O que é Ferry Boat?

São embarcações de transporte principalmente de pessoas, e em alguns casos, veículos e cargas. A maioria dos ferries opera de forma regular em serviços frequentes.

As balsas fazem parte dos sistemas de transporte público das cidades ribeirinhas e em muitas ilhas, permitindo o trânsito direto entre os pontos com um custo de capital muito menor do que pontes ou túneis.

O projeto de um ferry boat depende do trajeto a qual essa embarcação será submetida em seu uso, a capacidade de passageiros ou cargas, exigências de velocidade entre outras prescrições mecânicas.

Principais tipos de Ferry Boat

Double-ended

Ferries do tipo double-ended possuem duas popas, permitindo-lhes a variação de sentido sem necessitar manobrar a embarcação.

A) Sistema de propulsão

A1) Sistema azimutal

O Z-drive é um tipo de unidade de propulsão marítima. Especificamente, é um propulsor azimutal. A embocadura pode girar 360 graus permitindo rápidas mudanças na direção de pressão e, assim, direção navio. Isso elimina a necessidade de um leme convencional.

Outro sistema de propulsão azimutal é o Schottel Ruderpropeller. O SRP são sistemas combinados de propulsão e comando, com até 6000 kW de potência, que convertem a potência do motor em empuxo otimizado.

A2) VSP

O principal sistema utilizado em embarcações tipo double-ended é o sistema Voith Schneider Propeller (VSP), também conhecido como unidade cicloidal (CD) . É um sistema altamente manobrável, sendo capaz de mudar o rumo da sua pressão quase que instantaneamente. É amplamente usado em rebocadores e balsas, muito semelhante ao do passo coletivo de controle e cíclico em um helicóptero.

Hydrofoils

Os ferrie do tipo hydrofoils podem atingir velocidades superiores aos cruzeiros, sucedendo o hovercraft em algumas rotas do Canal da Mancha, onde as balsas tem agora de competir contra o Eurotunnel e os trens da Eurostar, trens que utilizam o túnel do Canal da Mancha. Os hydrofoils provaram ser uma solução rápida e relativamente econômica no transporte de passageiros nas Ilhas Canárias.

A) Hidrofólios

A incorporação do hidrofólio em uma embarcação tem como principal função otimizar a performance de deslocamento rápido do veículo no meio fluido e, para isso, o seu design prioriza a aerodinâmica ou a hidrodinâmica para reduzir o arrasto provocado pelo móvel. Esse utensílio, se assim podemos dizer, suspendem sua carenagem acima da linha d'água a velocidades mais altas.

A força de elevação, eventualmente, limita-se com o peso da embarcação, atingindo um ponto onde a hidrodinâmica já não levanta mais a embarcação fora da água, mas permanece em equilíbrio.

Hydrofoil que utilizam folhas com forma de U são conhecidos como surface-piercing. Alguns hydrofoils modernos usam hidrofólios T de forma invertida, que ficam submersas. Hydrofoils submersas são menos sujeitos aos efeitos da ação das ondas e, portanto, mais estáveis no mar e são mais confortáveis para a tripulação e passageiros. Este tipo de configuração, no entanto, não é auto estabilizante. O ângulo dos hidrofólios precisa ser ajustado continuamente de acordo com as condições de mudança, um processo de controle que é realizado por meio de sensores, computadores e superfícies ativas.

B) Propulsão

B1) Motores a diesel

A maioria dos navios comerciais europeus que utilizam sistemas fixos surface-piercing têm utilizado os motores a diesel leve com condução de cavitação das hélices, por meio de um sistema de transmissão em ângulo. Esta combinação fornece a construção simplificada, com relativa facilidade de manutenção e baixo custo. No entanto, o elevado peso específico, comparativamente (6-8 kg por cavalo-vapor) dos motores diesel e maior arrasto global resultaram em velocidades de cerca de 35 a 40 nós.

Os motores a diesel são os mais adequados para navios de velocidade moderada e constante.

Suas principais vantagens são:

- eliminam a instalação de caldeiras e condensadores;

- economizam peso e espaço e por consomem menos combustível;

- são reversíveis e, como as máquinas alternativas, desenvolvem praticamente a mesma potência na marcha a ré que na marcha a vante;

- durante as estadias no porto o consumo dos motores é nulo;

Suas principais desvantagens são:

- exigem uma instalação de ar comprimido para partida e injeção de combustível;

- maior custo de instalação;

- maior trabalho de manutenção;

- consome um combustível mais caro, e mais lubrificante.

