Seakeeper

* Ganhe tempo e reduza os erros importando diretamente a geometria de qualquer casco modelado em Maxsurf.
* Calcule rapidamente a resposta dinâmica da embarcação navegando com direções, velocidades e espectros de onda definidos.
* Determine a resposta da embarcação no centro de gravidade e em posições remotas, incluindo o cálculo da incidência do movimento no conforto da tripulação (MSI) e interrupções induzidas pelo movimento (MII).
* Apresentação gráfica e numérica dos resultados, incluindo gráficos polares de resposta.
* Visualize a resposta dinâmica da embarcação com animações em tempo real.
* Métodos de cálculo verificados e comparados com resultados de tanques de prova e ensaios em escala real.

Descrição

O módulo de análise hidrodinâmico e comportamento no mar Seakeeper permite o cálculo rápido e confiável da resposta da embarcação e das características do comportamento no mar para qualquer projeto de Maxsurf com uma variedade de estados de mar.

Seakeeper aproveita a capacidade dos computadores modernos para por dentro do alcance de todos os projetistas as ferramentas de previsão e análise do comportamento no mar. Seakeeper é ideal para comparar as características de comportamento de diferentes alternativas de cascos durante a fase preliminar do projeto.

Como com os outros dos programas da suíte Maxsurf, a geometria do casco requerida para a análise do comportamento no mar é lida diretamente do modelo de superfícies trimadas de Maxsurf. Isso elimina a necessidade de trabalhar com tabelas de pontos ou de fazer um pré-processamento dos dados. Além disso, todas as funções dentro do Seakeeper se realizam usando um ambiente gráfico de múltiplas janelas consistente com os outros módulos da suíte Maxsurf.

Após abrir um modelo de Maxsurf no Seakeeper, o usuário especifica as velocidades da embarcação, direções e espectros de onda a serem analisados; as posições remotas para o cálculo dos movimentos relativos e absolutos, cálculo da incidência do movimento no conforto da tripulação (MSI) e interrupções induzidas pelo movimento (MII) também podem ser analisadas. Outros parâmetros de análise como o número de seções, termos de mapeado, densidade da água, etc., podem ser editados. Também são calculados os operadores de amplitude de resposta (RAO) assim como a resistência adicional por ondas, movimentos absolutos e relativos, velocidades e acelerações da embarcação nos espectros de onda especificados para as diferentes direções e velocidades. Finalmente, os movimentos, velocidades e acelerações no centro de gravidade e os movimentos verticais nas posições remotas são calculados.


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Base Teórica

Seakeeper é um programa para a previsão do comportamento no mar com três graus de liberdade (afundamento (heave), jogo (roll), arfagem (pitch)). Utiliza a teoria de faixa (Strip theory) para calcular o afundamento e a arfagem conjugados da embarcação em águas profundas com direções de ondas arbitrárias. O código foi criado originalmente pelo Centro de Investigações Cooperativas de Engenharia Marítima Australiano (AMECRC) da Universidade de Tecnologia de Curtin na Austrália ocidental. Formation Design Systems e AMECRC realizaram um programa conjunto de investigação para melhorar o software e fazê-lo compatível com a plataforma Windows. Seakeeper agora foi integrado à suíte Maxsurf para permitir a previsão avançada do comportamento no mar.

São utilizados métodos de transformações conformes (Conformal mapping) para calcular a massa adicional das seções verticais e o amortecimento da embarcação. A teoria de faixa é então usada para calcular a massa total adicional, o amortecimento e os movimentos conjugados. As equações dos movimentos conjugados de afundamento e arfagem são resolvidas para obter os operadores de amplitude de resposta verticais. A formulação subjacente da teoria de faixa é similar à formulada por Salvesen Tuck e Faltinsen (1970).

A reposta do jogo é calculada independentemente usando um coeficiente de amortecimento especificado pelo usuário e uma relação fixa de inércia de jogo adicional.

Tem sido provado que uma previsão razoavelmente precisa dos movimentos de arfagem e afundamento dos catamarãs pode ser obtida modelando somente um meio-casco. Descobriu-se (Molland e outros, 1995) que as interações entre os dois meio-cascos diminuem rapidamente à medida que aumenta a velocidade e a separação dos mesmos. Se um catamarã é modelado deste modo, a verdadeira resistência ao jogo pode ser calculada especificando a separação dos cascos.

Os coeficientes hidrodinâmicos seccionais de afundamento são calculados usando métodos de transformações conformes. Estão disponíveis tanto o método Lewis (transformações conformes de 3 parâmetros) quanto métodos com mais graus (até 15 termos). Os métodos com maiores graus são geralmente melhores para capturar os detalhes das seções do casco como pode ser visto abaixo: as seções reais do casco são mostradas em verde e as seções mapeadas em vermelho.



Visualização da resposta da embarcação

Seakeeper proporciona diferentes opções de visualização para verificar os resultados calculados. Isto pode ser muito útil ao interpretar os resultados, especialmente quando estão sendo apresentados a profissionais de outras áreas. Também proporciona uma forma alternativa de obter uma idéia da resposta da embarcação:

Amortecimento do Jogo

Os parâmetros do jogo podem ser verificados simulando um teste de amortecimento do ângulo de jogo. Isto consiste em inclinar a embarcação a um ângulo especificado e logo animar sua volta progressiva ao equilíbrio com o ângulo de jogo diminuindo a cada ciclo.



Resposta a ondas regulares

É possível simular a resposta da embarcação a ondas regulares. Um trem de ondas regulares é gerado e a animação simula os movimentos da embarcação ao atravessá-lo.

Resposta a ondas iregulares

A resposta da embarcação também pode ser simulada para os espectros de ondas analisados. Isto gera uma seqüência de ondas irregulares consistentes com o espectro de ondas analisado. Esta é uma boa simulação do que a embarcação pode experimentar em uma condição real de mar. Os dados em função do tempo da simulação podem ser guardados para serem pós-processados.



Resultados

Além das animações visuais do comportamento da embarcação descritas anteriormente, Seakeeper também produz resultados em forma tabulada e gráfica das características do comportamento no mar da embarcação. As tabelas de resultados são compatíveis com Excel permitindo de forma simples copiar e colar para realizar cálculos adicionais ou relatórios. Os gráficos são interativos permitindo deslocar-se sobre a curva para obter dados específicos. Os gráficos disponíveis incluem:

* Gráficos polares da resposta para todos os movimentos no centro de gravidade e em posições remotas.



* Resposta estatística da embarcação a espectros de ondas específicos: RMS e valores significativos para os movimentos, velocidades e acelerações no centro de gravidade e para os movimentos no plano vertical em posições remotas; interrupções induzidas pelo movimento (MII) em posições remotas. Estas são computadas para cada combinação de direção, velocidade e espectro de onda.

* Gráficos de incidência do movimento no conforto da tripulação (MSI) em posições remotas.



*Operadores de amplitude de resposta (RAO) para os movimentos de afundamento, arfagem e jogo para cada direção e velocidade.



* Função de resposta da resistência adicional
* Espectros no centro de gravidade e em posições remotas
* Coeficientes hidrodinâmicos globais e seccionais

Validação

Seakeeper tem sido utilizado extensivamente para usos comerciais e de pesquisa. O software tem sido validado contra uma grande quantidade de dados de fontes independentes incluindo: testes de modelos, ensaios em escala real e outros métodos numéricos. Comparações típicas com resultados de tanque de provas são mostradas abaixo. Estes gráficos mostram os RAOs de afundamento e arfagem para um monocasco fino, de deslocamento e com mar de frente a um número de Froude de 0.5.