O temaO capítulo trata do risco que o rebocador corre ao assistir: em jogo estão o rebocador, sua tripulação e a segurança do próprio navio assistido.
Causa-raizA maioria das situações inseguras vem de efeitos de interaction = forças hidrodinâmicas e momentos de giro que surgem quando navio e rebocador operam próximos e com velocidade.
interaction › efeitos na performance (puxar/empurrar) › efeitos na safety (não emborcar/ser passado por cima)
O padrão de fluxo da água ao redor do navio (regido por Bernoulli) é a explicação unificadora de todo o capítulo — base de bank suction, bow cushion, girting e do acidente "tug under the bow".
Águas rasas pioram tanto a performance quanto a safety.
Interações internas ao rebocador
- Propeller × casco do próprio rebocador: o empuxo a ré de um reverse-tractor / ASD-tug é cerca de 5–10 % menor que o empuxo a vante (o jato bate no corpo à frente dos thrusters).
- Interação entre os dois propulsores (azimutais / Voith-Schneider): influenciam-se conforme as direções de empuxo.
- Interação pela defensa (fendering) e pela towline (capacidade de absorver cargas dinâmicas/choque).
Interações rebocador × navio
- Jato do rebocador × casco do navio: reduz a performance de tração; pior com pouco underkeel clearance.
- Casco × casco: mais forte com o rebocador trabalhando ao costado; depende sobretudo da velocidade do navio.
- Slipstream/wake do navio → rebocador: afeta o rebocador de popa; cresce em águas rasas/estreitas.
As duas que ameaçam a safety — casco×casco e wake/slipstream sobre o rebocador de popa — são o objeto deste capítulo; as demais já foram vistas antes.
Regra geralQuanto menor o underkeel clearance, mais bollard pull é preciso para segurar o navio contra corrente ou parar um navio deslocando-se de través.
Bank suction e bow cushion
O que éNavio junto a uma margem é atraído para o banco (bank suction) e tem a proa empurrada para longe (bow cushion); a resultante age um pouco a ré da meia-nau.
Rompido o equilíbrio (banco irregular/submerso, governo desatento), o navio pode guinar (sheer) e ficar muito difícil de controlar, até para o lado oposto do canal.
Crescem com o quadrado da velocidade: a 4 nós a atração e o momento de guinada são 4× os de 2 nós. Também maiores com menor clearance → fique longe da margem e reduza velocidade.
Outros efeitos de água rasa
- Menor efeito de leme; possível aumento do efeito transversal do hélice.
- Raio de giro maior e taxa inicial de giro menor → curva mais difícil.
- Distância de parada maior pela maior virtual mass: o navio arrasta até 40 % do seu deslocamento quando o clearance cai a 20 % do calado.
"Following water" (Fig. 6.1): ao parar bruscamente num bacia, a massa de água que viajava com o navio o ultrapassa e o empurra; tamanho ligado à velocidade — mais um motivo para velocidade baixa.
PrincípioTanto faz o navio mover-se na água ou a água passar pelo navio: o que importa é a velocidade relativa (Figs. 6.2, 6.3). Como o navio tem boca e calado, a água percorre um caminho mais longo no mesmo tempo → sua velocidade relativa aumenta.
Bernoulli: aumento da velocidade da água → queda da pressão (e vice-versa), com a variação de pressão proporcional ao quadrado da variação de velocidade → se a velocidade dobra, a pressão cai a um quarto.
Campo de pressão no casco
Alta pressão na proa (bow wave) › baixa pressão no meio (midbody) › alta menor na popa
Por que a popa é menorA boundary layer (camada viscosa "morta") engrossa da proa à popa e segue como wake friccional → as linhas de corrente na popa se espalham menos. Um cavado (trough) fica na after shoulder.
Água rasa/estreitaRestringe o fluxo por baixo → mais água pelos lados → maior velocidade lateral, maior queda de pressão nos lados; a maior pressão fica junto à proa.
Banco íngreme tem efeito maior que banco em rampa (a rampa deixa entrar água pelo lado e reduz a queda de pressão). A interação navio-navio ou navio-rebocador gera-se exatamente do mesmo modo que navio-banco: depende da distância e da velocidade relativa.
