Embarcações de Superfície de Alto Desempenho, do inglês Advanced Marine Vehicles (AMVs), são embarcações de superfície que operam na interface ar/água ou na sua proximidade, conjugando altas velocidades com um bom comportamento em ondas.
O surgimento dessas embarcações se deu com a necessidade de atingir altas velocidades e, posteriormente, buscou-se manter essas velocidades de forma segura. Para isso, foi necessário que uma porção significativa do casco fosse retirada da água para reduzir a resistência do veículo.
Sabendo-se que a massa específica do ar é 815 vezes menor que a da água, se percebe que a resistência ao avanço de um veículo imerso em água será muito maior do que a de um imerso em ar.
Classificação pelo modo de sustentação:
- Hidrostática
– Sustentação explicada pelo princípio de Arquimedes;
– Pode operar na superfície da água ou totalmente submerso;
– Ex.: Navios convencionais, SWATHs, plataformas, submarinos.
- Hidrodinâmica
– Operam na superfície e fazem uso de propriedades hidrodinâmicas para ter a maior parte de sua sustentação originária da interação de dispositivos submersos, como o fluxo de fluido líquido.
– Ex.: Embarcações planadoras – sustentação pode ser explicada pelo princípio de escoamento em placa plana -, aerobarcos – sustentação dinâmica originada por fólios submersos, cujos princípios podem ser explicados pela teoria de asa.
- Aerostática
– Operam em meio aéreo, sua sustentação não depende de seu movimento.
– Ex.: Hovercraft, veículos a colchão de ar (ACVs), navios de efeito de superfície (SESs).
- Aerodinâmica
– Operam em meio aéreo e, eventualmente, próximos à superfície;
– Sustentação fornecida pelo escoamento aerodinâmico em torno de algum dispositivo.
– Ex.: Aeroplanos, sustentação fornecida por asas, asas em efeito solo (WIGs) se sustentam por asas que operam na proximidade da superfície.
Tipos de Embarcações de Superfície de Alto Desempenho
- EMBARCAÇÕES PLANADORAS
- CARACTERÍSTICAS
– Sustentação predominantemente hidrodinâmica.
– A sustentação pode ser explicada pelo princípio de escoamento de placa plana.
– As principais aplicações podem ser classificadas em: militares, de recreio e de serviço.
– Os catamarãs também estão incluídos dentro de embarcações de planeio.
- VANTAGENS
– Concepção e construção bastante simples.
– Baixo consumo de combustível quando comparado com outros AMVs.
– Baixo custo de construção e de manutenção, devido à sua estrutura simples e leve.
– Simplicidade na operação e de manobra em porto, além de não demandar instalações portuárias muito especializadas.
– Operam muito bem em modo hidrostático, tem boa qualidade aerodinâmica.
- DESVANTAGENS
– Comportamento em ondas deficiente, grande perda de velocidade em ondas de baixa frequência.
– A estabilidade dinâmica tende a ser deficiente em altas velocidades.
– Velocidade relativamente limitada, em comparação a embarcações de superfície de sustentação aerostática e aerodinâmica.
– Baixa capacidade de carga comparada com outras AMVs.
1.1 CATAMARÃS DE PLANEIO
- VANTAGENS
– Grande superfície de plataforma.
– Grande estabilidade transversal.
– Possibilidade de se adotar maiores ângulos de deadrise.
- DESVANTAGENS
– Estrutura e instalações mais complexas aumentam custo e peso.
– Aumento da resistência friccional devido ao aumento da superfície molhada e novas componentes da resistência devido à interação entre cascos.
– Aparecimento ou amplificação de diversas componentes da aceleração.
– Custos adicionais de instalação de uma segunda praça de máquinas.
– Quando atravessam um trem de ondas estão sujeitos a esforços mecânicos mais intensos que os monocascos.
- AEROBARCOS
- CARACTERÍSTICAS
– São embarcações que, no regime de operação, têm sustentação fornecida por fólios submersos.
– Os fólios determinam os dois grandes grupos de aerobarcos: os de fólios submersos e os de fólios secantes.
- VANTAGENS
– Bom comportamento em ondas, reduzindo a demanda de potência quando opera sobre fólios.
– A operação de manobras em calados menores, na condição de operação sobre o casco, pode ser facilitada pela adoção de hidrofólios retráteis.
– Os aerobarcos com fólios secantes não apresentam problemas com os efeitos de ponta.
- DESVANTAGENS
– O sistema submerso exige a existência de um sistema de controle ativo dos movimentos (Auto Pilot on Foils), cujo custo é muito elevado.
– Têm limitação de tamanho e capacidade de carga, devido ao fato de que a sustentação fornecida pelos fólios é proporcional à área que impede que os aerobarcos cresçam indefinidamente.
– Aerobarcos que operam em água agitadas podem atingir impactos de ondas com o casco durante a operação.
- ACVs (Air Cushion Vehicles)
- CARACTERÍSTICAS
– Também chamados HOVERCRAFTS, são embarcações de sustentação aerostática que operam sobre colchões de ar formados pela inflação de ar no interior de uma saia flexível.
– A propulsão é quase sempre aérea.
– Têm operação anfíbia, podendo ultrapassar obstáculos sobre a terra.
- VANTAGENS
– Podem alcançar altas velocidades devido à pequena resistência ao avanço.
