EN - TMI - Curso Engenheiros Navais – ramo Mecânica
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- Desenvolvimento de um sistema de afundamento controlado aplicável a navios obsoletosPublication . Sabali, Pedro Idris; Rentróia, José Pita RodriguesCom a presente dissertação de mestrado pretendo planear, projetar e conceber um sistema de afundamento controlado de forma automática, que permita a uma determinada plataforma desenvolver o seu afundamento principalmente na horizontal, mas também sendo possível efetuar a um ângulo definido ao critério do utilizador, mediante ajustes nos sensores e na programação. Na parte introdutória da dissertação, abordei a motivação da construção deste sistema, fiz uma pequena mostra da aplicação de navios obsoletos no crescente interesse da área do mergulho recreativo e comparei as vantagens e desvantagens do afundamento tradicional com explosivos em relação ao afundamento controlado. Na seção do enquadramento teórico, foram abordados conceitos que serviram de base, para o estudo do comportamento da plataforma durante o processo de afundamento, com base em princípios da Arquitetura Naval, nomeadamente, da Estabilidade. Estes fundamentos teóricos permitiram avaliar com exatidão e fundamentação matemática, o modo como se comporta a plataforma ao afundar e, com base nesses princípios, foi possível fazer ajustes, correções e previsões de comportamento. Apesar de ter abordado o tema da estabilidade em avaria, todos os cálculos efetuados foram baseados em conceitos da Estabilidade Intacta, que baseia-se na manutenção estrutural do casco, durante todo o processo, que ao contrário dos conceitos da Estabilidade em Avaria, o casco sofre uma ou varias roturas. Na secção da metodologia, aqui uma área de trabalho mais pessoal e prática, pude com base em gráficos de carenas direitas, prever o modo de comportamento de uma corveta da classe “Batista de Andrade”. Foi possível modelar e construir um sistema, de modo a aferir o seu comportamento, garantindo que o afundamento tinha um desenvolvimento na horizontal. Com a realização de eventuais correções, que se concentraram mais no posicionamento dos sensores, de modo a não permitir que o modelo inclinasse demasiado. Depois de efetuadas a provas no tanque e calibrado o sistema conclui que o sistema funcionava como pretendido inicialmente. Garanti um afundamento horizontal e a possibilidade em efetuar a paragem do processo, permanecendo o modelo na posição de flutuação quando as válvulas eram fechadas, como irei demonstrar ao longo da dissertação.
- Termografia como instrumento de manutenção condicionada na MarinhaPublication . Ahmad, Adhil Esmail Marcos; Vairinhos, Valter MartinsNo âmbito da manutenção por acompanhamento de condição, a termografia é uma das ferramentas mais importantes. No entanto existe a necessidade de a aperfeiçoar às condições da Marinha Portuguesa, criando uma base de dados das imagens recolhidas pela câmara de imagem térmica e uma ferramenta de análise que torne de certa forma, independente da subjetividade humana. Este trabalho estuda a aplicação de métodos de recolha, como também métodos de arquivação das imagens térmicas, onde posteriormente inclui a realização de um programa de fácil interação que gere uma base de dados criado em Microsoft Access 2013™, com acesso a um GUI (Graphic User Interface) em suporte Embarcadero RAD Studio XE3™. Cujo objetivo é tornar a análise termográfica prática, possibilitando assim um fácil acompanhamento de condição dos equipamentos.
