Forças de corrente em petroleiros e bifurcação do equilíbrio em sistemas tipo turret.

• Autor(a) principal: Leite, André Jacques de Paiva
• Data de Publicação: 1997
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-15032024-100134/
• topic: Amarração; Escoamento; Flow; Mooring; Navios; Oil (Production); Petróleo (Produção); Ships

O uso de petroleiros convertidos para sistemas de produção de petróleo no mar tem se tornado cada vez mais freqüente devido ao aumento das lâminas d\'água das locações e da capacidade de processamento das plantas. A falta de infra-estrutura de escoamento em áreas novas ou em campos marginais reforça essa tendência. A amarração desses navios, comumente denominados FPSO\'s (Floating Production Storage and Offloading Systems), não é tarefa trivial. Várias concepções diferentes de ancoragem vêm sendo testadas ao longo dos anos em diversos países. Dentre essas alternativas destaca-se o sistema tipo SPM-turret (Single Point Mooring of turret type), onde o navio é ancorado através de uma turreta sobre rolamento, o que lhe concede liberdade angular no plano horizontal. Visando estudar a dinâmica desse tipo de sistema para o caso mais simples possível, vislumbrou-se um ensaio com modelo reduzido batizado de Ensaio de Estabilidade Direcional ou Ensaio de Estabilidade ao Reboque. Nesse ensaio, o modelo de navio é rebocado pelo carro dinamométrico através de uma haste vertical rígida conectada ao convés através de rolamento horizontal. Dessa forma, simula-se o caso de um SPM-turret com rigidez linear infinita no plano horizontal, restando, então, apenas um grau de liberdade qual seja o ângulo de aproamento em relação ao meio. A modelagem matemática do ensaio é baseada na Teoria de Jones (Modelo de Asa Curta), porém incorporando correçõesempíricas obtidas por Clarke et al.[7], as quais destacam a importância do leme na estabilidade do navio mesmo a baixas velocidades de corrente. O modelo assim obtido não só permite determinar expressões heurísticas para os esforços decorrente sobre o casco (forças nos sentidos longitudinal e transversal do navio e o momento em torno do seu eixo vertical), como também traz consigo as parcelas necessárias à análise da bifurcação do equilíbrio do sistema, caracterizada pela determinação ) da posição do turret a partir da qual a bifurcação ocorre (\'a IND.CR\'), assim como do seu comportamento pós-crítico (\'psi\'IND.c\'=f(a)). Essa abordagem revela que a parcela quadrática da restauração angular \'CIND.2c\'(\'pi\'/2)*\'psi\']\'psi], onde \'C IND. 2c\'( \'pi\'/2) é o coeficiente de força lateral para incidência de corrente por través, domina o cenário pós-crítico para pequenos ângulos de ataque (\'psi\'IND.c 1), complementando e, de certo modo, corrigindo resultados obtidos através do método de derivadas hidrodinâmicas oriundo de teoria de manobras. De fato mostra-se que, vizinhanças do ponto de bifurcação, o ângulo de aproamento aumenta linearmente com o parâmetro de controle (posição do turret) e não com sua raiz quadrada como a abordagem tradicional aponta. A aderência dos resultados obtidos tanto para os esforços de corrente quanto para o comportamento pós-crítico do navio é muito boa, comprovando a adequabilidade do modelo. E mais, sua estabilidade estrutural é garantidapelo termo quadrático, l lhe conferindo uma robustez não desfrutada pelo modelo de derivadas hidrodinâmicas.