Compreendendo a tração de amarração: um fator-chave nas manobras de navios
- ESC Group
- 29 de jun.
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A tração de amarração é a medida padrão da nossa indústria marítima para a capacidade de tração de uma embarcação. Simplificando, ele mede a força máxima que um navio pode exercer quando parado na água - essencialmente nosso equivalente à potência ou torque em veículos terrestres. Para medir a tração do poste de amarração, prendemos a embarcação a um poste de amarração fixo no píer (aqueles postes de metal fortes que você vê em docas) e usamos células de carga especializadas para calcular a tensão gerada na linha quando os motores funcionam em potência máxima. Essa abordagem de teste se assemelha muito ao conceito de tração por barra de tração usado em veículos de reboque terrestres, como caminhões e tratores..
As especificações técnicas para tração de postes são normalmente expressas em quilonewtons (kN), toneladas curtas (stf) ou toneladas-força (tf), fornecendo uma maneira padronizada de quantificar a força de tração. Essa medição é absolutamente crítica para rebocadores e outras embarcações de reboque, pois revela sua verdadeira capacidade de tração sob condições de carga. Toda embarcação comercial destinada a operações de reboque deve obter a certificação adequada de tração de amarração de sociedades de classificação reconhecidas internacionalmente, como a American Bureau of Shipping (ABS), a Bureau Veritas (BV) ou a Indian Register of Shipping (IRS). Essa certificação garante que a embarcação possa executar com segurança as funções de reboque pretendidas e atenda aos padrões da indústria quanto à capacidade de tração.
Aqui na ESC, oferecemos cabeços de amarração qualificados internacionalmente que garantem a segurança de suas embarcações, desde leves até pesadas, e mantêm a integridade de suas instalações marítimas e de atracação.
Por que o Bollard Pull é importante
A força de tração mede a força de tração de uma embarcação a velocidade zero — semelhante à forma como a potência dos veículos terrestres é medida. Ela fornece uma medição precisa da verdadeira capacidade de potência de um rebocador, diferentemente das classificações de potência facilmente manipuláveis.
Aplicações críticas
Mantendo grandes navios estáveis quando exercem empuxo reverso
Parada de emergência/correção de curso de grandes embarcações em portos
Reboque de estruturas marítimas pesadas, como plataformas de petróleo semissubmersíveis
Significado operacional:
Garante que os rebocadores possam gerar o máximo empuxo quando necessário
Fornece aos operadores dados confiáveis sobre as capacidades da embarcação
Medição certificada reconhecida por normas internacionais
Otimização logística:
Determina capacidades realistas de tração de carga
Ajuda a calcular velocidades de reboque e tempos de trânsito precisos
Crítico para o planejamento e programação de operações portuárias
Caso especial - embarcações AHTS:
Necessário para mover grandes plataformas de petróleo semi-submersíveis
Necessita de medição precisa devido ao peso extremo das estruturas
Essencial para o planejamento de operações offshore complexas
Importância regulatória:
Certificação agora exigida para a maioria dos rebocadores e embarcações de apoio
Evita a deturpação das capacidades da embarcação
Padroniza a medição de potência em toda a indústria marítima
Como calcular a tração do poste
Onde:
Potência do motor é a potência total em quilowatts
A eficiência da hélice é responsável pelas perdas na transmissão de potência.
0,101972 é um fator de conversão.
9,81 ajusta a aceleração gravitacional.
Os testes de tração de bollard medem a capacidade máxima de reboque de uma embarcação, prendendo-a a um ponto fixo e medindo a força gerada em impulso total, mantendo a velocidade zero para a frente.. O teste envolve a ancoragem da embarcação a um poste de amarração do cais e o registro da tensão desenvolvida na linha de conexão quando a propulsão máxima é aplicada.
As condições ideais para testes exigem águas calmas e sem maré, com espaço suficiente em todas as direções, calado uniforme da embarcação e esteira de hélice desobstruída.. Na realidade, as condições perfeitas raramente são alcançáveis, por isso os engenheiros devem levar em conta uma margem de erro nas medições. Fatores ambientais como a salinidade da água impactam significativamente os resultados, já que o empuxo da hélice depende da densidade da água e das características de deslocamento de massa.
