Orientador : Kamal A. R. Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T13:01:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stuchi_AderbalSebastiao_M.pdf: 2468651 bytes, checksum: 18dcfcee65efce6502bbf0ffa20d5c81 (MD5) Previous issue date: 1975 / Resumo: Uma teoria tridimensional linearizada é desenvolvida para hidrofóio diédrico operando abaixo da superfície livre. Partindo de uma equação básica do potencial de velocidade, equação do potencial de velocidade completo é obtida ap6s imposição das várias condições de contorno. Com o intuito de conseguir forma mais simples para a computação numérica, realizamos extensas manipulações sobre a equação do potencial de velocidade completo. Após estas manipulações, a equação do potencial de velocidade é usado para obtermos o campo de velocidades induzidas. Os cálculos numéricos são efetuados usando o método da tinha de sustentação refinada ou método da superfície de sustentação incompleta, no qual o hidrof6lio é substituído por uma linha de singularidades ao longo da envergadura e a 1/4 de corda da borda de ataque, impondo que a inclinação das linhas de corrente a 3/4 de corda da borda de ataque seja igual a inclinação do fó1io. Este método apresenta-se adequado para aspecto ratio moderados e al tos, com profundidades não muito pequenas. Devido as simplificações do método este não é válido para pequenos aspecto ratio, e os resultados obtidos para f61io muito próximo da superfície 1ivre discordam dos experimentais devido aos efeitos não lineares não serem considerados nesta análise. Determina-se um número de Froude crítico para o qual a sustentação é máxima. Acima do valor crítico, aumentando o número de Fraude a sustentação diminui, o mesmo ocorrendo quando diminuimos o número de Froude abaixo do valor crítico. Aumentando a profundidade de submergência a influência da superfície 1ivre diminui sendo esta infIuência tanto maior quanto menor o ângulo diédrico. Verificando-se que f61io de baixo aspect ratio são mais susceptíveis a influência da superfície 1ivre que fólio de alto aspect ratio / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

El capítulo 1, presenta una introducción y estado del arte del planeamiento y seguimiento de trayectorias en espacios con nados. En el capítulo 2, se presenta el desarrollo completo del modelo matemático general de una embarcación marina, considerando los 6 grados de libertad para posteriormente particularizar este modelo a un modelo de 3 grados de libertad que es el que se va analizar en esta tesis. El propósito del capítulo 3, consiste en realizar el diseño mediante simulación de un sistema de planeamiento, guía y seguimiento de trayectoria para una embarcaci ón marina subactuada con dos hélices, a partir del modelo matemático de barco de 3 grados de libertad, obtenido en el capítulo 2. En este capítulo se divide en 3 partes, el planeamiento de trayectoria, estrategia de control y síntesis de planeamiento y seguimiento de trayectoria para embarcaciones marinas en espacios con nados. En la primera parte, se da a conocer la estrategia utilizada para realizar el planeamiento de trayectoria partiendo de un espacio determinado caracterizado por su geometría y obstáculos. Para esta tarea se hace uso del diagrama de Voronoi, el algoritmo de Dijkstra, y un algoritmo de tal manera que ltramos algunos puntos para evitar los cambios de dirección innecesarios, también consideramos una tolerancia de tal manera que la embarcación pueda circular por lugares estrechos con cierta holgura. En la segunda parte, se presenta la teoría de control backstepping , que es aplicada para sistemas dinámicos no lineales, se comenta sus ventajas respecto a la técnica de feedback linearization . Se muestra el desarrollo de la técnica aplicada al control de embarcaciones marinas, considerando la dinámica del barco. Se desarrolla el sistema de guía del barco para lograr el seguimiento de trayectoria, con las consideraciones especiales que implican controlar un sistema subactuado. En el capítulo 4, se desarrolla la simulación para dos entornos diferentes, el primero corresponde a un canal en forma senoidal por el cual el barco se desplazará, se realizará el planeamiento y control de la ruta, el segundo entorno corresponde a una aplicación más real, pues se toma como mapa referencia el mar Báltico, al cual se le aplican las técnicas desarrolladas en esta tesis. / Tesis