B2) Turbinas a gás

As turbinas a gás, que são muito empregadas em aviação, vêm sendo aplicadas em navios de guerra de alta velocidade. Para avaliar as vantagens das turbinas a gás podemos compará-las com os motores de combustão interna tipo diesel; nestes, as três fases – compressão, combustão e expansão – ocorrem dentro de uma mesma estrutura, o cilindro, de modo que o impulso motor é intermitente, num ciclo que se repete.

As principais vantagens das turbinas a gás são as seguintes:

- são muito mais leves;

- a instalação é simples;

- ocupam um espaço muito menor;

- permitem rápida partida mesmo em temperatura baixa, aceleram-se rapidamente e se ajustam prontamente às variações de carga; produzem menos vibrações na potência máxima e exigem menor número de pessoas para manutenção e operação; quase não gastam óleo lubrificante.

Outra instalação propulsora moderna é a combinação de um gerador de gás de pistão livre-turbina a gás. Reúnem-se assim as vantagens da alta eficiência de compressão num cilindro diesel com a expansão completa obtida na turbina a gás.

B3) Hélices

Hélices de propulsão são os dispositivos disponíveis mais eficientes atualmente para operações. Em um navio, a hélice é a parte terminal do sistema de propulsão.

Existem dois tipos de hélice no mercado do navio profissional: a Hélice de Passo Variável (HPV) ou a hélice de pás orientáveis e a hélice fixa. Cada uma delas possui vantagens e inconvenientes.

Sistemas propulsores com hélice com pás orientáveis são mais recomendados. Hoje em dia os barcos precisam de melhores rendimentos, mas a um custo reduzido. As hélices com pás orientáveis são particularmente adaptadas aos navios de trabalho que necessitarem de condições de propulsão variáveis no que diz respeito à velocidade, à tração e a manobrabilidade.

O Propulsor Schottel de Passo Controlável (SCP), é um propulsor que pode ser utilizado em qualquer tipo de navio. A simplicidade da estrutura dos propulsores SCP e a sua construção robusta garantem um baixo índice de manutenção e asseguram uma vida útil longa à todos os seus componentes.

B4) Propulsão a jato

Os problemas enfrentados com sistemas de transmissão de engrenagem, no início da utilização de embarcações hydrofoil levaram a um interesse em sistemas de propulsão por jato de água. Embora não inteiramente eliminando a necessidade de caixas de velocidades, estes sistemas são constituídos por entradas subaquáticas, condutas de água no struts, uma bomba localizada nos espaços de máquinas e um escape de água acima do bico.

O Esse sistema segue os mesmos parâmetros que um foguete se move pela atmosfera, porém ao invés de usar gás de alta pressão para gerar impulso, um mecanismo conhecido como sistema de propulsão a jato cria uma poderosa corrente de água. Nesse sistema, um impulsor empurra uma grande quantidade de água debaixo da embarcação por meio de um bocal de direção localizado na parte traseira da embarcação.

O sistema de propulsão a jato permite mais manobras, além de não ter hélices expostas. Por isso, em barcos maiores e de alta velocidade são mais eficientes.

Apesar de inúmeras vantagens a propulsão a jato também tem suas desvantagens como perda de velocidade em baixa ou média velocidade, ficando muito sensível ao peso do veículo aquático. Como o sistema não tem leme dificulta a dirigibilidade e manter o barco em linha reta ou navegar em marcha a ré. Além de possuir hidrojato mais suscetível a detritos, como por exemplo, os sacos plásticos na superfície da água.

Hovercraft

Um hovercraft, veículo de colchão de ar, aerobarco ou aerodeslizador é um veículo que se apoia num colchão de ar. É capaz de atravessar diversos tipos de solo e também pode deslocar-se na água.

Esse colchão é constantemente renovado por ventiladores enormes e contido por uma espécie de saia flexível. Outro motor - a hélice ou a jato - fornece a propulsão horizontal.

A Companhia de Engenharia de Tráfego (CET) de São Paulo, por exemplo, possui duas unidades para navegar pela Marginal Tietê em dias de enchente.

Os hovercrafts só não são mais comuns devido ao alto custo e consumo de energia, já que um terço da potência dos motores é empregado só em sua sustentação. Outro problema é o barulho dos ventiladores e do ar que escapa por baixo da saia.

A) Funcionamento

Um hovercraft viaja por terra e água em uma almofada ou uma bolha de ar de baixa pressão. Em um hovercraft existem um ou mais ventiladores que sopram ar por baixo da embarcação (fans), que é contido por uma saia.

A saia comum é conhecido como uma saia bag, mas também existe a saia skirt, e modelos que combinam as características de cada tipo.