Para coleta precisa de dados, os engenheiros normalmente realizam testes em intervalos de dez minutos ou até que as oscilações se estabilizem. Várias medições de impulso, tensão e outros parâmetros são calculadas para determinar a classificação oficial de tração do poste. Entre os testes, deve-se permitir tempo de estabilização suficiente para que a água ao redor retorne ao seu estado inalterado.
Para embarcações equipadas com sistemas de propulsão suplementares, como propulsores elétricos, as medições adicionais são registradas como Hybrid Bollard Pull (HBP). Essa classificação separada é responsável pela capacidade de empuxo adicional fornecida por essas fontes de energia alternativas, particularmente relevantes com as modernas tecnologias de propulsão verde.
Embora as simulações de dinâmica de fluidos computacionais possam fornecer valores teóricos de tração do poste, os testes físicos continuam sendo o padrão da indústria, apesar de sua variabilidade inerente. Para frotas que exigem várias embarcações com características de reboque semelhantes, os métodos computacionais se tornam mais econômicos, pois o investimento inicial pode ser amortizado em várias unidades.
Oscilações induzidas por ondas ou efeitos de impacto na proa são a causa da resistência das ondas. A capacidade de qualquer embarcação de navegar é bastante impactada porque essa resistência precisa ser superada.
Quando o vento sopra contra a área da vela do navio, as forças do vento entram em cena e podem impedir o movimento para a frente. Além dessas forças externas, a resistência inerente do casco também desempenha um papel. A seguinte fórmula é usada para determinar essa resistência do casco:
Fórmula da força resistive:
R = 0.5 x water density x wetted surface area x velocity2
Onde, em velocidade de avanço zero, a resistência do rebocador é zero, então a força de tração total está disponível para reboque. Em velocidades mais altas, um pouco de força de tração é usada para superar a resistência do rebocador, reduzindo a capacidade de reboque.
Melhorias para aumentar a tração do poste
Para aumentar a força de tração dos navios, uma maneira comum e eficaz de fazer isso é adicionar um revestimento de bico (duto) ao redor das pás da hélice, onde melhora o empuxo em baixas velocidades sob cargas pesadas. O bico atua como um hidrofólio, aumentando em até 30% a eficiência do fluxo e o empuxo dos vasos..
Instalação de múltiplas hélices com coberturas e empuxo de equilíbrio e melhoria da estabilidade. Onde a maioria das embarcações que requerem maior potência ou velocidade geralmente possuem hélices múltiplas, onde cada hélice é devidamente protegida com uma cobertura ou bocal para manter o equilíbrio hidrodinâmico. Resultando em uma distribuição uniforme do empuxo ao longo da linha central da embarcação, melhorando a estabilidade e maximizando a tração total do poste.
Algumas versões avançadas incorporam o sistema de hélice canalizada diretamente com lemes e dispositivos de direção. Por meio da otimização do fluxo de água e da direção do impulso, essa integração melhora a mobilidade e pode melhorar ainda mais a tração do poste. Esses sistemas possibilitam melhor controle durante atividades de reboque ou manutenção de estação
Embora esta instalação ofereça vantagens e melhorias, ainda existem limitações. Em baixas velocidades, hélices canalizadas e revestimentos de bicos aumentam a força de tração; em velocidades mais altas, no entanto, eles diminuem a eficiência da propulsão. Há uma maior probabilidade de cavitação, uma condição em que bolhas de vapor se formam ao redor das pás da hélice que giram rapidamente devido à baixa pressão. Além de desperdiçar energia e diminuir o empuxo, a cavitação ao longo do tempo pode danificar as pás da hélice.
Apesar dessas limitações, as vantagens dos rebocadores superam as desvantagens porque eles são usados principalmente em velocidades moderadas para manobras e reboque.
