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Barco a Vela

 

Barco a Vela

A vela em um barco se baseia no Princípio de Bernoulli, o mesmo princípio que explica a sustentação das asas de um avião. Só que no veleiro a asa está virada de lado.

Quando viaja na direção do vento, o veleiro é submetido à simples pressão do vento em sua vela; essa pressão impele a embarcação para a frente. Mas ao navegar contra o vento, a vela é exposta a um conjunto mais complexo de forças.

Quando o ar em movimento passa por trás do lado côncavo da vela, ou barlavento, sua velocidade diminui; e quando passa pela parte dianteira, ou sotavento, o ar flui mais rapidamente. Isso origina uma zona de alta pressão atrás da vela e uma zona de baixa pressão a sua frente. A diferença de pressão entre os dois lados cria uma força para a frente, em ângulo com o vento.

O veleiro ainda se submete a uma força lateral devido a resistência da água. A composição das duas forças cria a força resultante na direção do movimento.

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Um barco não avança em linha reta para o meio do vento; ele realiza a manobra conhecida como "cambar", ziguezagueando em uma série de movimentos curtos e angulares. Se o vento soprar do lado esquerdo do veleiro, diz-se que ele camba para bombordo; do lado direito, camba para boroeste.

Para aumentar ao máximo a velocidade, o navegador procura ajustar as posições da vela. Para minimizar o afastamento da linha reta no deslocamento, o barco navega cambando de bombordo para boroeste.

Quando muda de posição, a vela oscila na transversal, panejando por um momento ao ficar de face para o vento. O barco diminui a velocidade nessa chamada zona morta, até ser de novo colhido pelo vento, no lado oposto.

Barco a Vela

Na antigüidade os homens não sabiam como velejar contra o vento. Eles tinham que usar remos para vencer o vento contrário. Há cerca de três mil anos um árabe, hoje desconhecido, construiu um navio que podia velejar contra o vento.

Navios cada vez maiores foram sendo construídos permitindo viagens cada vez mais distantes.

Fonte: br.geocities.com

Barco a Vela

A utilização de navios como meio de transporte se alastrou a 5.000 anos atrás, na civilização ocidental, com a invenção do Barco a Vela.

A utilização da força do vento tornou possível o deslocamento de pessoas e mercadorias por distâncias cada vez maiores. Por volta de 2.500 a.C. barcos egípcios estabeleceram o comércio entre a foz do Nilo e a Terra de Canaã, enquanto a civilização Suméria navegava entre os Rios Eufrates e Tigre, saindo do Golfo Pérsico e estabelecendo comércio com a Índia.

A 800 a.C. os Fenícios estabeleciam colônias na Espanha e norte da África Galeras ou Galés, inicialmente movidas a remo, ganharam uma vela quadrada em um único mastro. Podiam assim velejar a favor do vento. Assim, a navegação no Mediterrâneo dependia da habilidade do marinheiro em reconhecer as direções do vento para a realização da travessia desejada. Nascia então a Rosa dos Ventos.

O desenvolvimento da astronomia, da geometria esférica pelos gregos e a demonstração da esfericidade da terra por Heratósthenes, possibilitaram o desenvolvimento de conceitos de latitude e longitude. Técnicas de orientação e navegação pela observação das estrelas já eram comuns no início da era cristã.

Estas técnicas são perdidas pelos europeus durante a idade média, mas conservadas pela civilização árabe e reaprendidas pelos portugueses e espanhóis na era do descobrimento.

A Escola de Sagres em Portugal, no século XV, desenvolveu a tecnologia de construção das Naus e Caravelas, bem como as técnicas de marinharia e navegação, necessárias às grandes viagens de descobrimento.

Como estes barcos possuíam habilidade para velejar quase perpendicularmente à direção do vento, eles possibilitaram enorme avanço na capacidade de navegação.

Mas ainda não era possível velejar contra o vento. Assim a travessia do Atlântico só foi possível com a descoberta das correntes marítimas do Atlântico Norte e do Atlântico Sul.

