Alguns navios são dotados de equipamentos ou recebem aperfeiçoamentos para aumentar sua capacidade de manobra, permitindo reavaliar o número de rebocadores usados nas manobras portuárias — ou mesmo eliminar sua necessidade.
Os recursos de maior destaque — e a ordem do capítulo
| # | Recurso | Do que se trata |
|---|---|---|
| 1 | Propulsores transversais | bow ou stern thrusters, conforme instalados a vante ou a ré |
| 2 | Lemes especiais | efeito de leme superior ao dos convencionais: com flap móvel (Becker, Jastram, Ulster) e do tipo Schilling (chapa no topo e na base, rabo de peixe na saída d'água) |
| 3 | Leme cicloidal (VCR) | lançado no final dos anos 90: atua como leme convencional, como propulsor e como stern thruster |
Também citadoso propulsor de passo controlado (ver a seção 5.2) e a propulsão azipod (ver a seção do azipod) — recursos que também aumentam a segurança e reduzem a necessidade de rebocadores, mas fora dos três blocos tratados em detalhe.
Vantagens: administrar a velocidade com precisão, sem parar a máquina, mantendo o governo por mais tempo e com a certeza de que não haverá falha de partida quando for necessária máquina a ré.
Crítica principal: dificuldade de governo quando a máquina é "parada" — o hélice fica com passo zero, "fechado", sem descarga de água no leme, o que elimina o escoamento e as qualidades hidrodinâmicas que dão governo ao navio.
As duas alternativas
- manter o menor passo que permita o governo até bem próximo do berço;
- quando possível, desconectar o eixo do motor e manter o passo no maior ângulo possível — mantém a descarga no leme sem aumento de velocidade.
Demais críticas e o que as atenuou
| Crítica | Atenuada por |
|---|---|
| Baixo desempenho da máquina a ré | hélices com melhor resultado a ré |
| Tendência da popa cair para boreste na mesma situação | inversão do sentido de rotação (passo esquerdo) |
Contrapeso do próprio livro: as falhas de partida nos navios de passo fixo são hoje menos frequentes, e o custo e a complexidade bem menores do sistema convencional reduzem, na prática, as vantagens comparativas do passo controlado.
Inovação do início dos anos 90: propulsor azimutal semelhante ao usado em rebocadores, porém movido por um motor elétrico instalado dentro do próprio corpo do propulsor — possibilidade aberta pelo desenvolvimento de motores elétricos de grande potência.
Caso citadoO navio Costa Classica, que frequenta portos brasileiros, teve um azipod instalado entre seus dois propulsores convencionais — aumentou substancialmente a potência e, mais ainda, a manobrabilidade.
Vantagens do navio com azipod
- mais silenciosos;
- consomem menos combustível;
- ganham o espaço normalmente destinado à casa de máquinas, tubo do eixo etc.
Modelo destacadoSSP da Siemens-Schottel: dois propulsores menores que somam a força total, instalados em cada extremo do pod e girando na mesma direção.
Estado da arte à época: até março de 2002, apenas navios de passageiros equipados com esse tipo de propulsão estavam em operação — mas navios de outras características já haviam sido encomendados, inclusive com dois, três e até quatro propulsores azipod.
Instalados normalmente em túneis que atravessam o costado do navio de um bordo ao outro; em função do sentido de rotação do hélice, impulsionam a extremidade para boreste ou para bombordo.
| Aspecto | Bow thruster | Stern thruster |
|---|---|---|
| Instalação | a vante do navio | a ré do navio |
| Efeito | impulsiona a proa para boreste ou bombordo | impulsiona a popa para boreste ou bombordo |
| Melhor atuação | navio parado; eficácia cai drasticamente com o aumento da velocidade | |
Mais rarospropulsores retráteis e azimutais, geralmente em navios menores de apoio a plataformas petrolíferas, navios com posicionamento dinâmico ou rebocadores.
Adoção pelos práticos e confiabilidade
- No aparecimento: pouca popularidade entre os práticos, pela pouca confiabilidade dos sistemas então desenvolvidos.
- Atualmente: muitos navios — em especial de passageiros, containeiros e Ro-Ro — têm bow thrusters, e alguns também stern thrusters bastante confiáveis.
- Restrições que ainda surgem: potência insuficiente em relação ao porte do navio; variações de trim que trazem o propulsor muito próximo da superfície, reduzindo a eficiência.
A melhor atuação ocorre com o navio parado; a eficiência reduz-se drasticamente conforme aumenta a velocidade.
Com cinco nós a maioria dos thrusters já perde significativamente a eficácia: a força exercida lateralmente, combinada com o fluxo de água derivado do movimento longitudinal, produz uma resultante quase paralela ao costado do navio.
Onde NÃO usar em substituição ao rebocador
- manobras de acompanhamento e auxílio ao governo;
- giro com seguimento elevado.
Onde podem superar o rebocador
Condiçãose dotados de potência adequada e suficientemente submersos.
Situaçãomanobras de aproximação e afastamento transversais ao cais — pela rapidez com que o sentido da propulsão pode ser invertido.
