A vigilância de uma área marítima é realizada utilizando vários sensores, cujos dados são fusionados a fim de obtermos uma melhor consciência situacional e detectarmos anomalias marítimas. Dados de anomalias marítimas podem ser escassos, fato que dificulta o estudo dessas anomalias. Uma alternativa adequada para o estudo dessas anomalias é a geração de dados por meio de simulação. Este trabalho tem como objetivo elaborar um modelo semântico capaz de representar e possibilitar inferências sobre embarcações em situações anômalas dentro de um cenário marítimo, a partir de anotações semânticas de trajetórias de embarcações. Para atingir esse objetivo, foi idealizada uma abordagem que envolve a construção de um modelo semântico, a elaboração de consultas e a execução dessas consultas ao modelo. Para testar a utilidade dessa abordagem, foram realizados experimentos utilizando dados sintéticos. Trajetórias podem receber anotações semânticas, de forma a marcar episódios de movimentação e de parada em seus dados espaço-temporais. Isso permite uma representação rica semanticamente para investigar padrões de comportamento de embarcações. Com esta pesquisa, pretende-se contribuir com uma abordagem para facilitar a análise semântica de trajetórias em cenários diversos.

O propósito deste trabalho foi o de elaborar uma metodologia de projeto de embarcações pesqueiras como alternativa ao processo clássico baseado na seqüência da \"Espiral de Projetos\". A metodologia proposta faz uso de um algoritmo de otimização que tem como finalidade automatizar cada uma das etapas e aperfeiçoar o resultado final mediante a busca, dentro do espaço de soluções viáveis (chamadas de soluções satisfatórias), da solução \"ótima\", ou seja, a melhor solução para uma determinada condição. Devido ao fato de cada zona de pesca ter suas características particulares no que diz respeito a condições ambientais (altura das ondas e força do vento), arte de pesca desenvolvida na região e normas impostas pela Autoridade Marítima, foi feita, em particular, uma aplicação ao caso da pesca no litoral peruano, pois foram consideradas no desenvolvimento do trabalho peculiaridades e dados que estão presentes nesta região. Neste sentido, desenvolveu-se um programa automatizado e otimizado baseado em uma seqüência de cálculos que permite projetar, a partir dos requisitos do armador, as características de uma embarcação pesqueira que cumpre um conjunto de restrições impostas e que atende ao objetivo desejado, ou seja, a embarcação que represente, através dessas características, a melhor solução possível para uma função de mérito ou função objetivo imposta. Desta forma, utilizando a técnica da parametrização de embarcações semelhantes, assim como métodos conhecidos para cálculo de características e atributos associados a navios pesqueiros, e também um algoritmo matemático de busca, demonstrou-se que é possível projetar uma embarcação pesqueira, do tipo de cerco, a partir dos requisitos do armador, com bons resultados, em períodos curtos de tempo e dentro das margens esperadas em etapas preliminares de projeto. / The purpose of this work was to develop a methodology for a fishing vessel design as alternative to the classic process based on the sequence of the \"Design Spiral.\" The proposed methodology use an optimization algorithm that aims to automate each one of the stages of the design and to improve the final result by the search, among the space of viable solutions (calls of satisfactory solutions), of the optimal solution, in other words, to find the best solution for a determined condition. Due to different characteristics of each fishing area such as: environmental conditions (height of the waves and wind intensity), the fishing gear used in the region and the rules established by the local Maritime Authority, this tool contemplates specific applications to fishing in the Peruvian coasts. Therefore, the development of this tool considered the corresponding data available for the region and the particularities unique to this fishing ground. In this context, an automated and optimized program was created based on a sequence of calculations, allowing to project, under the owner\'s requirements, fitting the characteristics of a fishing vessel that contemplates the imposed restrictions while achieving the overall objective. In other words, the resulting vessel will achieve, through these characteristics, the best possible solution in terms of functionality and desired requirements. Therefore, using the parametric technique of similar vessels, as well as known methods for the calculation of characteristics and associated attributes for fishing vessels and the use of a search mathematical algorithm, it was demonstrated that it is possible to design a fishing vessel of the seiner type, from the requirements of the owner, with good results, in few periods of time and within expected rates in preliminary stages of the project.