Os Portugueses a chamaram de "a grande volta do mar". Vasco da Gama na viagem em que descobriu a volta do Atlântico Sul, encontrou sinais da existência de terras mais para o oeste. Dois anos depois Cabral aportava em Porto Seguro.

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 PARTES DE UM VELEIRO:

Podemos observar as partes de um veleiro conforme figura abaixo:

Barco a Vela

Nomenclatura de um Veleiro

Proa - Parte da frente do veleiro, onde ficam as velas da proa, como a genoa e o balão. O proeiro é o tripulante responsável por ajudar a subir essas velas e organizar a descida delas.

Popa - Parte de trás do veleiro, geralmente onde fica o timão e o leme, submerso.

Mastro - Estrutura que sustenta as velas. Espécie de poste por onde as velas são hasteadas e baixadas.

Quilha - É o contrapeso do veleiro. Serve para manter a estabilidade do barco e garantir que o veleiro rume para frente. Além disso a quilha também é responsável por manter o veleiro do lado certo em caso de acidente, sempre desvirá-lo em um capotamento.

Vela Mestra - É a vela principal do veleiro, também chamada de Grande. Não é baixada em nenhuma condição de vento.

Roda de Leme - Também chamado de timão, é a direção do veleiro. Geralmente é o comandante, ou um timoneiro, quem controla o barco.

Adriças - Cabo responsável por subir as velas

Escotas - Cabo responsável pela regulagem das velas Genoa e Balão. Cada vela tem sua própria escota.

2.2 SISTEMA DE UNIDADE NÁUTICA

Légua marítima - Medida de comprimento que entre nós correspondia
apróximadamente a 3,2 milhas ou 5,9 Km.

Milha marítima - Valor médio do comprimento de um minuto de arco de um
meridiano. Equivale a 1852 metros.

- Medida de velocidade equivalente a uma milha marítima por hora.
10 nós correspondem a 18,5 Km/h.

Polegada - Medida de comprimento que corresponde a 2,54 cm.

Jarda - Usada entre nós equivalia a três pés, cerca de 91 cm.

Quarta - Uma das 32 partes em que a rosa-dos-ventos está dividida.
Corresponde a 11º15'.

Rumo - Medida linear usada na antiga construção naval equivalente a seis
palmos de goa, cerca de 1,5 m.

2.3 POR QUE O VELEIRO FLUTUA

Porque é oco e sua densidade média (considerando a parte de madeira e a parte cheia de ar) é menor que a densidade da água.

Porque ele encontra-se em equilíbrio, parcialmente imerso e sujeito a ação de duas forças de mesmo módulo e contrárias, o peso P e o empuxo E, exercido pela água.

Considere um volume cubico de água. Estando este em repouso, o peso da água acima dele necessáriamente estará contra-balançado pela pressão interna neste cubo. Para um cubo cujo volume tende para zero, ou seja um ponto, esta pressão pode ser
exprimida por:

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em que, usando unidades no sistema SI,
P é a pressão hidro (em pascais);
pé a massa específica da água (em kilogramas por metro cúbico);
g é a aceleração da gravidade (em metros por segundo quadrado);
h é a altura do líquido por cima do ponto (em metros).
No caso de a pressão atmosférica não ser desprezível, é necessário acrescentar o valor
da sua pressão, tomando a equação o seguinte aspecto:

2.4 VELOCIDADE MÁXIMA TEÓRICA

A velocidade máxima teórica é orientada pela seguinte equação:

OndeBarco a Vela(conforme figura 2) é o comprimento da onda que é gerado pela proa do barco.
A velocidade é teóricamente limitada pelo tamanho do barco, que vai ser o comprimento maximo de Barco a Vela alcançado.

Barco a Vela

2.5 INCLINAÇÃO (HEELING) X SUPERFÍCIE SUBMERSA (WETTED SURFACE) X VELOCIDADE: RELACIONE ESSAS GRANDEZAS

Com a inclinação do veleiro há um aumento da superficie submersa, fazendo com que o comprimento de onda (Barco a Vela) gerado pela proa seja maior e consequentemente maior será sua velocidade, de acordo com a equação descrita no item 2.4. A influência da inclinação na superficie submersa esta ilustrado conforme figura

Barco a Vela

Superficie submersa

2.6 CENTRO DE GRAVIDADE E CENTRO DE FLUTUAÇÃO

No centro de gravidade está aplicado o peso da embarcação, que é uma força vertical para baixo. No centro de flutuação está aplicado o empuxo, que é uma força vertical para cima.

