EN - TMI - Curso Engenheiros Navais – ramo Mecânica
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- Fim da produção de cartas náuticas em papel do Almirantado Britânico : O impacto na Marinha PortuguesaPublication . Freitas, Bruno Miguel Falcão de; Bué, Isabel Maria Morais Gonçalves; Canas, António CostaA carta náutica é amplamente utilizada há centenas de anos, possuindo uma finalidade específica importantíssima, a da segurança da navegação. É considerada um documento oficial, elaborado para os navegantes, seja em formato digital ou em papel. Porém, em 2023, o United Kingdom Hydrographic Office, notificou a comunidade hidrográfica da sua possível intenção de retirar o fólio de cartas náuticas em papel. Atendendo a que este produto é utilizado poe diversas entidades a nível global, bem como pela Marinha Portuguesa, pretende-se determinar, nesta dissertação, o impacto desta medida na nossa organização. Neste estudo será abordado um contexto histórico e legal das cartas náuticas digitais e em papel, serão introduzidos os conceitos de pontes paperless e de e navigation, será descrito o fólio cartográfico nacional utilizado em Portugal e os diferentes tipos de produtos e sistemas de informação digitais, e será também explorada a produção de diferentes tipos de cartografia náutica. Para este estudo foi aplicado um questionário a alguns militares da Marinha Portuguesa, com o intuito de recolher dados que permitissem perceber o impacto que poderá ser causado na organização pela decisão do United Kingdom Hydrographic Office em terminar a produção de cartas náuticas em papel. Posteriormente será apresentada uma análise SWOT, com base na informação recolhida, nomeadamente a resultante da aplicação do questionário. Esta análise considera os fatores positivos e negativos, internos e externos que afetam esta mudança de paradigma, permitindo alocar recursos que mitiguem as fraquezas e ameaças à mudança. A relevância do tema recai sobre o facto de a navegação através das cartas em papel sempre ter sido a ferramenta historicamente mais usual para orientação no mar, pelo que tem-se como objetivo neste estudo a obtenção de dados que permitam concluir o impacto que o cancelamento de cartas náuticas em papel virá a ter no desempenho da Marinha Portuguesa.
- Desenvolvimento de um sistema de superfície autónomo para monitorização permanente e persistente de veículos na coluna de águaPublication . Gomes, Ricardo Filipe Mota; Lobo, Vitor; Fernandes, Pedro Miguel de Castro; Teodoro, PedroEste trabalho descreve o processo para o projeto de uma plataforma de superfície autónoma para monitorização da coluna de água. Primeiramente, é feita uma pesquisa e análise de produtos já existentes no mercado por forma a perceber e compreender o racional por detrás desses mesmos produtos. De seguida, foi feito o levantamento de requisitos por forma a criar uma linha de pensamento e saber a qual o emprego operacional e limitações de projetos. Modelação e análise estática de uma estrutura interna que suportará os esforços internos e externos. Análise hidrodinâmica com recurso a diversas ferramentas tais como, SolidWorks, DELFTShip e MAXSURF. É ainda abordada o sistema de comando e controlo (C2) e produção e distribuição de energia a bordo da plataforma. Por último, ainda durante a fase de projeto, é realizado plano de trabalho e orçamentação para o desenvolvimento do projeto. Concluindo-se com os resultados obtidos nas provas de mar.