Cenário (Fig. 6.4)Rebocador ultrapassa lentamente um graneleiro; as áreas verdes são as mais críticas (momentos que mudam rápido em pouco espaço + forças de sucção).
O que o rebocador sente, da popa à proa
- Pos. 1 (través da popa): água mais rápida entre rebocador e casco baixa a pressão → sucção e momento para dentro (a vante do rebocador está mais perto).
- Pos. 2 (after quarter): ainda sugado pelo trough, mas ao ficar paralelo sente de repente momento para fora (bow cushion próprio).
- Pos. 3 (midbody): sugado para o navio com momento para fora — idêntico a bank suction + bow cushion.
- Pos. 4 (forward shoulder): mais potência para manter velocidade; sucção sobe rápido.
- Entre 4 e 5 (perto da proa): o momento para fora inverte-se subitamente para dentro e a lift force joga o rebocador para longe do navio.
Posições da figura, explicadas no texto (7)
- 1. When the tug approaches the stern from a position behind tug no. 1, it experiences an increase of speed due to the relatively low water speed.
When coming nearly abeam of the stern (position 1) the tug is sucked towards the ship because the speed of water increases between tug and ship's hull causing a low pressure field and consequently a suction force towards the ship. - 1 e 2. Between position 1 and 2 the situation changes.
- 2. In addition, the tug's stern is near the wave trough at the aft quarter (position 2) where the water speed between the tug's stern and ship's hull is high.
- 3. Near the ship's midship section the tug is still sucked towards the ship with an outward turning moment (position 3), all caused by effects identical to bank suction and bow cushion effects.
- 3 e 4. At position 3 and 4 the rudder of conventional tugs is still to starboard counteracting the suction force.
- 4. As soon as the after end of the tug reaches the wave trough the outward turning moment increases again (position 4).
Especially near position 4, suction forces to starboard and turning moments to port may be marked. - 4 e 5. When moving a little further forward (between positions 4 and 5) the outward turning moment suddenly changes into an inward turning moment.
A little further on, between positions 4 and 5, a conventional tug should abruptly change from starboard to port rudder.
Convencional × tractor (quem é mais seguro)
| Estação | Convencional (governo a ré) | Tractor (propulsão a vante) |
|---|---|---|
| Pos. 1 | Leme a bombordo contra o momento, mas a força lateral soma-se à sucção → manter-se afastado | Direciona propulsão para longe → mais seguro |
| Pos. 3–4 | Leme a boreste contra a sucção | Propulsão a boreste ainda soma na direção da sucção |
| Entre 4 e 5 | Deve inverter bruscamente para bombordo, ou guina a boreste e vai parar sob a proa | Ajusta propulsão a bombordo para afastar-se da proa |
Efeitos crescem com velocidade, com a proximidade e em água rasa/estreita — piores junto à proa. Towlines passam nas posições 1 e 4–5. Rebocador beamy ajuda estabilidade mas fica course-unstable; velocidades ao aproximar de 5 nós são normais (9–10 não são raras).
Fluxo relativoA velocidade da água ao longo do casco é maior que a corrente livre: navio a 3 nós pode ter 4 nós de fluxo relativo no costado, mais ainda nas shoulders.
- Rebocador empurrando ao costado enfrenta água mais rápida e perde eficácia, sobretudo nas shoulders (Fig. 6.5, pos. 1 e 2).
- Rebocando na linha (pos. 3 e 4): efeito difícil de precisar; alavancas práticas = comprimento da towline e distância.
Posições da figura, explicadas no texto (4)
- 1 e 2. A tug pushing at a ship's side is affected by this increased water speed and tug performance is adversely affected, particularly when operating near the shoulders (see figure 6.5 positions 1 and 2).
- 3. With respect to tug no. 3 the shorter the towline and the closer to the ship's hull, the larger the interaction effects are.
- 3 e 4. Secondly, tugs — when in positions 3 and 4 and rendering assistance — frequently change position and heading.