Mas, mesmo com o centro de gravidade acima do centro de flutuação, um veleiro opera com segurança e não emborcará se inclinado até a um determinado ângulo. Isto acontece graças à "movimentação" do centro de flutuação, que muda de posição conforme o veleiro se inclina.

Este veleiro terá estabilidade até o ponto em que o CG fica alinhado ao CF. A partir daí não haverá mais restauração.

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Centro de gravidade e centro de flutuação

2.7 COEFICIENTE PRISMÁTICO

É a relação entre o volume deslocado e o volume de um sólido que tenha um comprimento igual ao comprimento do veleiro na flutuação e uma seção transversal igual à da parte imersa da seção mestra: Barco a Vela Este coeficiente representa a distribuição longitudinal do deslocamento do veleiro, e é utilizado principalmente para os cálculos de potência e velocidade.

Varia de 0, 55 a 0, 80, dependendo do tipo do veleiro. A denominação de coeficiente prismático, apesar de ser a mais usada, é incorreta, por que o sólido que se vê na figura é mais semelhante a um cilindro que a um prisma, pois o contorno da seção transversal de um veleiro tem sempre a forma curvilínea e nunca a de um polígono, conforme figura

Barco a Vela

Barco a Vela

Coeficiente prismático

2.8 FORÇAS DE ATRITO: QUAIS SÃO ELAS? COMO ELAS INFLUEM NOS MODELOS DE “VELEIRO DE CRUZEIRO” E “VELEIRO DE CORRIDA”?

Existem forças de oposição ao movimento de uma embarcação, como:

Resistência de atrito: ocorre devido a resistência que a água oferece ao movimento da parte submersa do navio e também devido a resistência que o ar ambiente oferece à movimentação do navio.
Resistência de forma: devido a formação de vórtices que ocorre na zona de popa.

Resistência de onda: devido a formação de ondas que se geram durante a movimentação do navio, e é tanto maior, quanto maior for a sua velocidade.

2.9 VENTO: COMO CALCULAR A PRESSÃO SOBRE A VELA? COMO CALCULAR O SEU CENTRO DE PRESSÃO?

A carga do vento da vela é a força que o vento aparente está colocando em uma vela.
Carga nas libras = na área da vela * (velocidade de vento) * 0.00431
Área – pés quadrados
Velocidade vento - nós

Esta equação é útil em determinar o tamanho do winch que é needed para a gerência de um jib 100% em um vento pesado. Divida as libras da pressão no jib pela relação da engrenagem do winch e pela relação do comprimento do punho do winch ao raio do cilindro do winch. Isto dará a força necessitada operar o winch em um vento pesado. Na figura 6 esta ilustrado o centro geométrico da vela.

Barco a Vela

Centro geometrico da vela

2.10 ESTABILIDADE 1: FAÇA CONSIDERAÇÕES SOBRE A FORMA DO CASCO E A ESTABILIDADE

LATERAL DO VELEIRO

A forma do casco pode influênciar no tamanho do “righting arm” e aumentar a estabilidade do veleiro. Quanto maior o “righting arm” maior será seu momento de correção (righting moment) e sua capacidade de retornar ao ponto de equilibrio. A formula de para o calculo do momento de correção esra descrita na figura

Barco a Vela

Momento de correção

De acordo com o desenho de seu casco, os barcos de r/c podem ser classificados em 2 tipos principais:

Monos: são todos aqueles cascos cuja superfície inferior apresenta uma única e contínua superfície molhada quando navegando. O casco é formado por uma peça única, larga na parte superior e afilando na parte inferior. Visto de frente, o casco tem o formato de um V. É o formato mais comum das lanchas de passeio de tamanho real.