- Análise de risco de manutenção aplicada aos navios da Marinha PortuguesaPublication . Rodrigues, Manuel Nogueira; Lampreia, Suzana Paula SilvaUma das principais funções do oficial Engenheiro Naval do Ramo de Mecânica é a realização da Gestão da Manutenção dos sistemas e equipamentos de bordo. Estes equipamentos são de extrema importância e devem desempenhar as suas funções com a máxima disponibilidade e performance elevada, para o cumprimento da missão dos navios da Marinha Portuguesa. A manutenção preventiva, e em especial aquela que é baseada na condição, é de extrema importância, para o bom funcionamento dos sistemas. Realizar este tipo de manutenção poderá significar, não só a preservação operacional dos equipamentos e sistemas, mas também limitar os custos de manutenção a médio prazo devido a falhas catastróficas, contribuindo para manter elevados padrões de prontidão dos meios. Tendo em conta a conjetura atual económico-financeira da Marinha Portuguesa e a falta de recursos humanos para cumprir com os planos de manutenção, definidos pelo sistema de manutenção planeada de cada navio e aquilo que os fabricantes preconizam, e de forma a garantir a operacionalidade dos meios navais, é imperativo desenvolver metodologias que avaliem de modo contínuo o risco operacional dos equipamentos perante o eventual não cumprimento dos planos de manutenção. Esta dissertação tem por base o desenvolvimento de uma análise de risco à manutenção dos navios da Marinha, mais precisamente, no caso de manutenção preventiva não ocorrer e os riscos associados. Sendo assim, na presente dissertação, a análise de risco a ser utilizada vão ser: matriz de risco e Failure Modes and Effects Analysis/Failure Modes, Effects and Criticality Analysis de forma a poder realizar comparações entre os dois métodos e poder priorizar quais os tipos de manutenção que deverão ser realizadas. O caso prático apresentado foi sobre os seguintes equipamentos: Motor Diesel Propulsor, Motor Elétrico Propulsor, Caixa Redutora, AC, CPP Compressor de ar, Linha de Veios e Geradores pertencente ao NRP Viana do Castelo da classe Viana do Castelo.
- Identificação de dano em rolamentos de esferasPublication . Santos, Lopes dos; Policarpo, Hugo Filipe DinizOs rolamentos de esferas são um elemento crucial na constituição de equipamentos com características rotativas vastamente utilizados nas diferentes indústrias civis e militares. Como qualquer outro equipamento mecânico, sofre o desgaste inerente ao seu funcionamento que sem a manutenção adequada pode originar danos nos seus constituintes, comprometendo assim o correto funcionamento ou mesmo danificar a máquina na qual está montado. A presente dissertação assume como objetivos principais o estudo, análise, deteção e diagnóstico de falhas em rolamentos por meio de sinais vibratórios adquiridos computacionalmente e a partir de uma bancada experimental de simulação de falhas concebida pelo autor. Inicialmente é recolhido material para se efetuar uma abordagem teórica no âmbito dos rolamentos radias de uma carreira de esferas, identificando os componentes que o constituem assim como as suas funções e aplicabilidade nas diferentes indústrias e para a marinha. São expostos vários exemplos dos danos que mais frequentemente surgem durante o funcionamento dos rolamentos e de que forma se consegue detetar de forma precoce através dos parâmetros do fator de crista e nível global e diagnosticá los por meio de técnicas que envolvem a modelação em amplitude do sinal vibratório, como a técnica da envolvente e transformada de Hilbert. Os diagnósticos obtidos para a leitura dos vários ensaios realizados na bancada experimental com rolamentos com danos nas respetivas pistas foram bem conseguidos sendo evidente a presença das suas frequências de falha. A partir deste documento surgem novas oportunidades de estudo científico, utilizando a bancada experimental de simulação de danos é possível diagnosticar falhas de outras naturezas ou estudar a influência de cargas e variações de velocidade em rolamentos danificados.
- Descarbonização da NavegaçãoPublication . Caixinha, Joana Vaz; Santos, Miguel CaviqueNo mundo atual, as alterações climáticas impõem metas restritivas para as emissões, sendo marcos os anos de 2030 e 2050. O setor marítimo representa cerca de 2,89% das emissões totais de CO2, resultante das atividades antropogénicas. O presente estudo avalia as opções de combustíveis alternativos para navios militares da Marinha Portuguesa, de tipologia NPO, com capacidade de combate, num horizonte temporal de aplicação de 10 a 20 anos. Foram avaliadas sete opções de combustíveis alternativos com potencial aplicação para o setor naval, cada uma com vantagens, limitações e considerações técnicas específicas. A metodologia adotada inicia com a definição de constrangimentos de segurança, que excluem fluidos criogénicos ou armazenados a pressões superiores a 50 bar, seguido de uma análise energética das opções, comparando massa e volume associado ao seu armazenamento. Uma análise de risco foi realizada, com recurso à conjugação do método FMEA, um processo sistemático de avaliação de risco para modos de falha específicos, com a técnica AHP, aplicada para a quantificação dos parâmetros ocorrência, severidade e detetabilidade, por comparação das alternativas par a par. A Teoria de Dempster-Shafer é uma teoria para o tratamento da incerteza em ambientes de informação incompleta, considerando dois limites, a crença e a plausibilidade. Quatro experts na área, avaliaram os elementos focais propostos, atribuindo massas de probabilidade a cada um dos conjuntos. Os resultados apontam que o conjunto constituído pelos hidrocarbonetos verdes conjuntamente com o metanol, bem como, uma frota diversificada com soluções de hidrocarbonetos verdes, hidrogénio, metanol e outras opções futuras, constituem as opções com maior viabilidade e potencial de aplicação.