It is advisable for tugs towing on a line, like tugs nos. 3 and 4, to use a somewhat longer towline length and operate at a farther distance from the ship's hull, which is also safer. - 5. In position 5 a tractor tug, which could also be an ASD/ reverse-tractor tug, is operating in a ship's wake as well as in the propeller slipstream.
Use towline mais longa e trabalhe mais afastado (pos. 3 e 4): é mais seguro E mais eficaz — reduz interação e a perda pelo próprio jato batendo no casco.
Pos. 5 (wake + slipstream)O wake reduz a resistência e a força de frenagem na towline (menor força para mesma potência), perda que cresce em água rasa; o slipstream age no sentido oposto.
Maiores perdas de performance: rebocador empurrando ao costado e rebocador freando no wake.
Chegar ao costado e sair (6.3.2)
AproximarAo chegar em velocidade, é mais seguro aproximar-se perto da meia-nau (midsection), onde o fluxo é mais uniforme.
Para soltar-se do casco: aplicar astern thrust no hélice interno — contraintuitivo — freia a água entre os cascos, a pressão sobe e, com o bow cushion, empurra o rebocador para fora (puro Bernoulli). Reduzir a velocidade do navio também ajuda (sucção cresce com a velocidade).
Azimutais apontados um pouco para fora em baixa velocidade podem sugar violentamente o rebocador contra o navio; pior em azimutais de passo fixo sem clutch modulador (alta rotação mínima).
Passar cabo na proa (6.3.3) — o lugar mais perigoso
Acidente "tug under the bow" (Fig. 6.7B): convencional julga-se perto demais, tenta sair a toda a vante governando a bombordo, a força de governo o joga contra o navio, ele desce ao longo da proa e é passado por cima. A única saída segura é sempre "Full Astern".
Achados (Hamburg, Dr Dand, Flanders, MARIN, ~50 anos): forças crescem com o quadrado da velocidade; o momento mais perigoso é passar a parte dianteira da proa (out→in); velocidade segura na água não mais que 6 nós. Tractor/Voith compensam melhor (governo aponta para longe).
Passar cabo na popa (6.3.4)
Pior caso = astern thrust súbito: cria um trough profundo logo atrás da popa que suga o rebocador. Ao amarrar na popa, o hélice deve ficar parado (passo fixo) ou em passo mínimo (CPP); se precisar dar a ré, avisar o rebocador a tempo.
Retinidas / heaving lines (6.3.5)
- Duas retinidas prontas, cada uma com monkey's fist só de cabo, sem peso adicionado.
- Alternativas seguras: anéis flutuantes ou saco de areia de no máximo 250 g.
Retinida com peso (grilhetas, bola de ferro, pedra) é "quase uma ação criminosa". Caso Barta/Magdalena (2008): cabo no bulbo, ~6 nós, rebocador foi sob a proa e emborcou, 2 afogados (Fig. 6.8). Alternativa moderna: lança-cabos a ar PLT (alcance seguro até 90 m).
Girting e tripping (6.3.6, Fig. 6.13)
| Situação | Ponto de reboque | Consequência |
|---|---|---|
| Girting (convencional) | na meia-nau (amidships) | emborca (capsize) |
| Tripping (tractor) | numa extremidade | gira e vem ao costado — menos perigoso |
Ocorre quando o rebocador não consegue alinhar-se ao navio e a towline recebe alta tensão athwartships. Saída: quick-release confiável ou o piloto reduzir a velocidade (afrouxa o cabo).
Velocidade excessiva do navio, mesmo em rota reta, já causa girting: um rebocador de vante desvia para o lado e, se a velocidade sobe, cai em girting. Causa principal dos 14 casos do estudo Kalmar (2015): não conhecer/respeitar as limitações do rebocador. Portas e aberturas fechadas durante o reboque.
Convencional de través como "drogue" governável (6.3.7–11)
- Rebocador de vante de través: velocidade de ré alta demais eleva a banda até emborcar (resistência transversal + jato do hélice do navio).
- Rebocador de popa de través: um "half ahead" súbito joga jato selvagem sobre ele e pode emborcá-lo.
