemas de propulsão
Propulsão Diesel-eléctrica com duas
linhas de veios sem caixa redutora
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Sistemas de propulsão
Propulsão Diesel-eléctrica com sistema
Azipod
Sistema muito usado em navios de cruzeiro
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Sistemas de propulsão
Sistema de propulsão Azipod
Pode utilizar uma ou mais unidades, cada
uma constituída por um motor eléctrico e
um hélice
O conjunto é acoplado à estrutura do
navio sendo capaz de rodar 360º
Este facto, permite eliminar o sistema de
governo (leme), uma vez que o fluxo de
água de propulsão é direccionado pelo
Azipod
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Sistemas de propulsão
Sistema de propulsão Azipod
As perdas de potência nas caixas de
engrenagens e linhas de veios, são
eliminadas, e o respectivo espaço ocupado
pode ser utilizado para outros fins
Proporciona uma maior estabilidade ao
navio e uma redução média de 15% no
consumo de combustível
Quando utiliza duas unidades, os hélices
operam em contra-rotação
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Sistemas de propulsão
Sistema de propulsão Azipod
Os motores
eléctricos
accionam
os hélices
A direcção
é hidráulica
Não
necessitam
de máquina
do leme
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Sistemas de propulsão
Sistema de propulsão Azipod
Sistema Azipod (Azipod propellers)
M/S Europa
(2x6,65 MW)
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Sistemas de propulsão
Instalação propulsora com sist. Azipod
Esquema da
instalação
propulsora
do navio de
cruzeiro
“Oasis of
the Seas”
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Sistemas de propulsão
Sistema integrado de propulsão Azipod
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Sistemas de propulsão
Propulsão CODLAG (Combined DieseleLectric And Gas)
Utiliza motores Diesel para produzir
energia eléctrica que vai alimentar os
motores de propulsão do navio (velocidade
de cruzeiro)
Para obter velocidades mais elevadas,
utiliza-se uma turbina a gás auxiliar de
modo a aumentar a potência eléctrica total
utilizada para a propulsão do navio
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Sistemas de propulsão
Propulsão CODLAG (Combined DieseleLectric And Gas)
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Sistemas de propulsão
Propulsão CODLAG (Combined DieseleLectric And Gas)
Turbina a gás do navio de cruzeiro Queen Mary 2
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Sistemas de propulsão
Propulsão eléctrica utilizando células
de combustível (fuel cells)
Uma célula de combustível converte o
hidrogénio directamente em electricidade
Este sistema não possui partes móveis
Tem um elevado rendimento de conversão
A reacção da célula de combustível é
semelhante do ponto de vista químico a
um processo de combustão: o hidrogénio
combina-se com o oxigénio e liberta vapor
de água
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Sistemas de propulsão
Propulsão eléctrica utilizando células
de combustível (fuel cells)
A reacção química produz igualmente calor
que é retirado através de um sistema de
arrefecimento
A célula de combustível pode ser utilizada
para substituir um grupo diesel-gerador
Aplicação: este sistema é utilizado nos
novos submarinos da Marinha Portuguesa
(sistema AIP - Air Independent Propulsion)
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Sistemas de propulsão
Célula de combustível (fuel cell)
Princípio de
funcionamento
de uma célula
de combustível
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Sistemas de propulsão
Propulsão marítima através de células
de combustível (fuel cells)
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Sistemas de propulsão
Células de combustível (Sistema AIP)
Células usados nos submarinos U212/U214
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Sistemas de propulsão
Propulsão do submarino U214 –Marinha
Portuguesa (2011)
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Sistemas de propulsão
Propulsão por jacto de água (water jet)
A descarga de um bomba a alta velocidade
provoca o impulso necessário para
deslocar a embarcação
O seu uso está limitado a certos tipos de
embarcações. Destacam-se:
Ferries rápidos
Navios militares
Lanchas rápidas (guarda costeira,
recreio, ...)
Motas de água, ....
