Volume I. Arte Naval_1

Volume I. Arte Naval_1

(Parte 1 de 6)

CAPÍTULO 6 ESTRUTURA DO CASCO DOS NAVIOS METÁLICOS

6.1. Generalidades – Conforme já vimos (art. 1.51), a estrutura do casco dos navios é constituída por um invólucro resistente e impermeável – forro exterior – e elementos estruturais que o suporta – cavernamento (ossada).

Ao contrário da construção de cascos de madeira, há mais de um sistema de construção para os navios metálicos, dependendo da disposição do cavernamento, o qual, entretanto, é sempre constituído por elementos estruturais dirigidos nos sentidos longitudinal e transversal do casco. Estes elementos têm por fim resistir aos esforços nestes sentidos (art. 5.38) e são, portanto, perpendiculares entre si em qualquer sistema.

Quando dois elementos estruturais se cruzam, um é contínuo e o outro é intercostal (fig. 6-1 A e B). Uma peça qualquer é intercostal quando é constituída por seções separadas por outras peças que são contínuas e as interceptam. Se a diferença de altura entre as duas peças é grande, ambas podem ser contínuas (fig. 6-1 C); neste caso a maior tem um rasgo por onde passa a menor e leva um colar soldado a ambas.

Não pretendemos, neste capítulo, descrever um tipo de navio em particular; é nosso objetivo, apenas, tornar conhecidas a nomenclatura e as diferentes disposições das partes estruturais empregadas na construção naval. As diversas partes de um navio podem ser estudadas melhor por uma inspeção nele próprio, recorrendo-se, logicamente, a seus desenhos. Esses desenhos devem ser sempre postos à disposição dos oficiais e constantemente consultados por eles, porque é necessário conhecer o nome correto de todas as peças e o fim a que se destinam as diversas partes do navio.

As figuras do Capítulo 1 apresentam a nomenclatura geral de diferentes cascos de navios. Convém conhecê-la bem, para ter uma idéia da combinação das diversas partes da estrutura como um conjunto, notando as relações entre si, para depois aprender a constituição de cada uma dessas partes.

6.2. Sistema transversal (fig. 1-3) – Neste sistema a estrutura é essencialmente constituída pelas cavernas e vaus com pequeno espaçamento (0,50m a 0,90m) e uma ou duas longitudinais intercostais (quilhas laterais) de cada bordo. A resistência longitudinal é completada pela quilha, trincanizes, chapeamento exterior e dos conveses.

O sistema transversal puro é pouco usado, e somente em navios pequenos.

É o que mais se aproxima do sistema clássico de construção dos navios de madeira e foi o primeiro a ser empregado em navios de ferro e de aço. Não pode ser empregado em navios grandes, onde é maior o esforço de alquebramento.

ARTE NAVAL220 Fig. 6-1 – Interseção de peças da estrutura

6.3. Sistema longitudinal (fig. 1-4) – O sistema de construção longitudinal consiste em um grande número de longitudinais e sicordas, com pequeno espaçamento, e de cavernas e vaus reforçados, com grande espaçamento (2,40 a 6,0m). As cavernas e vaus (fig. 6-2) formam anéis transversais que são rasgados para dar passagem aos longitudinais e sicordas.

No sistema longitudinal, portanto, procura-se manter a continuidade das vigas longitudinais e obtém-se a rigidez transversal por meio de cavernas colocadas a grandes intervalos. Este sistema foi inicialmente patenteado por Joseph W. Isherwood no princípio do século passado, sendo empregado em diversos tipos de navios, principalmente nos navios-tanques.

a. Sistema original Isherwood – As vigas longitudinais são 100% contínuas, perfurando as cavernas e as anteparas estanques. b. Sistema Isherwood modificado – As vigas longitudinais perfuram as cavernas, mas são interrompidas nas anteparas estanques, às quais são ligadas por meio de borboletas, mantendo-se assim a continuidade da estrutura longitudinal. c. Sistema Isherwood modificado, sem borboletas – As vigas longitudinais furam as cavernas e são interrompidas nas anteparas estanques, não sendo a estas ligadas. A continuidade da transmissão de esforços é obtida reforçando-se a chapa do casco por meio de uma cinta de mesma espessura colocada por fora, na região das anteparas. Neste tipo os gigantes não são igualmente espaçados.