Esta tesis tiene como objetivo principal diseñar un sistema de control automático para vehículos marinos de superficie mediante el uso de un controlador por rechazo activo de perturbaciones (ADRC) basado en filtros planos lineales para su posterior implementación en un barco dedicado a la medición de variables marítimas, siguiendo una trayectoria planificada de antemano. La tesis incluye el modelamiento del barco basado en leyes físicas y el cual coincide en resultados con el modelo robótico trabajado en la bibliografía, una revisión teórica del controlador basado en filtro plano lineal, el diseño del controlador propiamente y una propuesta de implementación del sistema de control en un barco dedicado a monitoreo de variables marítimas ambientales. El controlador diseñado consta de dos partes; un generador de trayectorias realizables y un controlador de vehículo marino subactuado, ambos basados en filtros planos lineales. La combinación de ambos permite un control práctico (con estabilización no asintótica) del barco con un error en estado estacionario pequeño diferente de cero. Se realizaron pruebas del controlador en un modelo matemático de barco validado, obteniéndose un desempeño similar al de un controlador basado en linealización por realimentación de estados. Como ventaja, el controlador propuesto puede seguir trayectorias arbitrarias, poligonales y que requiere solo dos parámetros conocidos del modelo matemático del barco para funcionar adecuadamente; debido a esto, se reduce la carga computacional y se aligera la labor de identificación que sería necesaria en el caso del controlador basado en linealización por realimentación de estados. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Realiza el análisis y evaluación de los procesos productivos, así como el desempeño operativo del Taller X-40 (construcciones navales), perteneciente a la empresa SIMA-PERÚ (Centro Operativo Callao), ayudándose de herramientas de la ingeniería industrial que permitirán entender y mejorar las operaciones en la construcción de una embarcación; tales como el estudio de tiempos, diagramas de actividades de procesos, diagrama causa-efecto, entre otros. Se muestran los estándares de producción obtenidos y que actualmente se encuentran vigentes para su uso adecuado. Además, luego del análisis, se hace énfasis en algunas deficiencias encontradas en las actividades que se realizan, y se plantean soluciones con el objetivo de incrementar la productividad del sistema. / Trabajo de suficiencia profesional

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-07-18T04:14:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346864.pdf: 3593269 bytes, checksum: f2da02ae45af607cc7354548e16d983e (MD5) Previous issue date: 2017 / Embarcações de esporte e recreio a motor, coloquialmente chamadas de lanchas marcam o ideário da cultura náutica nacional. Atendida por mais de 61 estaleiros espalhados por todo o território nacional, por empresas brasileiras e estrangeiras, a indústria náutica se foca na produção destes bens duráveis. Esta mesma indústria tem de atender à grande diversidade de embarcações e seus usos e para isso desenvolvem novas embarcações a cada novo ciclo comercial, empregando a atividade de projeto. Entretanto, as metodologias vigentes focam no projeto de embarcações de caráter comercial de transporte, enquanto a metodologia de projeto embarcações de esporte e recreio não se veem refletidas na produção acadêmica mais recente. Observa-se neste cenário a oportunidade de proposição de uma metodologia de apoio ao projeto informacional e conceitual de embarcações de esporte e recreio a motor, visando principalmente a sistematização do processo de obtenção de especificações de projeto de embarcações, do processo de geração e da avaliação de conceitos-solução. Visando esta proposição, objetivo principal deste trabalho, foi levantado o estado-da-arte e realizados estudos de caso para a organização do conhecimento de especialistas em projeto de embarcações. A metodologia proposta foi avaliada com o projeto de uma embarcação de recreio de pequeno porte à motor por uma equipe de acadêmicos de engenharia naval da Universidade Federal de Santa Catarina. O resultado desta aplicação foi avaliado por dois grupos. Um grupo interno constituído da equipe de projeto e outro grupo externo constituído de especialistas da indústria náutica e da academia. Os resultados da avaliação confluíram para sua aceitação como metodologia de apoio ao projeto informacional e conceitual de embarcações de recreio à motor, e auxiliaram na identificação de oportunidades de melhoria.