- Construção de um protótipo de um sistema de propulsão submarina recorrendo a ligas com memória de formaPublication . Augusto , Adriano Ernesto Loureiro; Fernandes, Francisco Manuel BrazAs ligas com memória tais como a liga Ni-Ti e Ni-Ti-X revelam excelentes características de resistência à corrosão em meio aquático e conseguem gerar forças superiores quando comparados com atuadores de natureza diferente mas de dimensões idênticas. Os arames destas ligas, quando devidamente educados, permitem um comportamento que em muito se assemelha ao comportamento de um músculo biológico. Entre muitas áreas de pesquisa, a aplicabilidade de atuadores de ligas com memória de forma para propulsão de veículos subaquáticos autónomos (AUV’s) tem sido discutida de forma ativa nas últimas décadas. Desta forma este trabalho pretende ser mais um contributo para esse estudo através de ensaios de molas de Ni-Ti, construção de um protótipo de uma estrutura de barbatana e análise do seu comportamento. O trabalho descreve os ensaios termomecânicos realizados para determinar as características de molas de Ni-Ti de 8 espiras com 5 mm de diâmetro e arame de 0,8 mm de diâmetro. Consistiu ainda na conceção de uma estrutura biomimética de uma barbatana caudal de um peixe com 3 segmentos independentes com recurso a uma “coluna vertebral” em forma de mola. A indução de alteração da forma da estrutura foi permitida pela colocação das molas de Ni-Ti nas” vértebras”, quatro por segmento e aquecidos aos pares de forma antagónica e arrefecimento realizado por convecção forçada. Os resultados obtidos mostraram o desenvolvimento de força elevada e sem emissão de ruídos, frequência de oscilação da barbatana inferior ao necessário (com ar como meio de permuta térmica) e consumos energéticos muito elevados.
- Otimização da Utilização da Energia a BordoPublication . Antunes , Marco André Nobre; Antunes, Jorge Manuel GomesO consumo de combustíveis tem um peso determinante no custo total das missões desenvolvidas pela Marinha Portuguesa, pelo que a presente dissertação de mestrado se reveste de interesse no que diz respeito à poupança de combustível, com as vantagens evidentes, bem como na redução da pegada carbónica das operações do navio. Assim, este trabalho surge da necessidade de investigar metodologias para conhecer e reduzir os consumos energéticos a bordo de navios de guerra. Com a finalidade de realizar uma otimização energética, foi selecionado um navio modelo, sendo realizados vários estudos, analisando as condições de funcionamento e características dos vários sistemas conversores de energia, destacando o propulsor, a energia elétrica e a energia térmica, com o objetivo de avaliar os consumos energéticos e o rendimento global, ou seja, o balanço da energia que é convertida e utilizada a bordo em cada um dos sistemas mencionados. Foram desenvolvidos quatro simuladores na ferramenta “MATLAB” onde, em três deles, é simulado o comportamento energético do navio modelo, podendo o quarto simulador ser utilizado para outros navios. Para efetuar estas simulações é necessário a introdução de algumas condições iniciais, como as características do próprio navio, a velocidade a que este se desloca, a marcação e intensidade do vento a que está sujeito, bem como as características dos hélices e respetivos motores propulsores. Através destes simuladores foi possível obter um balanço global e específico, para alguns equipamentos, dos seus consumos e rendimentos energéticos. Após o desenvolvimento dos simuladores, os mesmos foram submetidos à validação por comparação com dados retirados do navio modelo real, permitindo identificar áreas de melhoria, de forma a reduzir o erro entre os modelos e o modelo físico, isto é, o navio real. Desta forma, pretendeu-se melhorar os conhecimentos ao nível dos processos de conversão e consumo de energia do navio modelo, desenvolvendo uma ferramenta de preparação de viagem, tendo em conta as condições meteorológicas e as vertentes energético-ambientais das operações do navio modelo, ou de qualquer outro navio da Marinha Portuguesa.
- Sistema para Predição da Procura de Sobressalentes (SPPS)Publication . Passinhas , Tiago Miguel Paiva Ribeiro Carretas; Vairinhos, Valter MartinsEste Projeto de Dissertação surge no âmbito da necessidade da Marinha Portuguesa em conseguir predizer as necessidades de sobressalentes, desde que são adquiridos ao Arsenal do Alfeite ou à Indústria Privada, até ao ponto em que são armazenados e posteriormente distribuídos pelas várias Unidades Navais. O problema consiste em tentar predizer as necessidades de sobressalentes para apoio da manutenção (preventiva e corretiva) necessária para contrariar a degradação natural do material, associada à passagem do tempo e à utilização operacional previsível num horizonte temporal parametrizado, tendo em conta o Sistema de Gestão da Manutenção (S.G.M.) e a teoria da Fiabilidade dos Equipamentos. Para tal, é necessário fazer uma análise do historial de intervenções (DN 60) presentemente informatizado no “software” SICALN, bem como a frequência de utilização das FIT (fichas técnicas de desmontagem, montagem, reparação de equipamentos e substituição de sobressalentes) utilizadas em manutenção preventiva, interpretando as suas várias dependências e correlacionando ambas com a predição de sobressalentes.