O sistema longitudinal puro não pode ser aplicado a navios grandes porque não dá a rigidez transversal necessária para resistir à pressão da água, uma vez que não há vigas transversais (gigantes). Outros sistemas longitudinais têm sido tenta-

Fig. 6-2 – Ligação soldada típica das sicordas, nas passagens por anteparas ou vaus

ARTE NAVAL222 dos, e haviam sido testados antes de Isherwood. O sucesso deste consistiu em ter criado um sistema prático longitudinal em que foi prevista também a resistência transversal, obtendo a aprovação das Sociedades Classificadoras.

Os sistemas longitudinais, além de resistirem melhor aos esforços longitudinais, prestam-se bem ao uso da solda e aos métodos modernos de pré-fabricação. Têm ainda a vantagem de usar menos peças curvas (cavernas) e mais peças aproximadamente retas (longarinas e sicordas), o que facilita a construção. Também são mais convenientes para a subdivisão de navios como os petroleiros e cargueiros, os quais necessitam porões grandes e livres para a movimentação da carga.

6.4. Sistemas mistos – A maioria dos navios é construída num sistema misto, em que há predominância, ora das peças longitudinais, ora das transversais.

Além dos esforços a que o navio está submetido como uma viga, o chapeamento imerso do casco está sujeito a deformações das chapas causadas pela pressão hidrostática. Para resistir melhor a este esforço é necessário suportar as chapas com cavernas e longarinas de modo a formar painéis retangulares.

Esta estrutura retangular em forma de um quadriculado, recebendo um forro inferior no fundo do porão além do forro exterior do fundo da carena, dá lugar a um duplo-fundo (DF). Este duplo-fundo fica subdividido em inúmeros pequenos compartimentos chamados células, formando um compartimento estanque do duplo-fundo. Daí o nome de duplo-fundo celular (DFC), dado a esta estrutura que aumenta a resistência do casco precisamente na parte mais exposta às pressões da água. Este sistema celular, que é sempre associado à estrutura do duplo-fundo, representa uma combinação dos dois sistemas, o longitudinal e o transversal, em que há predominância de um ou de outro quanto à continuidade, sendo as vigas em ambos os sentidos igualmente importantes.

Como sistema misto, mas não celular, há todos os tipos em que uma parte do navio contém estrutura definitivamente longitudinal e em outra há predominância da estrutura transversal.

6.5. Estrutura dos navios de guerra a. Cruzadores pesados odnuF oãsserpàritsiseR sàeacitátsordih sanirambusseõsolpxe moc,raluleC lanidutignolaicnânimoderp adoxiabaodatsoC açaruoc adosepoaritsiseR à,sévnocodeaçaruoc sàeacitátsordihoãsserp sanirambusseõsolpxe moc,raluleC lasrevsnartaicnânimoderp açaruocadsártaodatsoC edsotcapmisoaritsiseR eairahlitra adoseporatropus sévnocodeaçaruoc saesévnoco;lasrevnarT omocmegasatreboc sianidutignol adamicaodatsoC açaruoc sotnemivapsoratropuS b. Cruzadores ligeiros – Geralmente o duplo-fundo só existe a meia-nau, e não vai acima do bojo do navio. No fundo, usa-se o sistema celular com predominância longitudinal, e no costado, o sistema misto-transversal. c. Contratorpedeiros – Não têm duplo-fundo. São navios de formas finas, chapeamento leve e anteparas a meia-nau muito espaçadas devido às praças de máquinas e caldeiras. É usado o sistema longitudinal. d. Submarinos – A função principal do casco é resistir à pressão hidrostática e às explosões submarinas; é empregado o sistema transversal.

