Projeto SMIT Canindé

Título do Projeto:

Medição de Vibração Torcional e Vibração de Linha de Eixo no Navio SMIT Canindé durante prova de Bollard-Pull.

Cliente: SMIT REBRAS - Rebocadores do Brasil S/A

Medição de Vibração Torcional

Durante a prova de Bollard-Pull realizada em São Francisco do Sul em 23 de janeiro de 2009 foram realizadas medições de vibração torcional. Foi instalado um sistema de medição de torque em cada linha de eixo como mostrado no esquema da Figura 1.

Figura 1: Local da instalação dos Sensores

Montagem do Sistema:
A Foto 1 mostra o sistema de medição de Torque/Potência já instalado em um dos eixos.

Foto 1: Montagem do Sistema de Medição de Torque/Potência em um dos Eixos

Programas Utilizados:

A figura 2 apresenta a tela da planilha do Cálculo dos Fatores de Torque (calibração do Sistema) onde são inseridos os dados gerais de potência, rotação e geometria, e a Figura 3 apresenta a tela do programa SMEG 9000 - Dois Eixos, que é o programa que realiza a aquisição dos sinais de torque, rotação e vibração torcional.

Figura 2: Tela da Planilha Cálculo dos Fatores de Torque para o TT9000

Figura 3: Tela do Programa SMEG 9000 - 2 Eixos

A Figura 4 apresenta um gráfico da variação de potência (kW) nos dois eixos durante um certo intervalo de tempo durante prova de Bollard-Pull.

Figura 4: Exemplo de Gráfico de Potência dos Eixos

As Figuras 5 e 6 apresentam a evolução do torque nas principais ordens nas linhas de eixo de Boreste e de Bombordo durante prova de Bollard-Pull.

Figura 5: Evolução das principais ordens da linha de eixo de Boreste

Figura 6: Evolução das principais ordens da linha de eixo de Bombordo

Do teste de variação de rotação também foram gerados dois gráficos (um para cada bordo) com as tensões (em N/mm2 0-peak) calculadas a partir das vibrações torcionais e comparadas com os valores limites dados pela norma IACS – M68_05. No Gráfico 7 está apresentado as tensões obtidas para a linha de eixo de bombordo e o Gráfico 8 para a linha de eixo de Boreste.

Fica evidenciado que os valores de tensão calculados estão muito abaixo dos limites em todas as rotações, nos dois eixos, nas condições em que foram realizados os testes e com os dados geométricos considerados.

Gráfico 7: Tensões na linha de eixo de Bombordo durante teste de variação de rotação

Gráfico 8: Tensões na linha de eixo de Boreste durante teste de variação de rotação

Medição de Vibração nas Linhas de Eixo

Durante viagem de São Francisco do Sul à Itajaí na noite de 23 para 24 de janeiro de 2009 foram realizadas medições de vibração em diversos pontos nos dois bordos nas rotações de 800, 1000, 1200, 1400 e 1600 RPM.


A figura seguinte mostra esquematicamente os locais onde foram instalados os acelerômetros. Para cada ponto e para cada bordo foram sempre instalados 3 acelerômetros nas três direções principais (vertical, transversal e longitudinal) tendo como referencial o navio.

Nos gráficos abaixo estão mostrados exemplos de espectro de vibração torcional e espectros da vibração da linha de eixo no MCP LA @ 1000 RPM.

Projeto São Miguel - CD Leblon

Titulo do Projeto:
Avaliação das Tensões Atuantes no CD Leblon Através de Elementos Finitos e de Medições de Deformações com Extensômetros Elétricos.

Objetivos:
Avaliar as tensões existentes no CD Leblon e, em caso de tensões excessivas, sugerir alterações para a redução dessas tensões.

O Projeto foi dividido em duas partes: a Avaliação Numérica e a Avaliação Experimental.

Avaliação Numérica:
Com o objetivo de se determinar os locais com as maiores tensões foi realizada a modelação da embarcação através do Método dos Elementos Finitos. A modelação da geometria foi baseada em informações fornecidas pela navegação São Miguel. Para a modelação precisa da embarcação foram utilizados aproximadamente 910.000 elementos de placa.

A embarcação possui 6 tanques de armazenamento e dois tanques de óleo diesel. A avaliação numérica foi executada com várias combinações de carregamento, e alguns deles serão aqui mostrados.

Carregamento 1:

Utilizando-se o carregamento da figura 1, foram calculadas as tensões na região da borboleta da ligação prumo-hastilha das cavernas em x=0,0m até a caverna em x=16,0 m.

Figura 1: Desenho esquemático do primeiro carregamento

A figura 2 mostra a tensão de 252 MPa (maior que o limite elático - 230 MPa - do aço) na região da borboleta de ligação prumo-hastilha.

Figura 2: Perfil de tensões na caverna em x=16m com o primeiro carregamento

Carregamento Real:

As medições na embarcações foram realizadas com os tanques 1 e 3 de boreste, o tanque 2 de bombordo e os tanques de óleo diesel com 50% da capacidade máxima. Com esse carregamento (como pode ser observado na Figura 3) foram calculadas as tensões nas regiões onde foram realizadas as medições em escala real.

Figura 3: Desenho esquemático do carregamento real

A Figura 4 mostra o local onde os extensômetros elétricos de deformação foram instalados nas hastilhas 2, 4 e 5.

Figura 4: Local da instalação dos sensores de deformação nas hastilhas 2, 4 e 5

Avaliação Experimental:

No dia 9 de dezembro de 2008 a equipe do LEME/COPPE/UFRJ foi a bordo do CD Leblon para a realização das medições de deformações. Foram instalados quatro extensômetros elétricos (strain-gages) tri-axiais (roseta). As fotos 1 e 2 mostram dois desses sensores instalados nos locais.

Foto 1: strain-gage roseta colado em uma hastilha

Foto 1: outro strain-gage roseta colado em uma hastilha

Para a realização das medições os seguintes equipamentos foram utilizados:

- 1 controladora CompacDaq com 3 módulos NI9237 (4 canais cada módulo) da National Instruments;

- 1 Notebook Toshiba Satellite U305 equipado com software especialmente desenvolvido em LabVIEW para a aquisição dos sinais.

A partir de valores iniciais zerados, foi iniciado o carregamento simultâneo de todos os tanques seguindo o diagrama apresentado na figura 3. As medições foram realizadas durante esse carregamento e foi utilizada uma taxa de amostragem de 1,0 Hz.

Durante o carregamento um dos strain-gages (o da hastilha 3) apresentou mal funcionamento, portanto só foi possível obter os resultados correspondentes as hastilhas 2, 4 e 5, correspondentes as rosetas R4, R2 e R1 porém não prejudicando o objetivo final.

A figura 5 mostra o gráfico da evolução das tensões nas três rosetas (R1, R2 e R4) na etapa final do carregamento (últimos 6.500 segundos).

Figura 5: Evolução das Tensões (calculadas a partir das deformações medidas)

Resultados:

A tabela 1 apresenta um comparativo entre os valores medidos e calculados.

Tabela 1: Comparação entre os valores medidos e calculados

A comparação entre os valores medidos e os calculados demostra que o modelo está bem ajustado.

Os resultados obtidos no cálculo com o carregamento 1 mostram que a realidade apresentada no CD Leblon foram reproduzidas.

São necessárias várias alterações estruturais com o objetivo de se aumentar a resistência mecânica das chapas.

É recomendado que antes de realizada qualquer alteração física estrutural na embarcação essa mesma alteração seja primeiro implementada no modelo para se observar a sua eficiência.

ESSE PROJETO FOI ENCERRADO EM 20/FEV/2009