Desde
o século 16 se fazem
modelos em escala reduzida dos navios que se quer construir para verificar
seu desempenho. As escalas mais usadas nesses estudos variam entre 1:10
a 1:100 porém existem exceções como veremos no decorrer
do texto.
Seria uma
temeridade construir um navio ,mesmo de pequeno porte, sem se fazer uma
réplica em miniatura para analisar seu desempenho e por essa razão
isso é sempre feito.
Aqui
no Brasil , que seja de meu conhecimento, existem dois construtores de
modelos científicos, a saber: o IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas
de São Paulo e eu que sou o autor dos artigos neste site. Existem
dois tanques para a prova destes modelos um no próprio IPT que possui
400m de comprimento e outro no Rio de Janeiro mas não sei onde exatamente.
Existem
modelos de barragens, portos, eclusas e demais obras de engenharia no
CTH Centro Tecnológico de Hidráulica, que está intimamente
ligado a Escola Politécnica da USP “ Universidade de São
Paulo” mas o interessante nesse centro tecnológico é que
existe um modelo de um porto, bem conhecido dos brasileiros, é o
da Ponta da Madeira, é
no Maranhão e fica perto de São Luiz.
É
o porto que embarca os minérios da serra dos Carajás. Nesse
modelo existe não só as obras de engenharia civil em miniatura
como também os navios. Tudo está na escala de 1:170, o porque
dessa escolha recaiu no que caberia lá dentro na maior escala possível
de se fazer. Existem ao todo
mais de 20 modelos de navios sendo que 16 deles foram feitos por mim. Todos
navegam, uns com motor próprios e outros através de rebocadores.Acredito
ser no Brasil, o maior modelo de estudo em engenharia hidráulica
que existe, e está entre os maiores do mundo.
Os
modelos para uso científico servem para se estudar tudo o que se
queira, como por exemplo, empuxo. Nesse empuxo está incluído
todo o sistema de tração como motor, eixo, mancal de escora
, hélice, a atuação do leme e daí por diante.
Existem
modelos para se testar a carga e como movimenta-la, outros se estuda o
formato do casco e o que se chama “o descolamento do filete” que nada mais
é do que gerar as ondas que um barco produz na água quando
em movimento e este está intimamente ligado a velocidade.
Existem
fórmulas conhecidas e desenvolvidas pelos ingleses que determinam
a priori se um casco irá navegar dentro de certas velocidades e
que tipo de ondas irá gerar . O mais comum de um barco é
navegar em três ondas, uma de proa ,uma no centro e outra na popa,
existem barcos que navegam em quatro e outros ainda em duas, os cascos
que plainam sobre a água pode-se considerar que geram uma única
onda. Os barcos para estudo e desenvolvimento que é um dos de uso
científico são sempre feitos de madeira de meia dureza ,isso
para que se possa cavar um então enxertar partes; acrescer ou diminuir
dimensões, até que navegue como se queira.
O
que mais se estuda em um barco é a economia de combustível,
e isto se consegue com um casco que ofereça dentro da velocidade
proposta, a menor resistência possível ao navegar . E esse
estudo só se consegue através de testes reais com modelos
reduzidos. No presente momento usa-se arquivar em memória de computador
uma série de testes realizados e dessa forma se consegue pré
estabelecer formas de cascos, mas ainda não se consegue medir sua
resistência ao avanço através de computadores. Ainda
se faz necessário a construção de um modelo experimental.
No
tanque de provas existe uma carruagem que é autotracionada e
toda instrumentada para as mais diversas medições, ela anda
sobre trilhos que são fresados para que não haja calombos
ou mossas, e dessa forma ter um movimento suave e constante. Essa carruagem
é que traciona o modelo e dele tira todas as medições
possíveis de serem feitas. Atualmente tudo está micro processado
mas até pouco tempo atrás os instrumentos eram mecânicos
e os controles eletro-mecânicos.Muito dos modelos são rádio
controlados e para isso se usam equipamentos convencionais porém
calibrados e posicionados de acordo com o modelo que ele comanda.
Também
com modelos científicos
se treinam os práticos dos portos na manobra de navios de grandes
portes. Isso acontece no mundo inteiro. O custo de um modelo desses é
bem alto em se comparando com um modelo para hobby é
normal um modelo motorizado e rádio-comandado chegar
a casa dos US$ 10.000,00 . Tenha em conta que o navio real custa mais de
200 milhões de dólares, e uma avaria devido a uma manobra
mal feita irá custar 100 mil dólares, daí, que o custo
do modelo para se treinar é ridículo perto do custo do navio.A
mesma teoria serve para se pagar um modelo de teste para ver qual o comportamento
do barco antes de se construir um troço que não funciona!
Dê uma lida no artigo “ Escalas” deste mesmo site e memorize a fórmula para a potência dos modelos com relação aos reais, você ficará assombrado com os valores tão diminutos que irá encontrar, fora isso, certos modelos ficam tão pequenos que se torna impossível construí-los. Entretanto existem artimanhas para se circundar esses problemas que realmente existem. Para elucidar bem, o melhor é citar um exemplo e sua solução. Tecnologia de origem inglesa para se fazer rebocadores virtuais ,isto por ser não factível a construção do mesmo na escala desejada .
Exemplo: um rebocador com 30 m de comprimento na escala de 1:100 terá 30 cm de comprimento uma boca de no máximo 6 cm ; isso impossibilita a motorização do mesmo, só o peso da bateria já supera o seu deslocamento em escala, então? Como fazer? Heis o quebra cabeça!A explicação: como se deseja avaliar o comportamento do navio que está sendo empurrado ou rebocado e não se está estudando o rebocador, substitui-se o rebocador por um jato de ar gerado por uma ventoinha e esta está dentro do navio em estudo. O empuxo do jato de ar deve ser idêntico ao empuxo do rebocador , desta forma a resultante irá ser a mesma.
Para
se estudar o esforço do cabeço tanto do porto como do navio,
colocam-se células de carga nas amarras e mede-se o esforço
usando-se as leis que regem as escalas.Esse esforço depende das
marés( correnteza) pois bem! Os modelos de portos fazem essa água
toda ir e vir da forma controlada
e desejada .Os modelos para estudo em geral são feios, do ponto
de vista dos modelistas, que
fazem isso por hobby, mas o que interessa é
o desempenho, muitos só possuem o casco, outros tem superestruturas
porém sem detalhamento isso porque o que realmente interessa é
o bloco, a massa, para se estudar o impacto do vento nessa superestrutura,
lembre-se – vento no mar é
coisa muito séria- pode
ser o fim de um navio.
Um
dos problemas a ser enfrentado nos modelos reduzidos é a marcação
do calado. Devido a escala, a largura do risco as vezes é quase
igual ao espaço entre elas, dessa forma faz-se necessário
imprimir em transfer a marcação com o auxilio de um computador
e transferi-la ao casco com uma técnica toda especial, que é
meio segredo, mas uma coisa é certa com normógrafos não
se consegue gravar essas marcações tão diminutas.
Um traço chega a ter menos do que 0,1 mm o normal é cerca
de 0,06 e até 0,05 mm . O ideal seria menos ainda mas não
ha aderência suficiente, então... um pequeno esfregão
a retira.
Existem
muitas técnicas para se fazer modelos operacionais para estudo,
mas como isto é assunto profissional e vale dinheiro passa a ser
coisa que não se divulga em um site para modelismo amador como é
o caso deste aqui; mas quem estiver interessado no assunto é só
consultar o autor e dentro do possível terá a resposta a
altura. Faça sua consulta, caso haja necessidade.