Este trabalho apresenta a aplicação da teoria de controle robusto não linear por modos deslizantes a sistemas de posicionamento dinâmico para embarcações flutuantes, com validação experimental. O objetivo do sistema de controle projetado é manter a embarcação próxima a uma posição pré-ajustada (set-point) ou a uma trajetória preestabelecida (pathfollowing), por meio das forças geradas nos propulsores, mesmo estando o sistema na presença de distúrbios externos, ou seja, vento, ondas e correnteza. A princípio, realizaram-se simulações numéricas com o sistema projetado a fim de verificar o seu desempenho. O simulador utilizado foi implementado em ambiente Matlab/Simulink, considerando a dinâmica da embarcação e dos agentes ambientais. As simulações consistiram de manobras realizadas em condições nominais e na ausência de esforços ambientais, com embarcação cheia (plena) e vazia (lastro). Para validação do algoritmo implementado realizaram-se ensaios de manobra em condição de calmaria e na presença de vento, com a embarcação em plena carga e vazia. Os ensaios foram administrados no laboratório do Departamento de Engenharia Naval e Oceânica da USP (DENO). O algoritmo de controle por modos deslizantes demonstrou-se robusto a variações de condições ambientais (vento), mantendo o desempenho e estabilidade. Verificou-se que o ajuste dos parâmetros do controlador pode ser feito de forma intuitiva, utilizando-se fórmulas matemáticas. Além disso, a estrutura não linear do controlador e suas propriedades de robustez asseguram o desempenho e estabilidade para uma grande gama de condições ambientais e manobras realizadas com a embarcação. / This paper presents the application of the robust and nonlinear sliding mode control theory to the dynamic positioning systems for floating vessel, with experimental validation. The objective of the control system designed is to keep the vessel next a specific position (set-point) or follow a pre-defined trajectory (pathfollowing) through the action of propellers, in the presence of wind, waves and current external disturbances. In principle numerical simulations were carried out with the system designed to verify its performance. The simulator used was implemented in a Matlab / Simulink, considering the dynamics of the vessel and environmental agents. The simulations consisted of maneuvers carried out in nominal condition and in the absence of environmental efforts, with the vessel full and empty (ballasted). In order to validate the algorithm, small scale experiments were done, considering maneuvers in both calm and windy conditions, with the vessel at full or ballasted load. The tests were conducted at the laboratory of the Naval and Ocean Engineering Department (DENO) of the University of São Paulo. The sliding mode control was robust to variations in environmental conditions (wind), keeping the performance and stability. It was verified that the adjustment of controller parameters can be easily done, using mathematical equations. Moreover, the nonlinear structure of the controller and its robustness properties ensure the performance and stability for a large range of environmental conditions and maneuvers carried out with the vessel.

A medição de superfícies através de sistemas óticos de precisão é aplicável em diversas áreas da engenharia naval e oceânica: levantamento de geometria de casco para a determinação da estabilidade estática de embarcações in loco, verificação de processos construtivos, recuperação de planos de linha originais perdidos, arqueologia naval, inspeção de cabos e estruturas submersas, planejamento de rota de mergulho, entre outras. Os dispositivos óticos de precisão disponíveis são de alto custo, e a necessidade de se desenvolver um dispositivo de baixo custo se faz presente. O propósito deste trabalho é a criação de metodologia de obtenção de superfície através de procedimento prático experimental. A varredura tridimensional de superfície é feita experimentalmente através da utilização de leitor tridimensional a laser. A contribuição deste trabalho é de promover um conceito teórico a uma prova experimental do conceito, utilizando-se de recursos da automação e robótica, e programação com linguagem e software aplicativo de baixo custo e largamente disponível. / The surface measurement using precision optics is applicable in many areas of naval engineering: survey of hull geometry to determine the static stability of vessels on the spot, verification of construction processes, recovery of lost original hull plans, naval archeology, inspection of underwater structures and cables, route planning diving, among others. The precision optical devices available are expensive, and the need to develop a low-cost device is present. The purpose of this work is to create a methodology for obtaining surfaces through practical experimental procedure. The three-dimensional scan surface is made experimentally by using three-dimensional laser reader. The contribution of this work is to promote a theoretical concept to an experimental proof of concept, using the resources of automation and robotics, and software programming language and application of lowcost and widely available.