- De um quarter para a popa (dead astern): perigoso ao convencional acima de ~3 nós (risco de girting; ex. Voima, Kaskinen, 2001). Sem problema para tractor/reverse-tractor ou com gob rope confiável.
- Cruzar de um quarter ao outro: só com o navio quase parado.
Baixa visibilidade — nevoeiro (6.3.12)
Nevoeiro multiplica todo risco acima. Manter velocidade baixa, informar os rebocadores, comunicação ótima. Melhor equipamento = winch com quick-release confiável operável do passadiço e do convés. Portos devem ter procedimentos de nevoeiro (ex.: visibilidade ≤ 500 m).
O que éBow-to-bow = ASD-tug trabalhando como rebocador de proa num navio com seguimento: o rebocador corre a ré, proa voltada para o navio (Fig. 6.18–6.19).
O traço limitante é a estabilidade direcional a ré, ruim em alta velocidade. Após o caso River Yarra / W.J. Trotter, o máximo passou a 5 nós para bow-to-bow.
Por que o skeg é decisivo
- Skeg muito a ré (perto dos thrusters): parte do jato bate no skeg e cria força que se opõe ao giro (Figs. 6.21, 6.27).
- Box keel bem a vante dos thrusters evita isso (Fig. 6.22).
- Centro de pressão da força lateral o mais a vante possível → menos empuxo para equilibrar e mais força de governo para o navio.
Velocidades seguras (ASD; água calma, na água)
| Operação | ASD menos capaz | ASD bem projetado |
|---|---|---|
| Conectar bow-to-bow | 3–4 nós | ~6 nós |
| Assistir amarrado bow-to-bow | 4–5 nós ou menos | ~7 nós |
| Stern-to-bow (sobre a popa) | ~7 nós máx.; não acima de ~60 % da velocidade livre do rebocador | |
Posições da figura, explicadas no texto (2)
- 1. Ship's speed may become too high for the tug (position 1), for instance because the tug is pulling too much to starboard or because the pilot has increased engine power to improve rudder effect in order to make the turn properly.
- 2. In the given situation it is very likely that the tug will come abeam of the ship's bow (position 2)
Capsize é mínimo amarrado bow-to-bow, mas real em stern-to-bow. Amarrado na rota, há quase nenhum tempo para recuperar de falha de motor/thruster. Acima de 4 nós, a força de governo bow-to-bow cai rápido; stern-to-bow pode manter-se ou até subir. Manter aberturas fechadas.
Redução de tripulação (6.3.14)
Tripulação de 2 homens é essencialmente questão econômica; geralmente não recomendada. Risco decisivo = incapacitação do mestre ou do marinheiro num momento crítico. Rotterdam exige 3º tripulante se visibilidade < 300 m, gelo no convés, vento Beaufort 7+, ou trabalho além de 5 nm.
Outros aspectos práticos (6.3.15)
- Bulbous bow submerso é invisível; o pior é a popa do rebocador tocá-lo em alta velocidade a vante.
- Soltar rebocadores só quando não se espera mais assistência; escoltar com tethered tugs reduz risco (ex.: Port Hedland).
- Nunca subestimar vento/corrente: rebocador ao costado pode ficar entalado entre navio e cais (Fig. 6.29).
- Sempre informar os rebocadores de toda mudança de máquina/hélice e de rumo.
- Dead Slow Ahead alto: grandes porta-contêineres podem ter DSA acima de 7 nós; amarrar rebocador de vante bow-to-bow nessa velocidade não é recomendado. Se o navio perde governo com máquina parada, amarrar primeiro o rebocador de popa omni-direcional.
Síntese e conclusões (6.4–6.5)
Os efeitos que afetam a safety ocorrem entre navios, ou navio e rebocador, quando próximos; são mais fortes em água rasa/estreita e crescem acentuadamente com a velocidade do navio. Essenciais: experiência, velocidade adequada, uso cuidadoso do hélice na popa, comunicação ótima e rebocadores apropriados.
Escala do problema: o livro Tug Stability registra que só em 2010–2015 mais de 45 pessoas se afogaram em capsizes conhecidos de rebocadores de porto.