6.6. Quilha – São os seguintes os tipos de quilha usados na construção metálica: a. Quilha maciça (fig. 6-3a) – É constituída por uma peça maciça de seção retangular (barra), com o lado maior da seção disposto verticalmente. Sobre as faces verticais desta quilha são cravadas as duas primeiras chapas do forro exterior do casco (chapas do resbordo), que são recurvadas para este fim. Este tipo de quilha só é usado nos navios veleiros e nas pequenas embarcações. É o tipo de quilha empregado nos navios de madeira, levando então um rebaixo chamado alefriz, onde encostam as tábuas do resbordo.

b. Quilha-sobrequilha (fig. 6-3b) – Com a disposição anterior, a quilha fica ligada ao resbordo do navio somente por meio de cravação nas chapas do resbordo. Para aumentar a resistência do casco no sentido longitudinal colocam-se duas ou quatro barras verticais justapostas e cravadas, compreendendo entre elas uma chapa contínua mais alta, que atravessa as cavernas no plano diametral, e constitui a sobrequilha. Esta estrutura forma realmente uma quilha-sobrequilha contínua e solidária com toda a estrutura do navio. Este tipo é usado somente nos navios veleiros, em alguns navios mercantes que não têm duplo-fundo e nas pequenas embarcações.

Fig. 6-3a – Quilha maciça

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c. Quilha-chata (figs. 6-3c e 6-3d) – É o tipo preferido para os navios modernos de qualquer classe. Além da simplicidade de construção, tem as vantagens de evitar um aumento de calado e dar menor resistência do casco aos movimentos evolutivos do navio. É constituído pelas seguintes peças: (1) chapa-quilha – Simples ou dupla. No caso de haver duas chapas-quilhas, teremos a chapa-quilha interna e a chapa-quilha externa. A chapa-quilha constitui a própria fiada central do forro exterior no fundo do navio; ela é geralmente exterior às chapa do resbordo a fim de facilitar a sua substituição em caso de avaria; (2) quilha vertical – Chapa contínua, cuja altura determina a altura do duplofundo. A altura varia de 0,80 a 1,50 metro (2 a 5 pés), mas um mínimo de 1 metro (40 polegadas) é preferível, quando há duplo-fundo; (3) chapa-sobrequilha – Chapa horizontal acima da quilha vertical; (4) cantoneiras de ligação – Superiores e inferiores, ligando a quilha vertical à sobrequilha e à chapa-quilha, respectivamente. Podem-se tornar desnecessárias nas quilhas feitas de seções soldadas ou de ferro perfilado; e (5) borboletas – Tornando rígida a ligação da quilha vertical à chapa-sobrequilha e à chapa-quilha.

Todas as peças da quilha-chata são contínuas, da roda ao cadaste. Os topos das diversas peças da quilha são desencontrados de pelo menos dois espaços de caverna, no sentido longitudinal.

A quilha chata torna mais fácil o movimento de balanço do navio e dá ao casco maior amplitude de balanço. Para minimizar este inconveniente, os navios empregam as bolinas ou quilhas de balanço (art. 6.2).

Fig. 6-3b – Quilha-sobrequilha

ESTRUTURA DO CASCO DOS NAVIOS METÁLICOS225 Fig. 6-3c – Estrutura da quilha chata

Fig. 6-3d – Tipos usuais de quilha chata

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6.7. Sobrequilha – A sobrequilha que se vê na fig. 6-3a prolonga-se de proa a popa, por cima das hastilhas. Ela concorre com a quilha para resistir aos esforços longitudinais e tem por fim manter as cavernas na sua posição. O seu emprego constitui o sistema que mais se aproxima da construção dos navios de madeira, pois consiste em colocar um elemento longitudinal por cima da caverna e soldada à cantoneira invertida (art. 6.11b) desta. A sobrequilha nesta forma é, entretanto, pouco usada, não só porque exige uma certa altura acima das hastilhas, como também no sistema de quilha-chata geralmente usado, o papel de sobrequilha é realmente feito pela quilha vertical e pela sobrequilha horizontal.

Nos casos mais simples, a sobrequilha é formada por duas cantoneiras (fig. 6-3b) ou por um perfil "I" (fig. 6-3a).