Restrição portuária: alguns portos restringem o uso de propulsores laterais nas atracações ou desatracações, temendo que a força do fluxo d'água danifique cais de construção mais antiga.
Maior problema dos lemes convencionais: formação de turbulências quando o ângulo de carregamento é muito alto, levando o leme a "estolar" e perder o efeito.
Quadro especialmente grave em situações de manobra: a velocidade é sempre reduzida e são necessários maiores ângulos de leme para garantir a manobrabilidade. Daí os lemes especiais, que mantêm a efetividade mesmo com ângulos de carregamento bastante altos.
Modelo mais conhecido entre os lemes com flap móvel na saída d'água. Particularidade em relação ao convencional: a existência do flap, governado junto com a parte principal.
| Grandeza | Valor |
|---|---|
| Área do flap | 20% ou 30% da área total do leme |
| Ângulo do flap | duas a três vezes o ângulo dado à parte principal |
| Exemplo do livro | leme carregado para 30 graus a boreste → flap apresenta automaticamente ≈ 60 graus |
| Regra de proporção | menores ângulos de leme têm ângulos de flap proporcionalmente maiores |
| Ângulo máximo de carregamento | ≈ 50 graus — nele o efeito de redução da velocidade é acentuado |
Com qualquer ângulo de leme, o fluxo passa suavemente pela superfície, sem turbulências que afetem a eficiência → as qualidades evolutivas do navio ficam bastante aumentadas.
Variantealgumas marcas de leme com flap móvel têm, na extremidade de vante, um rotor vertical que melhora ainda mais a organização do fluxo, evitando que o leme estole.
Mesma famíliatambém com flap móvel: Jastram e Ulster.
Particularidade — formato fixo: elíptico na extremidade de vante e em forma de rabo de peixe na extremidade de ré, com chapas no topo e na base que impedem a fuga da água por cima ou por baixo do leme.
Resultadofluxo de água organizado mesmo com ângulos iguais a 70 graus.
| Versão | Configuração | Observações |
|---|---|---|
| monovec | um único leme | excelente performance |
| vectwin | dois lemes com um único propulsor | bastante incomum e de operação sofisticada; cada leme carregado dentro de um arco de 145 graus; a combinação entre os dois pode produzir força apenas transversal ou unicamente na direção longitudinal |
Pegadinha central do capítulo: Becker e Schilling não são sinônimos — são duas soluções distintas para o mesmo problema (o estol em ângulos altos). Becker resolve com flap móvel articulado, de área e ângulo proporcionais aos do leme principal; Schilling resolve com formato fixo e tem versão exclusiva com dois lemes para um propulsor (vectwin).
Condição comum a todos os lemes especiais: a eficiência depende da adequação entre o tamanho do leme e o do propulsor, e da proporcionalidade entre a área do leme e as dimensões do navio. Atendidas essas condições, navio com leme especial + bow thruster de potência compatível pode manobrar sem assistência de rebocadores na maioria das situações, compensando o custo adicional de construção com a economia na despesa portuária.
Leme Cicloidal ou Voith Cicloidal Rudder (VCR) — inovação do mesmo fabricante dos propulsores Voith-Schneider, com bastante aceitação pela simplicidade do conceito.
Disco colocado paralelamente ao fundo do navio › do disco saem duas lâminas › todo o conjunto fica por ante a ré do propulsor › recebendo a sua corrente de descarga
| Aspecto | Modo passivo | Modo ativo |
|---|---|---|
| Situação de uso | navio em alta velocidade | navio em baixa velocidade, quando o leme começa a perder eficiência |
| Comportamento do rotor / disco | o rotor apenas gira parcialmente, para um lado ou para o outro, como faria uma porta dupla de leme convencional | o disco gira em velocidade uniforme e as lâminas variam seu passo de forma a produzir a força na direção desejada |
| Função | atua como leme convencional | aumentar ou reduzir o seguimento, em conjunto com o propulsor principal; ou atuar como stern-thruster com controle direcional da força aplicada |
Vantagens adicionais sobre o leme convencionalmenor área de atrito e maior eficiência.
| Recurso | Como atua | Onde melhor substitui o rebocador |
|---|---|---|
| Bow/stern thruster | empurra lateralmente a proa/popa por túnel transversal | aproximação/afastamento transversal ao cais, navio praticamente parado |
| Leme Becker | flap móvel proporcional ao ângulo do leme, sem estolar | manobra em baixa velocidade, combinado a bow thruster de potência compatível |
| Leme Schilling | formato fixo elíptico / rabo de peixe com chapas, sem estolar até 70° | idem, inclusive na versão vectwin (dois lemes, um propulsor) |
| Leme cicloidal (VCR) | disco de lâminas que soma leme + propulsor + stern-thruster | baixa velocidade (modo ativo), no lugar de um stern-thruster dedicado |
Condição comum a todos esses recursos: o dimensionamento adequado. Thruster de potência insuficiente, leme especial desproporcional ao propulsor e ao casco, ou VCR mal ajustado ao seguimento não substituem com segurança o rebocador nas manobras mais exigentes — a economia de despesa portuária só se sustenta quando a engenharia do navio comporta o recurso.
thrusterslemes especiaisVCRpasso controladoazipod