Durante o desenvolvimento dessa dissertação foi criado um novo controlador de navios para aproamento automático de mínima energia (weathervane), de acordo com condições ambientais incidentes, mantendo o posicionamento de um ponto de controle arbitrário. O controlador proposto utiliza a metodologia ZPC (Zero Power Control), empregando o método da integral de realimentação, originalmente proposto para aplicação em sistemas de levitação magnética. Além da análise de estabilidade, também foi utilizado o simulador numérico de sistemas oceânicos TPN (Tanque de Provas Numérico), atestando o funcionamento do controlador sob a influência de diversas condições. Foram simulados casos com agentes ambientais (onda, vento e correnteza) desalinhados, ondas irregulares, posicionamento da popa no navio, dentre outros. O desempenho do controlador desenvolvido foi comparado, através de análise estática, com o desempenho de outras lógicas de controle weathervane, apresentando desempenho igual ou superior. Finalmente, um navio em escala reduzida foi submetido a testes em um tanque físico. Os resultados experimentais foram bastante satisfatórios, validando os resultados numéricos obtidos. Com isto, conclui-se que o controlador projetado atende os propósitos para o qual foi concebido com sucesso, sendo viável e possuindo diversas aplicações práticas imediatas. / A new controller was developed during this thesis, intended to automatically calculate the optimum heading (weathervane) for any given environmental condition. The vessel positioning is kept while this controller adapts the heading. The proposed controller utilizes the Zero Power Control (ZPC) methodology, generally applied to magnetic levitation systems. The chosen ZPC strategy is the integral feedback. A stability analysis was carried, in addition to simulations at the oceanic systems numerical simulator TPN (Numerical Offshore Tank), proving the controller availability under the influence of several environmental conditions. Cases with misaligned environmental agents (wind, waves and current), irregular waves, stern control, among others were simulated. In order to prove its performance, the final controller was compared with existing weathervane controllers through a static analysis, showing that it was equal or superior. Finally, a scale model ship was undergone to tests on a physical tank. The experimental results were pretty good, validating the obtained numerical results. In conclusion, the designed controller attends its design requirements successfully, being viable and having several immediate practical applications.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Este trabalho apresenta a medição e avaliação dos níveis de ruído e vibração que a tripulação de um navio, que transporta cargas perigosas na bacia do sul, está submetida e propor soluções para diminuir essa exposição. Levando em conta que a tripulação está exposta durante toda a viagem do navio a redução dos níveis de ruído e vibração é de suma importância para melhorar o conforto e a prevenção de moléstias e ou doenças decorrentes dessa exposição. Foram realizadas medições do nível de pressão sonora e aceleração nas três direções em camarotes e na praça de máquinas do navio em estudo. Foram comparadas com normas que regem os níveis de ruído e vibração adequados para embarcações marítimas. Através da análise do espectro de frequência e do espectro cruzado das medições realizadas foram definidos caminhos de propagação das ondas sonoras e vibratórias e identificadas as frequências que são transmitidas por eles. De posse desses dados são apresentadas propostas de soluções para a diminuição dos níveis de pressão sonora e vibração no navio. / This work presents the measurement and assessment a ships crew exposition to noise and vibration. The ship hauls hazardous cargo in the brazilian southern basin. Considering that the crew is exposed throughout the ship's journey reducing the levels of noise and vibration is critical for improved comfort and prevention of exposure aggravated diseases. Sound pressure levels and three dimensional acceleration measurements were performed on the studied vessel's cabins and engine room. The levels of noise and vibration were compared with standards suitable for marine vessels. Propagation paths of sound waves and vibration were defined by analyzing the frequency spectrum and cross spectrum of the measurements as well as their transmitted frequencies. Proposals for based on the data gathered of sound pressure level and vibration reduction are presented.

O desenvolvimento de técnicas que deem sobrevida a navios com mais de 20 anos de navegação interior é crucialmente importante para um país com a demanda de mobilidade como a que tem o Brasil. Nesse sentido, uma técnica que pode ser citada é a determinação da vida útil potencial (VUP), que propõe uma forma de avaliar o aumento da vida útil de embarcações de navegação interior. Na busca por índices globais que identifiquem as condições do navio, considera-se o cálculo do momento fletor último da seção mestra do navio. O presente trabalho apresenta, de forma detalhada, a aplicação dos principais métodos de cálculo do momento fletor último em três casos de estudo: um perfil caixão, o perfil reduzido de embarcação de fundo duplo (estudada por Nishihara, 1983) e a seção mestra de uma embarcação típica utilizada para navegação na Bacia do Sudeste (NT Guarita). Os métodos empregados para o cálculo do momento fletor último são: métodos direto e iterativo propostos pela Associação Internacional de Sociedades Classificadoras (IACS 2008), Método da Resistência Direta, Método da Largura Efetiva e análises não lineares através do Método dos Elementos Finitos. Com o intuito de obter uma resposta mais coerente, é proposta uma modificação no Método Iterativo [IACS, 2008]. O método modificado é então utilizado no estudo de sensibilidade do momento fletor último frente à redução de espessura das chapas de convés (considerando a seção mestra da embarcação NT Guarita). Os resultados obtidos, bem como as conclusões a respeito, são apresentados ao final do trabalho. Adicionalmente, é proposto um índice para uso na avaliação do nível de não linearidade da resposta dos elementos locais, quando submetidos a reduções de espessura. / The increasing of ships life extension can only be provided by new methodologies development. A new method to determine the potential ship shelf life is being proposed, being part of the new method, in this document the ultimate bending momentum of the master ship section is study. The study presents the application of the most popular methods to calculate the ultimate bending for three different cases: box section, double hull ship studied by Nishihara, 1983 and master section of a typical boat used in Bacia do Sudeste, NT Guarita. The methods applied to calculate the ultimate bending momentum are: direct and iterative methods proposed by the International Association of Classification Societies, IACS 2008, Direct Strength Method, Method of Effective Width and also non-linear analysis using the Finite Element Method. In order to obtain a more coherent response, a change in the Iterative Method [IACS, 2008] has been proposed. The new method is used to study the sensitivity of the ultimate momentum to the reduction of deck thickness applied the NT Guarita. The results and conclusions will be presented in this study. Additionally, will be proposed an index to evaluate the level of non-linearity of the local elements response, when exposed to thickness reduction.