- Exploração de Dados de Sensores com Aplicação de Cartas de Controlo UnivariadasPublication . Oliveira , Ana Rita Rodrigues; Lampreia, Suzana Paula Gomes Fernando da SilvaA evolução que se tem vindo a assistir a nível económico leva a que, cada vez mais, pessoas e organizações sejam obrigadas a fazer mais com menos. A Marinha Portuguesa não é exceção e na área de manutenção, que é uma das áreas mais dispendiosas, tem visto o seu orçamento ser reduzido gradualmente, levando por vezes à prática de uma gestão de manutenção pouco equilibrada. A utilização de uma manutenção baseada na condição dos equipamentos ajuda o utilizador a compreender quais as variações que estão presentes no equipamento e as causas desses sintomas, possibilitando ainda a realização de estudos mais detalhados do comportamento dos equipamentos. As cartas de controlo, mais especificamente, são ferramentas poderosas na manutenção, que permitem facilmente detetar variações e avarias existentes no sistema. A sua utilização baseia-se em alguns pressupostos analisados neste estudo como a independência e Normalidade dos dados. Caso se verifique a falha de um dos pressupostos a utilização das cartas pode levar a conclusões erradas. Nesta dissertação foram utilizadas as cartas de Somas Acumuladas Modificadas e as cartas da Média Exponencialmente Amortecida Modificadas para a avaliação da condição do equipamento e estudar as respostas à degradação, utilizando dados gerados através da variação da média. As regras de intervenção de manutenção foram estabelecidas de acordo com a análise das cartas, tendo em vista o objetivo definido, maximizar a deteção de variações no sistema por se tratar de um equipamento crítico, ainda que existisse a hipótese de serem falsos avisos. A metodologia apresentada foi desenvolvida na Escola Naval, com o objetivo de implementar a utilização de métodos de monitorização contínua de equipamentos na Marinha Portuguesa por forma a melhorar o apoio às decisões de manutenção.
- Aparato para medição de forças e momentos de navios soçobradosPublication . Machaieie , João Simião; Rentróia, José Pita Rodrigues; Silva, Paulo Alexandre Marques Pires daCom a presente dissertação pretende-se desenvolver um aparato que permita efetuar medições, o mais precisas possível, de forças e momentos para os navios que se encontrem soçobrados. Assim este aparato será projetado para ser simulado no Tanque do Laboratório de Arquitetura Naval, para podermos ter condições que ajudem a estudar os diversos modos de calcular forças e momentos de um navio soçobrado. Esta dissertação divide-se em duas partes, uma teórica e outra prática. Numa primeira parte, na seção do enquadramento teórico, foram abordados conceitos que serviram de base, para o estudo do comportamento da plataforma durante o processo de alagamento, com base em princípios da Arquitetura Naval, nomeadamente da Estabilidade. Com isto, foram realizados cálculos em Excel por forma a conseguir obter os gráficos de carenas direitas e inclinadas. Depois de ter obtido o gráfico de carenas inclinadas, foi mais acessível chegar ao cálculo dos momentos. Com esta base, a parte teórica fica concluída restando apenas a parte prática que irá ser comparada com esta e de seguida conseguiremos tirar algumas conclusões da viabilidade do aparato. Para realizarmos a parte prática, foi necessário fazer algumas alterações ao batelão, como poderemos ver nos capítulos seguintes. Com a ajuda da oficina da EN e da SA, foi possível contruir o aparato. Após construído o aparato, calcular-se-á os respetivos momentos e forças necessários para fazer com que o navio retome a sua posição inicial, tendo em conta as caraterísticas do tanque e adotando determinados pressupostos. Depois de efetuadas a provas no tanque e calibrado os componentes conclui que o sistema funcionava como pretendido inicialmente, pois devido aos pressupostos assumidos, o erro que resultou até foi relativamente baixo como irei demonstrar ao longo da dissertação.