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Sistemas de propulsão
Propulsão por jacto de água (water jet)
Utiliza uma bomba que descarrega o
caudal de água a elevada velocidade, à ré
do navio
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Sistemas de propulsão
Propulsão por jacto de água (water jet)
Esquema em corte do sistema de
propulsão
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Sistemas de propulsão
Propulsão por jacto de água (water jet)
Conjunto motor+ tubeira de descarga (é
orientável para efeitos de manobra)
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Sistemas de propulsão
Propulsão através do vento
Um pouco de história marítima
O “Cutty Sark”
foi um dos
últimos veleiros
(“Clipper”) a ser
construído para
fazer a rota do
chá (Escócia,
1869)
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Sistemas de propulsão
Propulsão através do vento
Entre 1895 e
1922 (27
anos) navegou
sob pavilhão
português com
a designação
“Ferreira”
Actualmente, está em exposição em Greenwich, Londres
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Sistemas de propulsão
Propulsão através do vento
Devido à crise e ao aumento do custo dos
combustíveis, as empresas armadoras têm
vindo a reduzir a velocidade de cruzeiro
dos seus navios (“slow steaming”)
Devido a esta acção, uma das maiores
empresas de navegação (Maersk Line)
conseguiu reduzir os custos em 30%
Deste modo, actualmente a velocidade dos
navios está ao nível da dos veleiros do
século XIX (entre 12 e 15 nós)
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Sistemas de propulsão
Propulsão através do vento
De forma a reduzir o consumo de
combustíveis fósseis bem como a
libertação de gases de efeito de estufa
para a atmosfera, têm vindo a surgir
projectos que apostam no regresso à
propulsão através do vento
A empresa B9 Shipping está a construir
um navio que deverá estar operacional em
2012 e que irá navegar principalmente
com recurso à acção do vento
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Sistemas de propulsão
Propulsão através do vento
O navio estará equipado com velas de
ajuste automático que respondem ao
minuto às mudanças do vento para
maximizar a eficiência da propulsão
Vai também utilizar um parapente
colocado à proa, que permite aumentar a
eficiência da acção do vento e reduzir o
consumo de combustível
O motor diesel movido a bio-combustível
só entrará em funcionamento quando não
houver vento disponível
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Sistemas de propulsão
Propulsão através do vento
Este navio
irá dispor de
um motor
auxiliar que
fornece
40% da
potência de
propulsão
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Sistemas de propulsão
Propulsão através do vento
Dispõe à proa de
um sistema
avançado de
detecção da
intensidade e
direcção do vento,
para optimizar a
orientação das
velas
(automático)
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Sistemas de propulsão
Propulsão através do vento
Navio a motor da US Navy “MV Beluga”
Este navio
dispõe de um
balão que lhe
permite reduzir
o consumo de
combustível
em cerca de 20
a 30%
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Sistemas de propulsão
Propulsão através do vento
Navio de
cruzeiro
moderno com
propulsão à
vela (Nota:
utilizam um
motor auxiliar)
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Sistemas de propulsão
Elementos de um sistema de propulsão
Caixa redutora (reduction gear)
Linha de veios (line shaft)
Chumaceira de impulso (thrust bearing)
Conjunto veio, manga, hélice e leme
Hélice principal (main propeller)
Hélices auxiliares (Bow and stern
propellers)
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Sistemas de propulsão
Caixa de engrenagens redutoras
Utiliza-se na propulsão indirecta para
permitir que o hélice opere a uma
velocidade de rotação inferior à da
máquina principal que o acciona
É constituída por um conjunto de
engrenagens redutoras de velocidade, de
modo a obter-se uma rotação adequada
do hélice (elevado rendimento)
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Sistemas de propulsão
Caixa redutora (esquema em corte)
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Sistemas de propulsão
Linha de veios
Quando a distância entre o hélice e a
máquina principal é grande, a linha de
veios é constituída por:
Veio de impulso, veios intermédios e veio
propulsor
Chumaceiras de impulso e de apoio
Manga e bucim de vedação
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Sistemas de propulsão
Linha de veios
À medida que a distância entre a máquina
principal e o hélice que acciona vai
diminuindo, o número de veios
intermédios e de chumaceiras de apoio
também diminui
No limite, pode existir apenas o veio
propulsor a ligar a máquina principal ao
hélice
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Sistemas de propulsão