- Previsão de comportamento no mar de navios: Desenvolvimento de uma ferramenta de cálculo de Response Amplitude Operators (RAOs)Publication . Marques, Guilherme Mcculloch; Silva, Paulo Alexandre Marques Pires da; Moreira, Miguel Ângelo Pereira BentoPrevisão de comportamento no mar de navios : Desenvolvimento de uma ferramenta de cálculo de Response Amplitude Operators (RAOs) O seakeeping é uma área de estudo essencial na engenharia naval, esta concentra-se na análise e previsão do comportamento de navios em resposta a determinadas condições de mar. Compreender e avaliar o desempenho de um navio é crucial para garantir a segurança, o conforto da guarnição e a eficiência das operações navais. Os Response Amplitude Operators (RAOs) são parâmetros fundamentais no estudo do seakeeping. Estes representam a resposta de um navio à excitação causada pelas ondas em termos de amplitude de movimento e fase. Os RAOs são usados para prever a resposta dinâmica do navio nos movimentos de avanço, deriva, arfagem, balanço e cabeceio, sob diferentes estados de mar e direção das ondas relativamente ao navio para diferentes velocidades. O objetivo deste trabalho consiste na resolução, no domínio da frequência, da equação dinâmica do corpo livre de uma forma matricial. Este trabalho surge na sequência dos trabalhos realizados por Ferreira, S. (2018) e Ramujane, M. (2019), nas suas dissertações de mestrado os autores determinaram os coeficientes de massa acrescentada e de amortecimento recorrendo à Transformação de Lewis e ao Método de Mapeamento Conforme Multiparâmetro, respetivamente. O trabalho do autor Balixa, C. (2021) consistiu na determinação das forças de excitação de Froude-Krylov e forças de Difração que são responsáveis pela excitação externa do sistema navio em ondas. Para a determinação dos RAOs recorreu-se aos estudos acima mencionados. De entre os métodos existentes, neste trabalho são utilizados como suporte teórico a Teoria das faixas e o método de Transformação Conforme Multiparâmetro. Este trabalho para além de contribuir para a construção e retenção de conhecimento na área de Comportamento no Mar de navios, na Escola Naval e na Marinha, permitiu obter uma ferramenta computacional que determina RAO’s para navios da Marinha recorrendo aos métodos acima mencionados.
- Desenvolvimento e Construção de um Veículo Aéreo Não Tripulado de baixo custo para ampliar as capacidades operacionais da Marinha PortuguesaPublication . Rodrigues, José Pedro Lopes; Policarpo, Hugo Filipe Diniz ; Afonso, Frederico José Prata Rente ReisA presente dissertação visa o desenvolvimento e projeto detalhado de um Veiculo Aéreo Não Tripulado (VANT) de baixo custo ara ampliar as capacidades operacionais da Marinha Portuguesa. Esta dissertação é motivada pelo trabalho desenvolvido em 2021, pelo ca marada GMAR Joel Martins que iniciou o projeto deste VANT. Apenas a fase de projeto conceptual foi abordada, na qual foi realizado um estudo de mercado de opções existentes para os requisitos definidos por forma a adequar o desempenho de missões de vigilância marítima. Foi escolhida a configuração da aeronave, uma aeronave de asa retangular e cauda em T, as suas dimensões e perfis aerodinâmicos. A presente dissertação aborda o projeto preliminar e detalhado onde se recorre a análises computacionais (aerodinâmicas e estruturais) para estabelecer a configuração final, dimensionar a estrutura e selecionar os materiais mais adequados para o VANT a ser construído. Assim, obtém-se um VANT com a estrutura primária principalmente em material compósito (matriz de fibra de carbono e resina epoxi) e em polímero recorrendo a manufatura aditiva. A madeira balsa, contraplacado e poliestireno extrudido são selecionados por forma a compor a restante estrutura da aeronave ou complementar o fabrico de materiais compósitos. Assim, obtém-se uma aeronave de asa retangular com envergadura de 3.2 m, comprimento de 2.3 m e altura de 0.82 m. Do dimensionamento resultou uma aeronave de 10.8 kg, com capacidade de transportar uma carga de 2.5 kg, com uma autonomia de missão de 80 min. A estimativa inicial de custos materiais associados à sua construção é de 3.500 €.