– Grande capacidade de carga, pode ser controlada através da variação da pressão do colchão.
– A operação facilita a operação de embarque de passageiros ou de carga.
- DESVANTAGENS
– Pequena estabilidade direcional e dificuldade de se controlar o curso e a velocidade de avanço e frenagem.
– Necessidade de um complexo sistema de direcionamento operando em conjunto com a propulsão.
– Baixo nível de conforto, resultante das grandes acelerações verticais originadas pela forma plana do colchão.
– Grande consumo de combustível.
– Alto custo de manutenção pelos complexos sistemas de propulsão e de insuflamento.
– Fabricação leve e cara.
- SESs (SURFACE EFFECT SHIPS)
- CARACTERÍSTICAS
– Os navios de efeito de superfície são embarcações de sustentação aerostática cujo colchão de ar está contido em um compartimento não completamente flexível.
– Têm dois cascos laterais rígidos e apresentam estruturas flexíveis insufladas à vante e à ré.
– Seu casco atravessa a superfície da água, o que não ocorre com os ACVs.
– Na condição estática, a pressão do colchão, expressa em coluna de água salgada não pode nunca exceder o menor valor de calado.
– Têm propulsão aquática.
- VANTAGENS
– Grandes velocidades obtidas, podendo chegar a 100 nós, já que a resistência ao avanço é muita baixa.
– Concebidos a partir dos ACVs, os SES também têm uma grande capacidade de carga.
– Têm maior estabilidade direcional que os ACVs, mais manobrabilidade e atingem maiores velocidades.
– Bom rendimento do sistema propulsivo, pois a resistência ao avanço é pequena e o rendimento da propulsão aquática é sempre bem superior ao da propulsão aérea.
– O pequeno calado quando operam sobre o colchão.
– Possibilidade de duplo modo de operação: um sobre o colchão, mais rápido e com menos calado; e outro sobre o casco, mais lento e com maior autonomia.
- DESVANTAGENS
– Não tem operação anfíbia.
– O seakeeping é ainda mais crítico do que dos ACVs já que o amortecimento fornecido pelo colchão e pela saia é menor.
– Um sistema ativo de insuflamento se faz necessário no caso de operação em altas velocidades.
– Grande consumo de combustível.
– Custo de manutenção alto, pelo rápido desgaste.
– O sistema de insuflamento ativo capaz de controlar a pressão interna do colchão é complexo e de custo caro.
- SWATHs (SMALL WATER AREA TWIN-HULLS)
- CARACTERÍSTICAS
– Embarcações de deslocamento não convencionais que operam em velocidades intermediárias.
– Têm excelente comportamento em ondas devido à sua pequena área de linha de água.
– O SWATH é um catamarã com cascos afilados na altura da linha de operação, adquirindo a forma de “torpedos” em sua porção submersa.
- VANTAGENS
– O excelente comportamento em ondas é garantido em todos os estados de mar.
– Grande superfície na plataforma.
– Alta velocidade comparada a outras embarcações de deslocamento.
– Possível redução das vibrações e ruídos no caso em que a instalação propulsora está localizada no interior dos torpedos.
– Um excelente comportamento em mar quando parado.
- DESVANTAGENS
– Velocidade limitada devido à grande superfície molhada, o que aumenta a resistência friccional.
– O grande calado que reduz a área de operação e pode dificultar a operação em portos normalmente destinados a embarcações do mesmo porte.
– A extrema sensibilidade às variações de peso o que implica na necessidade de sistema de lastro.
– A complexidade estrutural devido à forma do casco vai conduzir a um grande volume de material.
– Necessidade de operar sempre com um mínimo de trim, para não comprometer o escoamento do fluido nos torpedos.
– Estabilidade avariada precária.
– Dificuldade de instalação dos motores devido à forma dos torpedos.
– Ocorrência de instabilidade de heave e pitch.
- WIGs (WINGS IN GROUND EFFECT)
- CARACTERÍSTICAS
– Embarcações de sustentação aerodinâmica que operam muito próximas da superfície sem necessidade de estar em contato com elas.
– A diferença com os aviões convencionais é que operam sempre com suas asas próximas à superfície utilizando o chamado “efeito de solo” para obter uma maior razão sustentação/arrastro.
– Têm asas bastantes curtas em comparação aos aviões.
- VANTAGENS
– Altíssimas velocidades atingidas em comparação a qualquer embarcação aquática, já que sua resistência é apenas a resistência aerodinâmica.
– A excelente relação lift/drag obtidas graças ao efeito solo e à pequena perda de sustentação devido à grande capacidade de inibição de vórtices de ponta.
– A possibilidade de atuarem como veículos de espionagem, já que sua operação muito próxima à superfície dificulta a detecção por radares e também por sonares.
- DESVANTAGENS
– Seakeeping crítico, já que a condição de operação está limitada a estados de mar mais baixos.
– O perigo de se operar a velocidades muito altas nas proximidades da superfície aliada à limitada capacidade de ultrapassar pequenos obstáculos.
– Payload reduzido quando comparado com os outros AMVs.
– Tendem a oscilar em torno de uma altura de equilíbrio onde a sustentação é igual ao peso.
– Altos custos de construção e de operação, pela tecnologia de construção.
– A manobrabilidade tende a ser deficiente para a operação na superfície.
Fonte: Ingenieros Navales