Linha de veios
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Sistemas de propulsão
Chumaceira de impulso
É o dispositivo que suporta e transmite o
impulso do hélice ao navio
É a primeira chumaceira a contar de
vante para ré
É por seu intermédio que o propulsor
transmite o impulso ao navio evitando
assim que o esforço devido ao impulso
axial seja suportado pela máquina
principal
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Sistemas de propulsão
Chumaceira de impulso
Nas instalações propulsoras cujas
máquina principais são motores diesel de
média rotação, turbinas a vapor e turbinas
a gás, a chumaceira de impulso pode ser
integrada na respectiva caixa de
engrenagens redutoras de velocidade de
rotação
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Sistemas de propulsão
Chumaceira de impulso
Imagens de chumaceira de impulso
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Sistemas de propulsão
Chumaceira de impulso
Imagem de uma chumaceira de impulso
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Sistemas de propulsão
Chumaceiras de apoio
Servem de suporte ao veio de impulso e
aos veios intermédios da linha de veios
Situam-se entre a chumaceira de impulso
e a manga
Permitem uma adequada lubrificação e
arrefecimento dos respectivos moentes de
apoio
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Sistemas de propulsão
Chumaceiras de apoio
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Sistemas de propulsão
Linha de veios
A linha de veios é constituída pelo veio
motor que liga à máquina, pelo veio
propulsor acoplado ao hélice e pelo veio
ou veios intermédios que estabelecem a
ligação entre o veio motor e o veio
propulsor
A distância entre a máquina e o hélice
determina a existência ou não dos veios
intermédios
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Sistemas de propulsão
Linha de veios
Esquema de uma linha de veios
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Sistemas de propulsão
Manga
O veio propulsor atravessa o casco do
navio passando por dentro de um tubo
(manga)
A vedação é assegurada por um bucim,
situado na extremidade anterior da
manga que evita que a água entre para
dentro do navio
A manga atravessa um tanque de água
doce (pique de ré) que efectua o
arrefecimento da manga
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Sistemas de propulsão
Bucim do veio do hélice (tipo comum)
Os bucins destinam-se a vedar a entrada
de água do mar para o navio, e podem ser
de diversos tipos
A concepção mais antiga e ainda hoje
correntemente utilizada em embarcações
de menores dimensões, consiste numa
caixa (caixa de estofo) de diâmetro
superior ao do veio
A vedação é garantida por um certo
número de anéis ou voltas de empanque
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Sistemas de propulsão
Bucim do veio do hélice (“simplex”)
Tem a vantagem de aumentar
consideravelmente o tempo de serviço e
os intervalos entre as intervenções de
manutenção (mais complexo)
Este tipo de bucim é constituído por uma
caixa que envolve o veio e que fica
preenchida com óleo
O óleo que circula nesta caixa encontrase a uma pressão igual ou ligeiramente
superior à pressão exercida pela água do
mar
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Sistemas de propulsão
Bucim “simplex”
Circuito de
óleo do
bucim
“Simplex”
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Sistemas de propulsão
Hélices propulsores
São os órgãos propulsores normalmente
utilizados nos navios mercantes e de
pesca, tanto na propulsão directa como na
indirecta
Os mais utilizados são dos seguintes
tipos:
Hélice de passo fixo (Fixed Pitch
Propeller - FPP)
Hélice de passo variável ou controlável
(Controlled Pitch Propeller - CPP)
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Sistemas de propulsão
Fixação do hélice ao veio propulsor
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Sistemas de propulsão
Hélice de passo fixo
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Sistemas de propulsão
Hélices propulsores
Escoamento do fluido na pá do hélice
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Sistemas de propulsão
Cavitação
Em certos pontos devido à aceleração do
fluido pela pá do hélice, a pressão pode
diminuir até ser inferior à pressão mínima
a que ocorre a vaporização do fluido (Pv)
à temperatura a que este se encontra
Neste caso, irá ocorrer uma vaporização
local do fluido, dando origem à formação
de bolhas de vapor
Este fenómeno designa-se por cavitação
(formação de cavidades dentro da massa
líquida)
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Sistemas de propulsão
Cavitação
Estas bolhas de vapor podem chegar a
uma região em que a pressão cresça
novamente até ser superior à de Pv
Nesse caso, irá ocorrer a "implosão"
dessas bolhas
Se a região de colapso das bolhas for