Considerando diferentes tamanhos de navios
Quando olhamos para diferentes embarcações, seu tamanho afeta diretamente a quantidade de força de tração que elas precisam:
Para embarcações pequenas, como barcos de pesca e rebocadores de porto, estamos trabalhando com menos potência do motor e hélices mais simples. Eles não precisam de muita força de tração, mas devem ser rápidos para responder ao manobrar. Nós os usamos principalmente para ajudar navios a atracar e para movimentar pequenas cargas pelos portos.
Com embarcações de médio porte, como navios de carga e balsas, precisamos de capacidade moderada de tração para operações portuárias. Em espaços apertados, esses navios geralmente precisam da ajuda de rebocadores especializados. A distribuição de peso cria mais resistência à água, o que afeta seu manuseio.
Os grandes navios - petroleiros, navios de cruzeiro e porta-contêineres - exigem uma força de tração substancial para controlar seu enorme peso e superar a resistência da água. Esses gigantes geralmente precisam de vários rebocadores trabalhando juntos apenas para atracar e partir com segurança. Fazer as contas corretamente é crucial para manusear essas embarcações com segurança em águas profundas.
Diferentes projetos de navios também alteram nossos cálculos de tração de amarração. Os rebocadores são construídos especificamente para maximizar a força de tração em comparação com seu tamanho. Ao trabalhar com barcaças, temos que levar em consideração as forças de arrasto e a velocidade com que estamos rebocando. Para embarcações enormes, como navios de cruzeiro e petroleiros, precisamos de rebocadores extremamente potentes porque esses navios têm um impulso tremendo quando estão em movimento. Eles simplesmente não conseguem parar rapidamente sozinhos.
De acordo com as regras de projeto, os postes geralmente devem ser posicionados a 15–30 metros de distância, geralmente na mesma distância dos para-lamas (na metade ou no mesmo ponto). 15% do menor comprimento do navio é outra estimativa aproximada.
Ship Displacement - Bollard Size
Up to 2000 tons - 10 tons
2000 - 10000 tons - 30 tons
10,000 - 20,000 tons - 60 tons
20,000 - 50,000 tons - 80 tons
50,000 - 100,000 tons - 100 tons
100,000 - 200,000 tons - 150 tons
Over 200,000 tons - 200 tons
A ESC oferece uma ampla seleção de cabeços de amarração categorizados por seu deslocamento com classificações de 10 a 300 toneladas e muitos tipos diferentes- T-Head, T-Horn, Kidney, Cleat, Double Bitt, Single Bitt, and Pillar. Para fornecer aos nossos clientes o mais alto calibre de cabeços de amarração, levamos em consideração os códigos de design e padrão.
Remover
Para concluir, a força de tração continua sendo a medida fundamental para avaliar as verdadeiras capacidades de reboque de uma embarcação em operações marítimas. Embora os avanços tecnológicos continuem a melhorar a maneira como medimos e simulamos essas forças, o teste de tração física do poste persiste como nosso padrão da indústria por um bom motivo: ele fornece dados de desempenho do mundo real que refletem diretamente as condições operacionais. Para os profissionais marítimos, a compreensão dessas medições é crucial, seja na gestão de rebocadores portuários ou na coordenação de grandes operações offshore com embarcações AHTS. O processo de certificação, embora imperfeito devido a variáveis ambientais, nos fornece os parâmetros confiáveis necessários para operações marítimas seguras e eficientes em todos os tamanhos e tipos de embarcações.
À medida que continuamos a desenvolver sistemas de propulsão híbridos e projetos de casco mais eficientes, medições precisas da força de tração continuarão sendo fundamentais para adequar as embarcações às suas tarefas pretendidas e garantir o movimento perfeito dos navios por nossas hidrovias cada vez mais movimentadas.
Os postes ESC são projetados e fabricados de acordo com vários padrões internacionais, como BS 6349 Parte 4 e diretrizes PIANC. Os postes de amarração são componentes essenciais para a segurança, e a ESC se esforça para fornecer postes com vida útil superior e resistência a ambientes físicos e corrosivos.
Visite nosso site www.escmarinesystems.com ou envie um e-mail para info@escmarinesystems.com para mais detalhes.