<br> / Abstract : Motor leisure boats, or commonly identified as powerboats, define the brazilian nautical culture. Attended by over 61 yards scattered all over the country, by brazilian and foreign enterprises, the Brazilian nautical industry focus on the production of this durable goods. This same industry must answer to a diverse myriad of boats and their uses, so to comply with this demand develops new boats within each new economic cycle employing the activity of design. However, actual methodologies focus on the design of commercial transport and military vessels, while design methodologies for small boats for private use, such as leisure crafts, does not see themselves reflected among the most recent academic publications. In this way, aspects like design information treatment, requirements engineering, and trade-off conflicts are unexplored. It is observed the necessity and the opportunity to propose a support methodology for informational and conceptual design of motor leisure boats. Aiming mainly the systematization of obtaining design specifications, which are particular of this kind of craft, and the systematization of the generation and evaluation of solution concepts, also, employing design support tools. For this, it was raised the state-of-the-art through bibliographic research and interviews with specialists. The proposed methodology was evaluated by the design of a small recreational motor boat by a team of academic engineers of Federal University of Santa Catarina. The results of this application, as well as the graphical representation of the proposed methodology scheme, with its verbal explanation were submitted to a questionnaire evaluation within two groups. The first consisting of the design team and the second of nautical industry specialists and academic specialists. These results contributed for the overall acceptation of the methodology among both groups and had assisted in the identification of improvement opportunities.

Ingeniero Civil Mecánico / Este estudio es inspirado en el Pingüino Emperador (Aptenodytes Fosteri) quien es capaz de almacenar burbujas alrededor de su cuerpo y liberarlas para para aumentar drásticamente la velocidad de nado, y así salir eyectado desde el agua a la superficie. Este fenómeno es conocido como lubricación con aire, el cual permite al pingüino reducir momentáneamente el arrastre ejercido por el medio acuoso. Se estudia el fenómeno de lubricación con aire para cuerpos sólidos sumergidos en agua en movimiento. El objetivo principal es cuantificar el efecto de inyectar aire continuamente a la obra viva de un barco en movimiento, para ello. Se utilizan simuladores CFD para evaluar dinámicamente un barco navegando a 10 velocidades diferentes, analizar las fuerzas de arrastre ejercidas por el medio y repetir la experiencia en presencia con un inyector de aire continuo en la proa. Comparar los resultados obtenidos para concluir si el efecto de lubricación con aire provoca alguna reducción del costo de transporte necesario para mantener navegando a velocidad constante del modelo mediante simulaciones. Los modelos consisten en la simulación de un corte horizontal de la obra viva de un barco que se mueve a esa velocidad constante, con el fin de estudiar las fuerzas de reacción de las paredes del modelo, siendo estas de igual magnitud que las fuerzas de arrastre ejercidas por el fluido. Se espera que esta fuerza de reacción de las paredes sea menor en presencia de lubricación con aire. La validación se realiza mediante dos etapas, la primera es verificando que los resultados obtenidos sean independientes del tamaño del volumen de control, finesa del mallado y tiempo de simulación. Esto se logra mediante varias simulaciones que permiten ver que la diferencia entre resultados no supera el 5%.La segunda etapa de validación consiste en evaluar dos aproximaciones con fundamento bibliográfico que permiten estimar preliminarmente los resultados. Se considera que los modelos son válidos cuando los resultados obtenidos en la simulación se encuentran dentro de los márgenes teóricos impuestos. De los modelos estudiados se observa que en presencia de inyección de aire se genera un efecto Magnus, el cual hace que el fluido aumente su velocidad parcialmente al rodear las burbujas. Este aumento de velocidad trae con sigo una disminución en el grosor de la capa limite y aumento parcial de los esfuerzos que se concentran en las paredes que no están cubiertas por aire, sin embargo esto se compensa debido a que las secciones cubiertas con burbujas reducen drásticamente la fuerza de reacción en dicha zona. Se obtiene como resultado una disminución promedio de 19,3% en el costo de transporte de los modelos que presentan inyección de aire continua con respecto de los modelos que navegan sin lubricación con aire.