- Desenvolvimento de um modelo laboratorial para provas de estabilidadePublication . Fraga, Antero Ribeiro; Silva, Paulo Alexandre Marques Pires da; Sampaio, Rui Pedro Chedas
- Avaliação de falha em sistemas de refrigeraçãoPublication . Baptista, Daniel Santos; Santos, Miguel CaviqueUma das primeiras aplicações da Teoria de Dempster-Shafer - DempsterShafer Theory (DST) como método de abdução de sintomas aplicado a falhas em sistemas de refrigeração é apresentada nesta dissertação. A metodologia proporciona uma estrutura de desenvolvimento de novos métodos de Deteção e Diagnóstico de Falhas - Fault Detection and Diagnosis (FDD) apoiados pela DST. O estudo de um sistema de refrigeração, como sistema complexo, permite a aplicação de um algoritmo de FDD. A deteção antecipada de condições de falha é usada em manutenção preventiva. A Análise de Modos de Falha e Efeitos - Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) permite discriminar e priorizar possíveis modos de falha de modo a selecionar falhas adequadas à FDD. Os Conjuntos Difusos - Fuzzy Sets (FS) definem funções de pertença que melhor caracterizam o estado de um parâmetro face a uma avaliação em detrimento da definição de um limiar de valores discretos. A quantificação do desvio de um parâmetro analisado é resultado do sistema de inferência construído. A Inteligência Artificial - Artificial Intelligence (AI) é uma ferramenta que permite ajustar modelos de sistemas complexos, suportados por conhecimento especialista conforme novas entradas de dados. A DST é uma teoria para o tratamento de incerteza em ambientes de informação incompleta ou ambígua que considera dois limites para a possibilidade dos acontecimentos: a crença e a plausibilidade. O programa materializa um raciocínio de abdução em vez de dedução. Às causas associam-se sintomas. A aquisição de dados pode evidenciar sintomas. As causas são determinadas com base em valores probabilísticos para cada condição de falha possível. A regra de combinação de evidências da DST permite considerar e combinar duas ou mais fontes de informação. A compilação de pequenos indícios que não dão alarmes ou pré-alarmes podem ser combinados para identificar situações anormais.
- Projeto de um veículo anfíbio não tripuladoPublication . Anastácio, António Manuel da Mata; Policarpo, Hugo Filipe DinizOs veículos não tripulados têm vindo a ter uma importância cada vez mais relevante em vários cenários de operações civis e militares. Nesse contexto, o presente trabalho visa desenvolver o projeto conceptual de um veículo anfíbio modular, no sentido que pode facilmente ser adaptado para diferentes tipos de missões, não tripulado e de baixo custo monetário (< 5 k€, sem sensores). Tendo como principal foco a mais recente Diretiva Estratégica da Marinha Portuguesa, são identificadas as necessidades e estabelecidas as especificações e requisitos necessários para as possíveis missões de interesse direcionadas a veículos anfíbios não tripulados. Prossegue-se com um estudo de mercado onde se averigua quais as soluções já existentes e as características e capacidades de alguns veículos de relevância atualmente disponíveis. Com base no conhecimento adquirido, inicia-se o projeto conceptual propriamente dito onde se identifica e analisa os principais parâmetros de forma a selecionar os mais indicados para o veículo a desenvolver. Posto isto, realiza-se o dimensionamento do veículo onde são realizados estudos e análises computacionais estruturais (estáticas e dinâmicas) e de fluidos de forma a garantir que este cumpre com as especificações inicialmente estabelecidas. Assim sendo, tem-se um veículo totalmente elétrico, com dimensões 1.056×0.674×0.451 m (comprimento-largura-altura), com tração terrestre 6×6 capaz de atingir 20 km/h com capacidades anfíbias de deslocação independente em meio aquático até 8 nós, com uma autonomia total estimada de 90 minutos. Como trabalho futuro, sugere-se o desenvolvimento do projeto detalhado do veículo onde são contemplados e avaliados pormenores adicionais de construção e manufatura e é estabelecida toda a documentação e ficheiros que descrevem as especificações e os processos de produção e montagem do veículo, de forma a garantir a integridade e desempenho do veículo em diferentes cenários de missão.