6.8. Longarinas ou longitudinais (figs. 1-3, 6-4a, b e c) a. Funções – Longitudinais ou longarinas são vigas engastadas de proa a popa perpendicularmente às cavernas, tendo duas funções principais: (1) como peças da viga do navio, concorrem para a resistência aos esforços longitudinais; e (2) como vigas individuais, resistem aos esforços locais do navio no mar, à pressão da água, e aos pesos que o navio suporta (fig. 6-4a).

b. Espaçamento – Na construção longitudinal, as longarinas devem ser espaçadas de 60 t, sendo t a espessura das chapas do casco na seção mestra. Quando é usado um espaçamento maior, são colocadas pequenas longarinas intermediárias entre as longarinas.Na construção transversal, não há regra fixa para espaçamento das poucas longarinas usadas. Há pelo menos uma longarina de cada bordo, a longarina do bojo; no fundo de carena é também colocada uma longarina para formar os jazentes das máquinas e das caldeiras. Além disso, nos porões que se estendem por mais de uma altura de coberta, são colocadas longarinas nas amuradas, na altura da coberta interrompida (fig. 6-4b).

Fig. 6-4a – Longarinas e sicordas, sistema de construção longitudinal

c. Numeração – As longarinas são numeradas seguidamente de baixo para cima. Assim, as longarinas no 1 BE e no 1 B são as duas mais próximas da quilha. d. Seção – Em construção rebitada, as longarinas são geralmente perfis "I",

"C" ou "L". Em construção soldada, são perfis "T" laminados ou seções "T" soldadas.

Dentro do duplo-fundo, geralmente as longarinas são constituídas por chapas soldadas ou rebitadas aos forros exterior e interior do fundo. e. Continuidade – Elas devem estender-se para vante e para ré tanto quanto possível, mas nem todas se podem prolongar até à popa e à proa, como a quilha.

As longarinas devem ser terminadas, nunca mais de um par (BE e B) no mesmo vão de cavernas, e nunca bruscamente. Nas extremidades do navio, elas têm a altura gradualmente reduzida (fig. 6-4c).

No sistema transversal, as longarinas são intercostais, ou são parcialmente contínuas, isto é, têm a chapa de face ou as cantoneiras de ligação contínuas. f. Direção – As longarinas são perpendiculares ao chapeamento exterior do casco. Excetuam-se as longarinas do fundo que servem de jazentes às máquinas, caldeiras e outros grandes pesos, as quais são sempre verticais. g. Estanqueidade e acesso – No duplo-fundo algumas longarinas são estanques ao óleo ou à água. A maioria porém é não-estanque, e deve ter furos em

Fig. 6-4b – Longarinas do bojo e do fundo Fig. 6-4c – Ligação da longarina nas extremidades

ARTE NAVAL228 elipse para acesso, a fim de ser feita limpeza e conservação; também são feitos furos pequenos na parte de baixo, para serviço de esgoto (bueiros).

6.9. Sicordas (figs. 1-4 e 6-4a) – As sicordas são as longarinas do convés e das cobertas. Tudo o que foi dito sobre espaçamento, seção, continuidade, direção e função das longarinas aplica-se às sicordas.

A numeração é feita do seguinte modo: a sicorda no 1 é a da mediana (linha de centro do navio); seguem-se as de número 2 (BE e B), número 3 (BE e B), etc., do centro para os bordos.

6.10. Trincanizes (figs. 1-3, 6-5a, 6-5b) a. Funções – O trincaniz é constituído, em cada chapeamento do convés ou das cobertas, pela fiada de chapas mais robustas colocadas sobre os topos dos vaus, de proa à popa. Ele forma um reforço contra os esforços longitudinais e completa o travamento dos vaus com as amuradas. b. Cantoneiras do trincaniz – As chapas do trincaniz do convés são invariavelmente mais grossas que as outras chapas do forro deste pavimento e geralmente têm sua robustez aumentada por uma cantoneira que as liga às chapas correspondentes do costado (fiada da cinta). Em navios modernos, a cantoneira do trincaniz tem sido substituída por uma fiada de chapa curva, ligando a fiada da cinta à fiada do trincaniz (fig. 6-5a).

Em alguns navios, há duas cantoneiras do trincaniz, que são chamadas cantoneira externa do trincaniz e cantoneira interna do trincaniz (figs. 6-5a e 6-5b).

Fig. 6-5a – Tipos de trincaniz (convés)

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