Amortecimento Potencial em Sistemas Flutuantes: Wave Drift Damping. - Martins, Marcelo Ramos (1999)
O trabalho apresenta um procedimento para o cálculo dos coeficientes da matriz de \"wave drift damping\". A importância desta componente de amortecimento passou a ser examinada a partir da década de 80 quando Wichers (1982) apresentou resultados experimentais, mostrando que o amortecimento medido na presença de ondas é muito maior que o medido na ausência de ondas. A partir desta data vários trabalhos, de diferentes pesquisadores, tem tratado desta questão. Aranha (1996) apresentou uma formulação, que causou polêmica, para a determinação dos elementos da matriz de amortecimento de \"wave drift damping\", relativos aos movimentos de \"surge\" e de \"sway\", a partir dos esforços de deriva. Os objetivos do presente trabalho são o de verificar a aderência da formulação proposta por Aranha (1996) com a realização de ensaios em escala reduzida e, em seguida, estender esta formulação aos movimentos em \"yaw\". Inicialmente são analisados os esforços atuantes sobre o navio devido às ondas, incluindo-se os efeitos devido ao \"wave drift damping\". Utilizando-se a conservação de energia e da quantidade de movimento transportada pela onda, obtem-se as expressões para os elementos da matriz de \"wave drift damping\" referentes aos movimentos de \"surge\" e \"sway\". Com o intuito de avaliar os resultados obtidos pelas expressões desenvolvidas, é realizada uma avaliação numérica e uma experimental. Com a avaliação numérica, efetuada comdois navios distintos operados pela PETROBRÁS, mostra-se a importância do efeito do \"wave drift damping\" na composição dos esforços solicitantes sobre as unidades. Para validar os resultados obtidos com as expressões utilizadas na análise numérica, foram realizados alguns ensaios no tanque de provas do IPT com um modelo em escala reduzida do navio Vidal de Negreiros. Estes ensaios, além de demonstrar os bons resultados obtidos por estas expressões, ilustram também o efeito do \"wave drift damping\" sobre o ângulo de equilíbrio do navio, quando ancorado pelo sistema \"turret\". Evidenciada a importância do efeito do \"wave drift damping\" e comprovados os bons resultados obtidos para o amortecimento em \"surge\" e em \"sway\" devido a este efeito, é analisada a influência da velocidade de \"yaw\" da unidade flutuante sobre os efeitos causados pela onda. Utilizando-se a discrepância de escalas, ou seja, o fato da boca ser muito menor que o comprimento, o movimento de \"yaw\" de cada seção do navio é tratado como um movimento de \"sway\" de intensidade igual ao produto da velocidade angular da unidade no plano horizontal pela distância da seção em questão ao centro de giro. Partindo desta premissa, o trabalho avalia os efeitos do movimento de \"yaw\" sobre os esforços de deriva exercidos no navio a partir das expressões referentes ao movimento de \"sway\", já utilizadas e avaliadas previamente. Para tanto é necessário o conhecimento dos coeficientes de deriva seccionais dos navios. Para se obter estes coeficientes, foi elaborado um programa baseado na Teoria de Corpos Esbeltos cujos resultados foram avaliados utilizando-se o programa WAMIT de propriedade da PETROBRÁS. Objetivando-se ainda a utilização dos resultados fornecidos por programas comerciais, como por exemplo o programa WAMIT, são apresentadas expressões heurísticas que, baseando-se em verificações em alta freqüência e na discrepância de escalas, permitem estimar o efeito do movimento de \"yaw\" do navio sobre o amortecimento potencial. Por fim, considerando-se um corpo com geometria idêntica à utilizada por Grue & Palm (1996) é realizada uma comparação entre os resultados publicados e os obtidos pela metodologia proposta, verificando-se a concordância dos dados, principalmente, no que diz respeito aos elementos da matriz de \"wave drift damping\" que gera um momento associado ao movimento de \"yaw\" da unidade.