próxima da pá, as ondas de choque
geradas pelas implosões sucessivas das
bolhas podem provocar com o tempo, o
descolamento de material da superfície,
originando uma cavidade de erosão
localizada
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Sistemas de propulsão
Hélice a funcionar com cavitação
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Sistemas de propulsão
Implosão das bolhas geradas pela
cavitação junto à superfície da pá
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Sistemas de propulsão
Danos provocados pela cavitação
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Sistemas de propulsão
Hélices propulsores
Perdas num hélice propulsor de navio
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Sistemas de propulsão
Hélice de passo fixo (FPP)
É o mais utilizado em quase todos os
tipos de navios mercantes, sendo
constituído por 3 ou mais pás rigidamente
fixadas ao cubo
Para um observador colocado a ré do
navio e voltado para a proa, na marcha a
vante o hélice roda num sentido e na
marcha a ré, roda obviamente em sentido
contrário
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Sistemas de propulsão
Hélice de passo fixo (FPP)
A velocidade do navio regula-se através
da variação de velocidade de rotação do
hélice e por isso da máquina principal
A paragem e a inversão de marcha do
navio, implica normalmente a paragem e
novamente o arranque da máquina
principal em sentido contrário
Os navios podem ter um, dois ou mais
hélices (Ex: O navio “Oasis of the Seas”
possui 3 hélices)
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Sistemas de propulsão
Hélice de passo fixo (FPP)
Configuração dos hélices do navio Titanic
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Sistemas de propulsão
Hélices propulsores - Pá do hélice
(FPP)
FACE – lado de
pressão
BACK – lado de
aspiração
(navio a
deslocar-se
para vante)
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Sistemas de propulsão
Passo do hélice
O passo do hélice é o comprimento
medido na direcção do veio,
correspondente a uma espira completa,
ou uma rotação da pá
Se a água fosse um meio rígido, o passo
do hélice representaria o avanço que o
hélice produziria no navio por cada
rotação
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Sistemas de propulsão
Passo do hélice
Nestas condições a velocidade do navio V
seria determinada por:
V  pn
p – o passo do hélice
n – número de rotações por unidade de
tempo
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Sistemas de propulsão
Passo do hélice
Exemplo de meio rígido: rolha de cortiça
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Sistemas de propulsão
Recuo do hélice
Contudo, a água não reage como um
corpo sólido mas antes como um corpo
deformável o que dá origem a que o
avanço por cada rotação seja inferior ao
passo
À diferença entre a velocidade teórica V e
a velocidade real (V’) chama-se recuo do
hélice
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Sistemas de propulsão
 Recuo do hélice
O coeficiente de recuo é dado por:
coef _ recuo 
V V '
V
O coeficiente de recuo varia, com bom
tempo, entre 5 e 10% para navios de um
só hélice e entre 10 e 20% para navios
com dois hélices
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Sistemas de propulsão
Passo do hélice
Recuo do hélice
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Sistemas de propulsão
Hélice de passo variável (CPP)
Neste caso, as pás montam-se
separadamente no cubo e podem sofrer
um deslocamento angular durante a
rotação do hélice
As pás são accionadas por um sistema
hidráulico, que faz variar o passo
O início da marcha, a regulação de
velocidade, a paragem e a inversão de
marcha do navio, realizam-se sem que
seja necessário parar a máquina principal
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Sistemas de propulsão
Hélice de passo variável (CPP)
Estes tipos de hélices são indicados para
navios que tenham de variar com
frequência as suas condições de operação
Exemplos: rebocadores, arrastões, ferries,
navios de cruzeiro, etc..
A máquina principal pode operar sempre
no regime mais eficiente, uma vez que o
impulso é controlado pela regulação do
passo do hélice
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Sistemas de propulsão
Hélice de passo variável (CPP)
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Sistemas de propulsão
Hélice de passo variável (CPP)
Aspecto
típico de
um hélice
de passo
variável
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Sistemas de propulsão
Hélice de passo variável (esquema do
sistema em corte)
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Sistemas de propulsão
Hélice em tubeira (duct propellers)
Usa-se em navios que requerem grande
capacidade de tracção a baixas
velocidades, como é o caso de
rebocadores, arrastões, barcaças, etc.