Este trabalho apresenta a medição e avaliação dos níveis de ruído e vibração que a tripulação de um navio, que transporta cargas perigosas na bacia do sul, está submetida e propor soluções para diminuir essa exposição. Levando em conta que a tripulação está exposta durante toda a viagem do navio a redução dos níveis de ruído e vibração é de suma importância para melhorar o conforto e a prevenção de moléstias e ou doenças decorrentes dessa exposição. Foram realizadas medições do nível de pressão sonora e aceleração nas três direções em camarotes e na praça de máquinas do navio em estudo. Foram comparadas com normas que regem os níveis de ruído e vibração adequados para embarcações marítimas. Através da análise do espectro de frequência e do espectro cruzado das medições realizadas foram definidos caminhos de propagação das ondas sonoras e vibratórias e identificadas as frequências que são transmitidas por eles. De posse desses dados são apresentadas propostas de soluções para a diminuição dos níveis de pressão sonora e vibração no navio. / This work presents the measurement and assessment a ships crew exposition to noise and vibration. The ship hauls hazardous cargo in the brazilian southern basin. Considering that the crew is exposed throughout the ship's journey reducing the levels of noise and vibration is critical for improved comfort and prevention of exposure aggravated diseases. Sound pressure levels and three dimensional acceleration measurements were performed on the studied vessel's cabins and engine room. The levels of noise and vibration were compared with standards suitable for marine vessels. Propagation paths of sound waves and vibration were defined by analyzing the frequency spectrum and cross spectrum of the measurements as well as their transmitted frequencies. Proposals for based on the data gathered of sound pressure level and vibration reduction are presented.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-09T14:06:49Z No. of bitstreams: 1 125009.pdf: 2175702 bytes, checksum: fb18b1492599ed39c30494f6d3229e37 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-09T14:06:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 125009.pdf: 2175702 bytes, checksum: fb18b1492599ed39c30494f6d3229e37 (MD5) Previous issue date: 1971-05 / Estabelece-se a necessidade do estudo da instabilidade de grelhas de convés com base no estudo da carga derradeira suportada pela viga navio. Após revisão dos métodos existentes sugere-se e desenvolve-se urna teoria apurada de resposta de um elemento estrutural unidimensional sujeito a forças compressivas, com inclusão de efeitos torcionais e de cisalhamento, visando a aplicação de métodos matriciais de engenharia estrutural. Obtida a matriz de resposta do elemento estrutural descrito, monta-se, pelos meios usualmente empregados, a matriz de resposta de toda a estrutura; deduzindo-se, então, a característica de instabilidade da mesma pelo raciocínio de aproximações sucessivas. Com esse fundamento teórico, procura-se um encadeamento lógico que, aliado a processos numéricos, permita a obtenção da carga de instabilidade de modo automático. O fluxograma de comandos lógicos elementares dai decorrente e traduzido para a linguagem de um computador científico. Apresenta-se um programa FORTRAN, válido para processamento em um sistema IBM 1130 com 32K de memória interna ou alternativamente, sistema IBM 360/40. Com base nesse programa, apresentam-se resultados de urna pesquisa feita com o intuito de quantificar efeitos torcionais, de cisalhamento, e engastamento das extremidades da grelha. / Based on the study of ultima loads for the ship hull girder, we establish the need of determining instability loads of deck grillages. After a review on existing methods anc. accurate theory, including torsional and shear effects, is developpedfor the response of a one dimensional structure element ·subjected to compressive forces, intending its use on matrix methods for structural engineering. With the response matrix of such element in hands, we mount the overall response matrix of the whole structure by usually known methods, and afterwards derive the instability characteristic for it with a step by step method reasoning. With such theoretical embasement we develop a logical-numerical procedure wich will enable us to find instability loads in a totally automated numerical way. The flow diagram of elementary logical commands based on that procedure is translated to the language of a scientific computer. We presenta FORTRAN program wich may be run on an IBMsystem 1130 with 32 K core, or alternatively the IBMSystem 360/40. Using this program we are able to quantify the torsional and shear effects on the grillage's girders as well as built in boundaries.