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CAPÍTULO 3. PROPULSÃO
de Reynolds. Este efeito resultante da variação do número de Reynolds é resolvido pela
aplicação de uma força de compensação. A intensidade da força de compensação necessária
F D é determinada por,
F D = 1 2 ρ · V 2 m · S m · ((1 + k) (c F m − c F s ) − c A − c AA ) (3.41)
O hélice tem portanto que produzir uma força propulsiva igual à resistência total R T menos
a força de compensação F D .
Outro efeito de escala a considerar no ensaio de propulsão diz respeito à esteira. A
espessura da camada limite e esteira do modelo é relativamente maior que a correspondente
espessura no navio. Ou seja, o coeficiente de esteira do modelo é maior que o do navio. A
velocidade média de aproximação ao hélice, adimensionalizada pela velocidade do modelo, é
menor que a correspondente velocidade adimensionalizada do navio.
Por último, deverá ser considerado o efeito de escala nas características propulsivas do
hélice. De facto, o número de Reynolds do hélice no modelo é menor que no hélice do navio
e os coeficientes de força propulsiva e de binário são diferentes.
Na realização dos ensaios de propulsão é normalmente mantida a velocidade do “carro” de
reboque constante e é variada a velocidade de rotação do hélice até ser obtida uma condição
de equilíbrio. São assim obtidos dados de força propulsiva e binário em função da velocidade.
Adicionalmente, podem ainda ser registados dados sobre o calado e o caimento do modelo
durante o ensaio.
O ponto de auto-propulsão do modelo é encontrado quando as forças exteriores sobre o
modelo são nulas. O ensaio é realizado com o número de Froude do navio, fazendo variar a
velocidade de rotação do hélice até que a força de reboque se anule. Nesta situação, a força
propulsiva iguala a resistência da querena, alterada pela presença de hélice. Para compensar
a diferença no coeficiente de resistência do navio e do modelo, é aplicada a força adicional de
reboque F D determinada pela Eq. (3.41). É portanto mais correcto afirmar que no ponto de
auto-propulsão do modelo, a única força exterior aplicada ao modelo é a força F D .
Para além do chamado ensaio de auto-propulsão, realizam-se os ensaios em sobrecarga.
Cada ensaio em sobrecarga realiza-se também com o hélice a operar atrás do modelo com este
a ser rebocado a velocidade constante. Faz-se variar a velocidade de rotação do hélice e, para
cada uma das velocidades ensaiadas n m regista-se a força de reboque F m , a força propulsiva
T m e o binário Q m . Pode-se encontrar também o ponto de auto-propulsão do modelo por
interpolação nos resultados dos ensaios em sobrecarga, mais concretamente interpolando na
curva da força de reboque em função da velocidade de rotação, para o valor requerido de F D .
3.8.2 Potência e velocidade
A potência efectiva P E , potência necessária para rebocar a querena, sem os apêndices associados
à propulsão, à velocidade V s , é obtida por
em que:
P E = R T · V s (3.42)
- R T é a resistência total em águas livres excluindo a resistência adicional dos apêndices
associados à propulsão;
- e V s é a velocidade do navio.