As fans são uma parte muito importante de um hovercraft, cujo objetivo principal é inflar a almofada contida na saia por baixo da embarcação, bem como para fornecer a pressão qual irá propelir a nave para frente.

Hélices não são eficientes em aplicações quando uma contrapressão no ar vai ser aplicada. Por isso, o fan de elevação é utilizado na maior parte dos hovercraft. As fans são conhecidas como ventilador centrífugo.

O ventilador de levantamento (lift vent) é acoplado através de um redutor para o motor. O motor também impulsiona as hélices no ofício, que fornece orientação para o movimento do Hovercraft.

B) Motor

Outro componente essencial é o motor. O motor é geralmente localizado na parte traseira do veículo e é o mais pesado dos componentes. Os motores dos hovercrafts são geralmente a diesel.

O que faz hovercrafts tão eficiente e diferente de outros veículos da sua categoria é que a força necessária para que ele se mova é muito pequena. A propulsão é o que faz mover a embarcação. A origem deste efeito é o ventilador, que é usado para mover o ar para a propulsão.

Hovercrafts não têm qualquer contacto com o solo, portanto qualquer resistência que o solo possa produzir em outras circunstâncias, não equivale nesse contexto.

Catamarã

Catamarã é a designação dada a uma embarcação com dois cascos, com propulsão à vela ou motor, que se destaca por sua elevada estabilidade e velocidade em relação às embarcações monocasco.

Os modernos catamarãs notabilizam-se por sua segurança, baseada em intensos cálculos específicos de estabilidade, por seu conforto e por não velejar adernado, só caturrando. Se eles emborcarem não voltam mais, ao contrário dos monocascos, mas isto é difícil de acontecer.

Estão crescendo, em número, mais rapidamente que os monocascos, mas principalmente para aluguel, por seu maior espaço e conforto. O preço de um catamaran habitável é muito maior do que o de um monocasco com mesma área seca, por isto não é o escolhido pela maioria dos cruzeiristas.

A) Projetos de Casco – Multicasco

Virar e afundar são os acidentes mais importantes na navegação à vela. Como a engenharia de monocascos e multicascos é diferente, vale a seguinte generalização:

- Multicascos podem virar, mas não afundam se tiverem densidade média menor que um como é habitual.

- Monocascos podem não virar, mas afundam se tiverem densidade média maior que um como é habitual nos barcos lastrados.

Apesar de que há exceções, a generalização acima se deve a que os multicascos não têm lastro e geralmente são construídos de materiais leves, então geralmente eles são insubmersíveis. Já os monocascos geralmente são lastrados e por isso podem afundar.

B) Propulsão

Os catamarãs, diferentemente dos exemplos dados anteriormente nessa seção, não possuem apenas propulsão de velas. Muitos já utilizam a propulsão combinada, ou seja, vela e hidrojatos ou motor a diesel e vela, entre outros.

B1) Propulsão a vela

Contrariamente ao que costuma se supor, a propulsão da embarcação não se produz pelo mero empurre do vento sobre as velas. Se assim fosse os veleiros seriam muito pouco manobráveis e só poderiam navegar na direção do vento.

Esta circunstância foi certa durante a utilização exclusiva de velas, com uma limitação séria da manobrabilidade, o que levou a combinar, durante séculos, a vela com os remos, para poder avançar quando o vento era desfavorável. Mas o aparecimento de novos aparelhos como velas triangulares ou trapezoidais unidas permitiu ampliar a capacidade de manobra dos barcos ao aproveitar outras forças.

Para orientar a direção de um barco à vela usa-se o leme. É uma peça submersa e normalmente ligada ao casco no painel de popa ou próximo deste e na sua posição natural está alinhado ao comprimento da embarcação.

Ro-Ro: Roll-on/roll-off ferries (RORO) são grandes, ferries convencionais nomeado para a facilidade com que os veículos possam embarcar e ir embora.

Cruise Ferry: A Cruise ferry é um navio que combina as características de um navio de cruzeiro com uma balsa RoRo.

Ro Pax Fast: Fast ferries RoPax são ferries convencionais, com um consumo grande garagem e uma grande capacidade de passageiros relativamente, com propulsão diesel convencional e hélices que navegam mais de 25 nós (46 km/h, 29 mph).

Cable Ferry: Distâncias muito curtas podem ser atravessadas por um ferry teleférico, que normalmente é uma balsa, onde o ferry é propelido ao longo do percurso e guiado por cabos ligados a cada margem. Cables ferries podem ser utilizados em rios em fluxo curtas distâncias e rápidas.

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