As suas características são:
O hélice trabalha no interior de uma
tubeira que pode estar fixa (ou não) ao
casco do navio
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Sistemas de propulsão
Hélice em tubeira (duct propellers)
A forma geométrica da tubeira é
ligeiramente cónica, pelo que o seu
diâmetro, que é cerca do dobro do
comprimento, decresce na direcção da
popa, a fim de acelerar o escoamento da
água no seu interior
O rendimento de propulsão aumenta
relativamente ao obtido com o hélice
tradicional para cargas elevadas e baixas
velocidades de operação
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Sistemas de propulsão
Hélice em tubeira (duct propellers)
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Sistemas de propulsão
Hélice em tubeira (duct propellers)
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Sistemas de propulsão
Hélice em tubeira (duct propellers)
Para velocidades de operação mais
elevadas, a resistência ao avanço da
própria tubeira faz diminuir o rendimento
de propulsão (desvantagem)
Em alguns navios, como rebocadores e
barcaças de rio, o sistema integrado de
tubeira e hélice pode rodar, de modo a
poderem ser manobrados de forma mais
eficiente
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Sistemas de propulsão
Hélice em tubeira (duct propellers)
Hélice orientável – o conjunto pode rodar, o que
aumenta a manobrabilidade do navio
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Sistemas de propulsão
Hélice vertical (sistema VoithSchneider)

Princípio de
funcionamento
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Sistemas de propulsão
Hélice vertical (sistema VoithSchneider)
Bom controlo da força de impulso
 Boa manobrabilidade
Aplicação principal - rebocadores
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Sistemas de propulsão
Unidades auxiliares de propulsão
São unidades de propulsão de pequena
potência, constituídas por hélices de
passo variável instalados em túneis
circulares situados na proa (bow
thruster) e na popa (stern thruster) na
direcção transversal do navio
Permitem melhorar a capacidade de
manobra do navio quando a velocidade
for muito baixa, pois nestas
circunstâncias a acção do leme é pouco
eficiente
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Sistemas de propulsão
Unidades auxiliares de propulsão
Normalmente possuem portas que estão
fechadas durante a navegação
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Sistemas de propulsão
Comparação entre hélices de passo
fixo e variável
Os hélices de passo fixo são mais simples
do que os hélices de passo variável, pelo
que são mais fáceis de fabricar e por isso
mais baratos
O rendimento propulsivo dos hélices de
passo fixo, apenas é satisfatório quando
operam à velocidade de rotação que
melhor aproveita a sua forma geométrica
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Sistemas de propulsão
Comparação entre hélices de passo
fixo e variável
Os hélices de passo variável são de
construção mais complexa
Isto deve-se ao facto de necessitar de
um sistema hidráulico de
posicionamento angular das pás
Por este motivo, o seu custo é mais
elevado
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Sistemas de propulsão
Comparação entre hélices de passo
fixo e variável
O rendimento do propulsor pode ser
optimizado para os diferentes passos do
hélice, através de um dispositivo
designado por “combinator”
Este sistema ajusta com rapidez a
velocidade de rotação do motor ao passo
do hélice, de modo a que este opere
sempre com o melhor rendimento
possível
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Sistemas de propulsão
Sistema de governo do navio
O governo dos navios, efectua-se em
geral através do aparelho de governo,
constituído pelas máquinas do leme e
respectivos sistemas de accionamento e
controlo do leme
Por norma existe um leme por cada
hélice, todavia, algumas embarcações
especiais, tais como ferries, dispõem
também de um leme na proa a fim de
poderem aumentar a sua capacidade de
manobra
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Sistemas de propulsão
Sistema de governo do navio
Hoje em dia, a quase totalidade dos
lemes clássicos são accionados por
sistemas electrohidráulicos controlados
por válvulas de solenóide, ou outros
dispositivos equivalentes
Estes por sua vez, são operados por um
servomotor também hidráulico
comandado pela roda do leme, ou por
joystick (comando na ponte)
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Sistemas de propulsão
Sistema de governo do navio
Por motivos de segurança, os
regulamentos aplicáveis aos navios,
obrigam sempre à existência de dois
sistemas de accionamento idênticos para
cada leme
Assim, um está normalmente em serviço
a navegar e o outro de reserva (stand-by)
Em manobras, é usual utilizar os dois
sistemas em simultâneo (segurança)
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Sistemas de propulsão
Sistema de governo do navio
Esquema hidráulico (leme a 0º)
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Sistemas de propulsão
Sistema de governo do navio
Esquema hidráulico (leme a 20º a EB)
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