El presente trabajo de tesis desarrolla el diseño y selección de equipos utilizados en un sistema de propulsión de una embarcación fluvial (peque peque) muy utilizado en la selva peruana funcionando a Gas licuado de petróleo. Se propone una embarcación con capacidad de 650 Kg. y utiliza un motor de 5.5 HP. El objetivos principal en la realización de esta tesis es proporcionar a los pobladores de la selva peruana, una alternativa de este tipo de embarcación, respaldado de un estudio ingenieril. Se realiza la selección del motor utilizando un método experimental y luego corroborándolo por un software de ingeniería naval; se realizó también la selección de la hélice utilizando un método experimental. Obtenido el motor se procede a seleccionar un kit de conversión a gas licuado de petróleo y finalmente teniendo todos estos detalles se calcularon las dimensiones de la estructura de la cola de propulsión utilizando métodos ingenieriles y sus respectivas verificaciones. Se realiza un presupuesto obteniendo un costo total de la cola de propulsión, incluyendo la conversión a GLP del motor, de $ 2,002.58, que es US$ 1,400.00 mas que un sistema de propulsión convencional a gasolina. Se concluye que el costo de inversión en el sistema de propulsión a GLP se recuperará con el bajo costo del combustible y se proyecta recuperarlo en tres años, además de la seguridad proporcionada, la larga duración de los equipos y cuidado del medio ambiente como resultada de la utilización de un combustible mas limpio. / Tesis

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2864_DissertacaoMestradoJohannesAnneBruinsma.pdf: 26835595 bytes, checksum: 46ce839ea72f1808ec54d11182c08828 (MD5) Previous issue date: 2009-04-24 / Este trabalho é baseado em um motor usado no sistema de propulsão elétrica para um barco pequeno de velejar. Aeficiência em um sistema elétrico de propulsão é de considerável importãncia, porque a quantidade de energia disponível é limitada pelo espaço e pelo peso da bateria. Como o barco é usado na maioria das vezes em condições de estado estacionário, com uma carga de 0,3 a 0,6 da potência nominal do motor, o controle do rendimento nesta região contribui com o aumento da distância máxima em uma carga de bateria. Omotor é uma máquina síncrona de imã permanente. Em Inglês, &#147;Permanent Magnet Synchronous Machine ou PMSM&#148;, e este motor já tem um rendimento razoável. Devido à eficiência e outros benefícios, este motor é usado frequentemente nos veículos elétricos que dá uma contribuição ao futuro da tecnologia sustentável. Uma especificação típica devido à construção do rotor, que para este motor não é comum, dá possibilidade para melhorar ligeiramente o rendimento por meio do controlador do motor. Mesmo que o aumento no rendimento seja pequeno, a execução no controlador não tem a necessidade de circuítos adicionais ou de algoritmos sofisticados. Normalmente o controlador do motor é operado em condição de torque máximo por ampère. Conclui-se neste trabalho que, para este motor específico, uma variação pequena no fluxo melhora o rendimento total do motor. Para controladores normais a corrente de magnetização Id é mantida em 0A, quando na essência deste trabalho é mostrado que uma melhoria no rendimento pode ser conseguida quando esta corrente é alterada ou seja Id 6= 0. Portanto, como o barco é usado na maioria das vezes em condições de estado estacionário com uma carga de 0,3 a 0,6 da potência nominal, o rendimento nesta região contribuirá para aumentar à distância máxima da carga da bateria. Para relacionar a eficiência do motor em perspectiva do sistema, uma análise da propulsão completa é descrita nesta dissertação. O modelo de um motor idealizado e de um controlador usado, é adotado da literatura e usado para simulações. Uma análise detalhada das perdas que ocorrem no motor estendem o modelo. Com o modelo estendido, a simulação tem capacidade de prever o rendimento e a adaptação do controlador para estudar a influência no rendimento. Para a condição de funcionamento em regime permanente o rendimento é observado enquanto as parâmetros do controlador são variados. Os resultados da simulação mostram que o rendimento ótimo para este motor depende dos ajustes do controlador e pode ser aperfeiçoado para determinadas condições. Após a simulação para diversas condições, uma série de medidas é feita para validar o trabalho teórico. Mostra-se que, essencialmente, o rendimento ótimo pode ser conseguido para os ajustes do controlador como encontrado durante a simulação. Para a aplicação típica, o método proposto neste trabalho é fácil de executar, um valor de corrente Id calculado baseado no valor do comando será suficiente para aperfeiçoar o rendimento em alguns pontos percentuais. Durante as medidas mostra-se que uma segunda variável pode ser usada para melhorar o rendimento do sistema, este método não é estimado e não é simulado, por estar fora do escopo do trabalho. Esta variável ajusta a tensão do barramento C.C. que para estado estacionário não afeta o controle do motor. Com as conclusões e o método proposto, este trabalho pretende dar uma contribuição para aumentar a utilização desse tipo de motor na propulsão elétrica de barcos.

