p Noventa por cento do comércio global é movido por mar e mais de US $ 4 trilhões em carga são transportados anualmente em grandes navios porta-contêineres. Como o transporte comercial continua a fortalecer nossa economia, os arquitetos navais se deparam com um fenômeno que ocorre naturalmente em navios porta-contêineres, visto anteriormente em pequenas embarcações de pesca - movimento giratório de grande amplitude. p O movimento de rolamento de grande amplitude torna os grandes navios de contêineres extremamente instáveis ​​e vulneráveis ​​a acidentes de tripulação e carga, falha de maquinário, danos estruturais e possivelmente naufrágio.

p A rolagem de grande amplitude devido à excitação paramétrica ocorre quando o comprimento da onda é comparável ao comprimento do navio, levando a variações especialmente pronunciadas na estabilidade do navio enquanto ele navega em mar agitado. O navio é empurrado alternadamente de um lado para o outro, e - em apenas alguns ciclos, ondas elevadas com ângulos de rolamento de mais de 35 graus são formadas - tornando-as perigosas para a tripulação e a carga.

p “O movimento de um navio ou estrutura offshore em ondas sempre foi um problema fascinante para o arquiteto naval, "disse o Dr. Jeffrey Falzarano, professor do novo Departamento de Engenharia Oceânica da Texas A&M University.

p Falzarano, um arquiteto naval por formação tem estudado o fenômeno dos barcos de pesca girando e virando desde seus dias de estudante de graduação.

p "Movimento de rolagem paramétrico de grande amplitude de navios porta-contêineres em mares onde as ondas correm diretamente contra o curso de um navio, Contudo, é um problema relativamente novo, "disse ele." Isso representa sérias preocupações quanto à estabilidade do navio. "

p Falzarano, junto com o ex-aluno Dr. Amitava Guha e os alunos de graduação Dr. Abhilash Somayajula e Yujie Liu, desenvolveu a suíte Marine Dynamics Laboratory (MDL), uma série de programas de software que prevêem a probabilidade de movimento rolante de grande amplitude. Reduzir a probabilidade de um acidente causado pelo rolamento é considerado uma abordagem mais eficaz do que mitigar as consequências. Apoiado pelo programa de previsão de movimento de navios ambientais do Office of Naval Research, o grupo está ajudando a desenvolver a próxima geração de ferramentas de previsão de movimento giratório para arquitetos navais.

p "Muitos dos critérios de estabilidade para o projeto do navio atualmente não levam em consideração os movimentos dinâmicos do navio, "disse Somayajula." Os critérios mais antigos pressupõem que as águas estão calmas e, portanto, precisamos de um novo conjunto de regras de estabilidade da próxima geração com base na resposta dinâmica da embarcação em ondas realistas. "

p De acordo com os pesquisadores, projeto e operação novos e aprimorados de navios porta-contêineres podem reduzir efetivamente a probabilidade de ocorrência de movimentos giratórios de grande amplitude.

p Falzarano e Guha desenvolveram MDL HydroD, uma ferramenta no domínio da frequência que analisa as interações de ondas e estruturas. O programa de software é um código de painel tridimensional que calcula cargas de onda de primeira e segunda ordem e resposta de movimento em velocidade zero e para a frente em águas profundas e rasas.

p Falzarano e Somayajula expandiram o trabalho de Guha para desenvolver SIMDYN, uma ferramenta no domínio do tempo que usa os resultados no domínio da frequência do MDL HydroD. O programa de software analisa modelos precisos do movimento da embarcação em ondas aleatórias. SIMDYN considera conceitos como hidrostática não linear, forças não lineares de Froude Krylov e amortecimento de rotação calculado para simular os movimentos não lineares e aleatórios da embarcação. Somayajula está atualmente aplicando esta ferramenta para analisar o rolo paramétrico de navios em mares irregulares e resolver o problema de otimização do projeto de navios para mais segurança, embarcações mais estáveis ​​e eficientes.

p A pesquisa de Falzarano e Liu estende o programa MDL HydroD de Guha para considerar vários navios. É projetado para avaliar com precisão as respostas hidrodinâmicas de vários flutuadores, considerando cargas de onda de primeira e segunda ordem entre vários vasos, descarregamento lado a lado e análise da elevação das ondas entre os navios.

p "Há uma enorme interação entre vários navios de tamanhos variados por causa da lacuna entre eles, "disse Falzarano." Isso não está bem previsto nos modelos e precisamos analisar dados experimentais para melhorar a previsão. "

p Os pesquisadores dizem, este programa de software de fluxo potencial atende à necessidade de uma ferramenta confiável que busca soluções práticas e econômicas em aplicações de tecnologia offshore. Há um interesse crescente em entender como eles irão interagir uns com os outros e em buscar um plano confiável e economicamente eficiente.

p Para prever com precisão o movimento de rolamento, Falzarano e sua equipe analisaram os dados de teste do modelo retirados de experimentos conduzidos em R / V Melville, um navio de pesquisa oceanográfica de uso geral operado pela Instituição de Oceanografia Scripps da Universidade da Califórnia em San Diego.

p Os pesquisadores estão atualmente estendendo o MDL Suite de programas de software para estudar a resistência de ondas constantes em um navio. O método de fluxo potencial é conhecido por sua eficiência e pode ser usado como uma triagem inicial para identificar candidatos promissores. Esses candidatos podem, então, fazer análises adicionais usando técnicas mais sofisticadas, como dinâmica de fluidos computacional ou teste de modelo. Isso permite o uso sequencial dessas abordagens para otimizar simultaneamente as formas do casco para os movimentos e a resistência das ondas.

p A próxima etapa inclui o uso do MDL Suite para estudar outros problemas importantes, como turbinas eólicas flutuantes offshore e carregamento de ondas não lineares.