Por conta de seu espaço interno, facilita a instalação de qualquer tipo de motor. Ilustrado de acordo com a figura

Barco a Vela

Casco em “V”

Hidroplanos: odos os outros tipos de casco são genericamente chamados de hidroplanos. São cascos dotados de flutuadores, e se apóiam na água em 3 ou mais superfícies não contínuas.

De acordo com o ângulo formado por seu casco em V, os monos podem se classificar na forma abaixo:

DeepVee (V profundo) São aqueles cascos cujo ângulo medido entre o plano horizontal e o casco propriamente varia entre 16º e 28º. Vistos de frente, são aqueles que apresentam o V mais pronunciado. Por seu desenho, têm a tendência de cortar a água ao navegar, dado o que apresentam ótimas características para águas menos lisas, estabilidade muito boa e fácil dirigibilidade.

Monohull (V raso) São os cascos com ângulo não superiores a 16º. Por conta desse desenho são mais rápidos que os DeepVee, embora menos estáveis e mais difíceis de controlar Cracker box: é um tipo de casco com um V muito pouco pronunciado (ângulo de 0º até 3º), com fundo quase chato. Seu desenho deriva dos barcos reais que correm na American Power Boat Association - APBA. Por sua característica de desenho têm tendência de escorregar nas curvas e exige uma técnica bastante específica de pilotagem. Ilustrado de acordo com a figura

Barco a Vela

Casco cracker box

De acordo com a posição e dimensão de seus flutuadores, os hidroplanos podem se classificar em:

Hydro: casco com 2 flutuadores longos na parte dianteira, normalmente apoiado no hélice na parte traseira, daí o nome comum de hydro de 3 pontos. São barcos velozes e críticos para ajustar e pilotar. Existem em grande número derivados em escala de
barcos de tamanho real.

Catamaram: o casco é formado por dois flutuadores que correm por toda a sua extensão, unidos na parte superior por uma superestrutura que compõe a parte interna onde se aloja o motor e os eletrônicos do barco.

Por seu desenho, quando em velocidade o catamaram cria um fluxo de ar por baixo da superestrutura, contido lateralmente pelos flutuadores, que tende a elevar a embarcação da água, diminuindo o arrasto e aumentando a performance. Rápidos, são menos críticos que os hydros para ajuste e pilotagem e, embora menos sensíveis que os hydros em águas menos lisas, são inferiores aos monos nessas condições. Ilustrado de acordo com a figura

Barco a Vela

Casco do catamaram

Túnel:o desenho é parecido com o catamaram, mais estreito e próprio para motores outboard. A aerodinâmica é semelhante, embora a estabilidade em águas revoltas seja mais crítica. Normalmente usam motores nitro, embora possam ser encontrados com
motores a gasolina.

Outrigger: é o único tipo de casco que não deriva de um barco de tamanho real.É formado por 2 flutuadores (sponsons) unidos por tirantes à seção principal, podendo ou não apresentar flutuadores na parte de trás. Diferentemente dos hydros, os flutuadores são claramente destacados do corpo do barco. A parte central abriga o motor e eletrônicos.

Em velocidade, apenas uma pequena parte dos flutuadores e o hélice tocam na água. Casco quase que exclusivamente para competição, até mesmo a sua colocação na água exige técnica especial. É o barco mais rápido no campo do nautimodelismo. Modelos movidos a gasolina chegam a ultrapassar velocidades de 135 km/h (80 milhas/h) enquanto aqueles mais rápidos movidos a motores glow atingem mais de 177 km/h (110 milhas/h).

Cannard: tipo muito especial de hydro, com um flutuador a frente e dois na parte de trás. Hydrofoil: ainda mais especial, navega apoiado em lâminas estreitas e finas. No campo do nautimodelismo são ainda barcos experimentais.

2.11 ESTABILIDADE 2: RELACIONE ESTABILIDADE E DISTRIBUIÇÃO DE VOLUME

A estabilidade é, praticamente, um sinônimo de segurança para as embarcações e veremos que, para os veleiros, também é sinônimo de segurança.