La tecnología de propulsión marítima es un tema complejo que tiene varias disciplinas involucradas. La propulsión en las embarcaciones es necesaria para avanzar contra las fuerzas (arrastre de agua y aire), para desacelerar, detenerse y también para mantener la posición. Parte de la propulsión es la hélice que es una estructura giratoria que se ubica en el exterior del navío bajo la línea de flotación .la cual genera un empuje a través de la utilización de la energía transmitida por el motor del barco. En la actualidad el diseño y la fabricación de hélices para embarcaciones de pesca artesanal de altura son hechas por fundidoras que no tienen un correcto estudio de los parámetros que se presentan en el funcionamiento de la hélice. Por lo tanto, esto trae consigo problemas como la corta vida de funcionamiento de la hélice, rompimiento de una de las palas y un mayor peso. La presente tesis tiene el propósito de la realización de un diseño de una hélice de cuatro palas para una embarcación pesquera de 18 ton que es utilizada en la pesca de tipo de altura usando como material GFRE tipo S para disminuir el peso, el costo y ser una alternativa respecto a los materiales usados actualmente .Se realizaron los análisis estáticos de la hélice usando el material compuesto GFRE tipo S y el bronce al magnesio, dando como resultado que las tensiones obtenidas están dentro de los límites de seguridad de las propiedades elásticas de los materiales, presentan un buen valor de factor de seguridad, un desplazamiento y una gran diferencia en los pesos, por lo tanto, la funcionalidad del uso del material compuesto de fibra de vidrio tipo S con resina epoxi es aceptable.

Se diseñó una nueva forma de casco de embarcación pesquera artesanal para solucionar el problema de estabilidad en faenas de pesca. Primero se analizó la problemática de la población de 17920 embarcaciones artesanales actuales del litoral peruano involucrando a casi 60 000 pescadores, se analizó sus características, tamaño, material, capacidad y función, definiendo el tamaño de la embarcación a diseñar. En esta tesis se diseñó un nuevo tipo de embarcación Trimarán que presenta un casco central delgado y dos cascos laterales de menor volumen. Logrando la baja resistencia al avance y gran área en cubierta en la superficie para un fácil trabajo de pesca, menos vulnerabilidad en el momento de trabajo y con ayuda del software Naval se obtuvo el análisis de todos los pesos como también el análisis de sus estructuras obedeciendo normas navales y Registros de Clasificación. Como también un análisis económico para determinar el valor del proyecto y el costo de la inversión a proyectar. Que notamos que el proyecto tiene una inversión de 64 300 dólares, y la ganancia anual es de 9 700.00 dólares; por lo tanto es rentable en el periodo de su vida útil. Mostrando que en solo 6.5 años la inversión estará saldada, dándole un valor de vida útil más de 30 años por ser de un material diferente a lo que se viene construyendo. Por lo tanto se llegó a determinar que el trimarán tendrá características diferentes en relación a las formas hidrodinámicas sobre las embarcaciones comunes de tipo de monocasco, que ayudara a solucionar el problema de hundimientos por escora de pequeñas embarcaciones pesqueras artesanales menores a 10 metros, como también la seguridad en la navegación de pesca, y el óptimo cuidando la vida del pescador local.