A capacidade de prever os movimentos de uma plataforma de petróleo sujeita a ondas é bastante importante no contexto da engenharia naval e oceânica, já que esses movimentos terão diversas implicações no projeto deste sistema, com impactos diretos nos custos de produção e tempo de retorno do investimento. Esse trabalho apresenta os fundamentos teóricos sobre o problema de comportamento no mar de corpos flutuantes sujeitos a ondas de gravidades e um método numérico para solução do problema 2D no domínio do tempo. A hipótese básica adotada é a de escoamento potencial, que permitiu a utilização do método de elementos de contorno para descrever a região fluida. Optou-se pela utilização de fontes de Rankine como função de Green no desenvolvimento do método, o qual será abordado somente no contexto linear do problema matemático, delimitado através de um procedimento combinado entre expansão de Stokes e série de Taylor. As simulações são realizadas no domínio do tempo sendo, portanto, resolvido o problema de valor inicial com relação às equações do movimento e equações que descrevem a superfície-livre combinadas com dois problemas de valor de contorno, um para o potencial de velocidades e outro para o potencial de aceleração do escoamento. As equações integrais de contorno permitem transformar o sistema de equações diferenciais parciais da superfície livre num sistema de equações diferenciais ordinárias, as quais são resolvidas através do método de Runge-Kutta de 4a. ordem. As equações integrais são tratadas de forma singularizada e o método utilizado para discretizar as mesmas é de ordem baixa tanto para a função potencial quanto para a aproximação geométrica, sendo as integrações necessárias realizadas numericamente através de quadratura Gauss-Legendre. O algoritmo numérico é testado e validado através de comparações com soluções analíticas, numéricas e experimentais presentes na literatura, considerando os problemas de geração de ondas, cálculo de massa adicional e amortecimento potencial através de ensaios de oscilação forçada, testes de decaimento e, por último, resposta em ondas. Os resultados obtiveram boa concordância com aqueles adotados como paradigma. / The ability to predict the seakeeping characteristics of an offshore structure (such as an oil platform) is very important in offshore engineering since these motions have important consequences regarding its design and therefore its cost and payback period. This work presents the theoretical and numerical aspects concerning the evaluation of the 2D seakeeping problem under the potential flow hypothesis, which allows the use a Boundary Elements Method to describe the fluid region with Rankine sources as Green function. The linearized version of the mathematical problem is built by a combined Stokes expansion and Taylor series procedure and solved in time domain. The initial value problem concerning the motion and free surface equations are solved combined to the boundary value problems considering the velocity and acceleration flow potentials, which transform the partial differential equations of the free surface into ordinary differential equations, that are solved using the 4th order Runge-Kutta method. The integral equations are solved in its singularized version using a low order method both for the potential function and the geometrical approximation, with the terms of the linear system evaluated using Gauss Legendre quadrature. The numerical scheme is tested and validated considering analytical, numerical and experimental results obtained in the literature, concerning wave generation, added mass and potential damping evaluation, decay tests and response to waves. The results achieved good agreement with respect to those used as paradigm.

A capacidade de prever os movimentos de uma plataforma de petróleo sujeita a ondas é bastante importante no contexto da engenharia naval e oceânica, já que esses movimentos terão diversas implicações no projeto deste sistema, com impactos diretos nos custos de produção e tempo de retorno do investimento. Esse trabalho apresenta os fundamentos teóricos sobre o problema de comportamento no mar de corpos flutuantes sujeitos a ondas de gravidades e um método numérico para solução do problema 2D no domínio do tempo. A hipótese básica adotada é a de escoamento potencial, que permitiu a utilização do método de elementos de contorno para descrever a região fluida. Optou-se pela utilização de fontes de Rankine como função de Green no desenvolvimento do método, o qual será abordado somente no contexto linear do problema matemático, delimitado através de um procedimento combinado entre expansão de Stokes e série de Taylor. As simulações são realizadas no domínio do tempo sendo, portanto, resolvido o problema de valor inicial com relação às equações do movimento e equações que descrevem a superfície-livre combinadas com dois problemas de valor de contorno, um para o potencial de velocidades e outro para o potencial de aceleração do escoamento. As equações integrais de contorno permitem transformar o sistema de equações diferenciais parciais da superfície livre num sistema de equações diferenciais ordinárias, as quais são resolvidas através do método de Runge-Kutta de 4a. ordem. As equações integrais são tratadas de forma singularizada e o método utilizado para discretizar as mesmas é de ordem baixa tanto para a função potencial quanto para a aproximação geométrica, sendo as integrações necessárias realizadas numericamente através de quadratura Gauss-Legendre. O algoritmo numérico é testado e validado através de comparações com soluções analíticas, numéricas e experimentais presentes na literatura, considerando os problemas de geração de ondas, cálculo de massa adicional e amortecimento potencial através de ensaios de oscilação forçada, testes de decaimento e, por último, resposta em ondas. Os resultados obtiveram boa concordância com aqueles adotados como paradigma. / The ability to predict the seakeeping characteristics of an offshore structure (such as an oil platform) is very important in offshore engineering since these motions have important consequences regarding its design and therefore its cost and payback period. This work presents the theoretical and numerical aspects concerning the evaluation of the 2D seakeeping problem under the potential flow hypothesis, which allows the use a Boundary Elements Method to describe the fluid region with Rankine sources as Green function. The linearized version of the mathematical problem is built by a combined Stokes expansion and Taylor series procedure and solved in time domain. The initial value problem concerning the motion and free surface equations are solved combined to the boundary value problems considering the velocity and acceleration flow potentials, which transform the partial differential equations of the free surface into ordinary differential equations, that are solved using the 4th order Runge-Kutta method. The integral equations are solved in its singularized version using a low order method both for the potential function and the geometrical approximation, with the terms of the linear system evaluated using Gauss Legendre quadrature. The numerical scheme is tested and validated considering analytical, numerical and experimental results obtained in the literature, concerning wave generation, added mass and potential damping evaluation, decay tests and response to waves. The results achieved good agreement with respect to those used as paradigm.