- Projeto de reservatórios sob pressão fabricados em materiais compósitosPublication . Fernandes, Luís Filipe Freire; Martins, Rui Fernando dos Santos Pereira; Silva, Paulo Alexandre Marques Pires daO projeto de um reservatório sob pressão engloba não só o seu dimensionamento para resistir às cargas atuantes, mas também uma seleção adequada de materiais, dos processos de fabrico, assim como a especificação dos restantes detalhes construtivos, dos parâmetros de teste hidrostático, entre outros. Com a elaboração desta dissertação, pretendeu-se verificar a viabilidade e vantagens do uso de materiais compósitos em determinados reservatórios submetidos a pressão interna, relativamente a outros materiais usados atualmente. Para tal, com o recurso a métodos avançados de cálculo por elementos finitos, a soluções analíticas e às normas de engenharia que se adequavam ao caso, analisou-se estruturalmente e dimensionaram-se dois reservatórios construídos atualmente em material metálico. Posteriormente, efetuou-se o projeto de reservatórios em material compósito, de forma a definir os principais parâmetros de fabrico e fazer o dimensionamento dos mesmos relativamente ao carregamento pretendido. Fazendo uso dos dados de projecto, e com o auxílio de métodos avançados de cálculo por elementos finitos, efetuaram-se diversas simulações numéricas de reservatórios em material compósito, a fim de verificar se os mesmos cumpriam com os requisitos e normalização vigentes (critérios necessários ao seu fabrico) e analisar as vantagens da sua utilização por comparação com reservatórios semelhantes construídos com materiais metálicos. De modo a validar as simulações numéricas realizadas, verificar alguns parâmetros estruturais e conhecer mais criteriosamente o comportamento dos materiais compósitos, foram efetuados ensaios de pressão interna e ensaios de tração, com recurso a extensometria e cálculo analítico.
- Aparato para medição do espetro de ondulação do Tanque do Laboratório de Arquitetura NavalPublication . Tacanho , Alexandre da Silva; Rentróia, José Pita Rodrigues; Silva, Paulo Alexandre Marques Pires daEste estudo pretende caraterizar o espetro de ondulação do Tanque do Laboratório de Arquitetura Naval, utilizando um sensor e um flutuador concebido com o objetivo de ser sensível à influência das ondas geradas, determinando a aceleração da superfície livre derivada da variação da sua elevação provocada por essas ondas. Esta dissertação começa por ter a teoria linear das ondas como base, uma vez que vão ser geradas ondas no tanque, e dada a interferência destas com o objeto concebido, vai ser notado o efeito de arfagem nesse mesmo objeto. Dada a sua sensibilidade para notar a aceleração proporcionada pelas ondas, e com o auxílio de um acelerómetro, um amplificador de carga e um osciloscópio, vamos obter o gráfico correspondente a essa aceleração num certo período de tempo, cuidadosamente definido por forma a evitar as ondas estacionárias originadas devido às dimensões e restantes condicionantes do tanque. Recolhidos estes dados, e com o uso do , vai-se proceder à integração dos gráficos resultantes das medições, por forma a passar o gráfico correspondente à aceleração medida para um gráfico de posição. Para obter o espetro de ondulação correspondente ao tanque, torna-se necessária a criação de um código respetivo às Transformadas Rápidas de Fourier utilizando diferentes regimes de rotações do gerador de ondas. Para confirmar a tendência dos valores a obter relativamente à frequência e à amplitude com a variação do regime de rotações do motor, os gráficos resultantes vão ser comparados com os valores obtidos com base nas fórmulas da teoria linear das ondas.
- Modelação de hélices utilizando “Surrogate Modeling”Publication . Silva, Ricardo José Cardoso da; Silva, Paulo Alexandre Marques Pires da; Martins, João José MaiaNo âmbito do projeto ICARUS pretende-se desenvolver um veículo autónomo de salvamento marítimo. O objetivo é que este constitua o primeiro meio de socorro a náufragos. Enquadrado neste projeto, proponho-me na modelação dos hélices que equiparão esta plataforma. Para o efeito, irá ser utilizado uma abordagem por “Surrogate Modeling” com recurso a Redes Neuronais Artificiais. Este método irá consistir na análise dos dados de diversas provas realizadas com diferentes hélices a várias condições. Após o tratamento dos mesmos, chegar-se-á, idealmente, a um hélice que se encontrará perfeitamente adaptado à plataforma e à sua especificidade a nível de missão.