Desenvolvimento conceitual, projeto, construção e testes de um barco bidirecional sem leme movido por kite

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: LUNDGREN, Edwin Althor Jürgen Nieling
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/16058
Resumo: O presente trabalho apresenta como tema central o desenvolvimento e a realização de um conceito tecnológico inovador para propulsionar embarcações utilizando a força do vento por meio de uma pipa dirigível de alto desempenho aerodinâmico conhecida como Kite. Para demonstrar a eficiência da tecnologia aplicada é projetado, manufaturado e testado um barco protótipo com quatro metros de comprimento capaz de carregar uma ou duas pessoas. Kites modernos são projetados para operar em regime de sustentação aerodinâmica e podem ser movimentados de forma razoavelmente controlada em uma região denominada “janela de vento” e possibilitam a geração de forças perpendiculares á direção do vento. Assim, uma embarcação tracionada por Kites e equipada com uma quilha pode realizar cursos cruzados contra o vento. O equilíbrio hidrodinâmico da embarcação tratada neste trabalho é alcançado através de tecnologia com uso de uma plataforma giratória azimutal e um conjunto de mecanismos para o manuseio do Kite e o controle do rumo do barco. É apresentado o cálculo para relacionar o equilíbrio da embarcação com o voo do Kite. Não há necessidade de leme para controlar o rumo da embarcação, portanto o barco protótipo deste trabalho não apresenta algum leme. Os dados obtidos em teste foram relacionados, processados e os resultados quantitativos de percursos e manobras são apresentados e descritas as condições e posicionamentos das grandezas relevantes. A Propulsão do barco prototipo por meio de um Kite mostrou bons resultados em ventos acima de 18 km/h (10 nós). Nestas condições ficou comprovado a eficiência do sistema inovador para propulsionar e guiar barcos com Kites como o protótipo apresentado no presente trabalho.
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O equilíbrio hidrodinâmico da embarcação tratada neste trabalho é alcançado através de tecnologia com uso de uma plataforma giratória azimutal e um conjunto de mecanismos para o manuseio do Kite e o controle do rumo do barco. É apresentado o cálculo para relacionar o equilíbrio da embarcação com o voo do Kite. Não há necessidade de leme para controlar o rumo da embarcação, portanto o barco protótipo deste trabalho não apresenta algum leme. Os dados obtidos em teste foram relacionados, processados e os resultados quantitativos de percursos e manobras são apresentados e descritas as condições e posicionamentos das grandezas relevantes. A Propulsão do barco prototipo por meio de um Kite mostrou bons resultados em ventos acima de 18 km/h (10 nós). Nestas condições ficou comprovado a eficiência do sistema inovador para propulsionar e guiar barcos com Kites como o protótipo apresentado no presente trabalho.This work has as its central theme the development and realization of an innovative technological concept of boat propulsion using the wind power through a steerable Kite. To demonstrate the effectiveness of the applied technology there is designed, manufactured and tested a prototype boat with four meters in length capable of carrying one or two people. Modern Kites are designed to operate in aerodynamic lift system. As a result, these devices can be moved in fairly controlled manner in a semi-spherical region called "wind window" and allow the generation of perpendicular forces to wind direction. Thus, a vessel pulled by a Kite and equipped with a good keel can perform crossed courses against the wind. The hydrodynamic balance of the vessel treated in this work is achieved through the use of a technology with azimuthal platform and a set of mechanisms for Kite handling and controlling the direction of the boat. A new method of calculation of the balance of the boat during the Kite flight is presented as well as some results of hydrodynamic simulations. Another advantage of the azimuth platform technology is the ability to control the direction of the boat only by the Kite control devices and the relative positioning of the azimuthal platform within the hull. There is no need of a rudder to control the direction of the boat, so the boat prototype of this work does not present any rudder. The test data were related, processed and quantitative results concerning courses and maneuvers are presented and the conditions and positions of the relevant magnitudes are described. The propulsion of the prototype boat by a Kite showed good results in winds over 18 km/h (10 knots). Under these conditions the efficiency of the innovative propulsion system for boats with Kites as the prototype presented in this work was testified. The innovative directional control allows the handling of the vessel at high upwind courses. The bidirectionality of the prototype boat increases the possibilities of executing maneuvers with reversal of the navigation direction and easy windward routes.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia MecanicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessBarcoEsporte marítimoKitePipaBidirecionalSem lemeEnergia EólicaBoatKiteRudderlessBidirectionalEolic energyWatersportsDesenvolvimento conceitual, projeto, construção e testes de um barco bidirecional sem leme movido por kiteinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILTese de Doutorado em Engenharia Mecânica - Edwin Lundgren - Recife 2015.pdf.jpgTese de Doutorado em Engenharia Mecânica - Edwin Lundgren - Recife 2015.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1400https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/16058/5/Tese%20de%20Doutorado%20em%20Engenharia%20Mec%c3%a2nica%20-%20Edwin%20Lundgren%20-%20Recife%202015.pdf.jpgba620502211e646713c0ae250f2bbab5MD55ORIGINALTese de Doutorado em Engenharia Mecânica - Edwin Lundgren - Recife 2015.pdfTese de Doutorado em Engenharia Mecânica - Edwin Lundgren - Recife 2015.pdfapplication/pdf6647333https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/16058/1/Tese%20de%20Doutorado%20em%20Engenharia%20Mec%c3%a2nica%20-%20Edwin%20Lundgren%20-%20Recife%202015.pdf562061d27a257684cbc87a9f44cca7a8MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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