Um tanque de provas do tipo reboque permite a realização de ensaios hidrodinâmicos com modelos em escala, sua presença é importante devido à possibilidade de obter características hidrodinâmicas que dimensionam a potência e qualidade do comportamento dos navios durante a sua operação, otimizando os projetos de forma particular ou geral, tanto para a navegação marítima, lacustre ou fluvial. O objetivo principal desta pesquisa é estudar e propor uma metodologia para o dimensionamento e concepção de um tanque de reboque para o Serviço Industrial da Marinha (SIMA PERU), principal estaleiro do Peru, de maneira que possa realizar os ensaios hidrodinâmicos correspondentes aos diferentes tipos de embarcações produzidas pelo SIMA PERU. Como propósito de estudo será desenvolvido uma análise de um tanque de reboque que permitirá ensaiar modelos de diferentes tipos de embarcações, levando em consideração as diferentes condições ambientais e climáticas relacionadas ao litoral peruano em toda sua extensão, isto é, uma condição marítima equivalente a uma escala Beaufort 5. Estas são as condições que foram requeridas para atuar na costa peruana. Será proposto um tanque de reboque com características próprias, baseado no razoável dimensionamento dos modelos reduzidos e nas necessidades e requerimentos de ensaio de acordo às recomendações apresentadas pela Conferência Internacional de Tanques de Reboque (International Towing Tank Conference- ITTC). / A towing tank allows hydrodynamic testing with scale models, their presence is important because allows to obtain hydrodynamics characteristics that they measure the power and quality of behavior during the operation, optimizing the designs in general or particular form of vessels for sea, lake or river. The main objective of this research is to study and propose a method for sizing and development of a towing tank for the Naval Industrial Service; SIMA - PERU, main shipyard from Peru, so it carry out hydrodynamics tests corresponding to different types of vessels produced by SIMA - PERU. The purpose of study will be developed analysis of a towing tank that will test models of different types of vessels, taking into account the different environmental and climatic conditions related to the Peruvian coast, in other words, sea conditions equivalent to a Beaufort \"5\". These are the conditions that were required to act on the Peruvian coast. Will be offered a towing tank with its own characteristics, needs and requirements based on the consistent sizing of reduced models and according to the recommendations made by the International Towing Tank Conference - ITTC.

Um tanque de provas do tipo reboque permite a realização de ensaios hidrodinâmicos com modelos em escala, sua presença é importante devido à possibilidade de obter características hidrodinâmicas que dimensionam a potência e qualidade do comportamento dos navios durante a sua operação, otimizando os projetos de forma particular ou geral, tanto para a navegação marítima, lacustre ou fluvial. O objetivo principal desta pesquisa é estudar e propor uma metodologia para o dimensionamento e concepção de um tanque de reboque para o Serviço Industrial da Marinha (SIMA PERU), principal estaleiro do Peru, de maneira que possa realizar os ensaios hidrodinâmicos correspondentes aos diferentes tipos de embarcações produzidas pelo SIMA PERU. Como propósito de estudo será desenvolvido uma análise de um tanque de reboque que permitirá ensaiar modelos de diferentes tipos de embarcações, levando em consideração as diferentes condições ambientais e climáticas relacionadas ao litoral peruano em toda sua extensão, isto é, uma condição marítima equivalente a uma escala Beaufort 5. Estas são as condições que foram requeridas para atuar na costa peruana. Será proposto um tanque de reboque com características próprias, baseado no razoável dimensionamento dos modelos reduzidos e nas necessidades e requerimentos de ensaio de acordo às recomendações apresentadas pela Conferência Internacional de Tanques de Reboque (International Towing Tank Conference- ITTC). / A towing tank allows hydrodynamic testing with scale models, their presence is important because allows to obtain hydrodynamics characteristics that they measure the power and quality of behavior during the operation, optimizing the designs in general or particular form of vessels for sea, lake or river. The main objective of this research is to study and propose a method for sizing and development of a towing tank for the Naval Industrial Service; SIMA - PERU, main shipyard from Peru, so it carry out hydrodynamics tests corresponding to different types of vessels produced by SIMA - PERU. The purpose of study will be developed analysis of a towing tank that will test models of different types of vessels, taking into account the different environmental and climatic conditions related to the Peruvian coast, in other words, sea conditions equivalent to a Beaufort \"5\". These are the conditions that were required to act on the Peruvian coast. Will be offered a towing tank with its own characteristics, needs and requirements based on the consistent sizing of reduced models and according to the recommendations made by the International Towing Tank Conference - ITTC.