Simples nos seus fundamentos, o tema atinge grande complexidade quando se trata de monitorar a estabilidade de um navio ou plataforma de petróleo, com centenas de compartimentos e, virtualmente, infinitas possibilidades de carregamento e de flutuação.

Mas tudo pode ser compreendido se tivermos o entendimento claro de um pequeno conjunto de conceitos: centro de gravidade (CG), centro de flutuação (CF), peso (P), empuxo (E) e o binário peso-empuxo (ação de duas forças conjugadas). Neste artigo veremos como atuam estes conceitos para as embarcações.

Estabilidade, para uma embarcação, é a capacidade de restaurar seu equilíbrio inicial após uma pertubação qualquer. Pode-se verificar, por exemplo, qual, entre duas embarcações tem mais estabilidade, observando qual retorna mais rápido à posição inicial ou suporta maiores ângulos de adernamento (inclinação). Entretanto, em nossa intuição, a embarcação mais estável é aquela que tem o menor risco de "virar", ou seja, aquela que sempre retorna ao equilibrio inicial.

Vejamos então, como esta capacidade das embarcações de reagir a uma pertubação e a velocidade desta resposta dependerão da forma da parcela submersa do casco e da distribuição do seu peso. A distribuição do peso da embarcação nos permite determinar o seu centro de gravidade (CG) que é o ponto onde se pode considerar que todo o peso (P) esteja aplicado. A forma do volume submerso de uma embarcação nos permite determinar o seu centro de flutuação (CF) que é o ponto onde todo o empuxo (E) estaria sendo aplicado.

Se há alguma dificuldade intuitiva para compreendermos a estabilidade de uma embarcação é porque, em nosso dia a dia, a única força relevante que suporta o peso de nosso corpo é o apoio do solo sob nossos pés. Isto porque, temos densidade suficiente para desprezar o efeito do empuxo do ar que atua sobre nós. Vivemos imersos sob o ar atmosférico que é muito menos denso que nós. Já, para um balão de gás, a realidade é um pouco diferente e, por isso, será nosso primeiro exemplo para compreendermos o efeito da altura do centro de gravidade.

Imagine um balão perfeitamente esférico que, posto a flutuar diante de nossos olhos, não suba nem caia. Ou seja, em uma situação em que o peso seja igual ao empuxo fornecido pelo gás leve de seu interior. Se todo o seu peso está, uniformemente, distribuído por sua membrana, podemos perceber que o balão girará livremente podendo parar em qualquer posição. Neste caso, o seu centro de flutuação, ou centro de empuxo coincide com o centro de gravidade e seu equilíbrio é dito indiferente.

Já, se colarmos uma goma de mascar sobre a membrana do balão, teremos uma situação bastante diferente; será impossível manter a bexiga flutuando com a goma de mascar por cima. Sempre que tentarmos mantê-la nesta situação de equilíbrio instável, ela retornará a sua posição mais estável.

Vejamos, no desenho acima, que neste caso esta estabilidade depende apenas de um "binário" formado pelo empuxo (E) e pelo peso (P). Só que, ao invés do balão, usaremos o submarino como exemplo e a goma de mascar trocamos pelas baterias que servem de lastro. Afinal de contas, somos engenheiros navais...

Note que, quando o centro de gravidade e o de flutuação não estão alinhados verticalmente (FIG.1), ao inclinarmos o submarino surge um binário peso-empuxo que age no sentido de reconduzir o submarino para a sua posição inicial. Antes, empuxo e peso estavam alinhados e, agora, não estão mais e quanto mais próxima de 90o graus for a inclinação maior será a distância (d) entre eles e, em outras palavras, maior será o momento restaurador.

Compreendemos, então, que nas condições de equilíbrio, os centros de ação do peso e do empuxo estão alinhados e não existe nenhum binário atuando. Vejamos, agora, o caso de uma embarcação que não esteja totalmente submersa.

A questão é que, agora, a forma do volume submerso muda com a inclinação do barco.

Logo, há também uma variação da posição do centro de flutuação. É esta variação que permite situações de equilíbrio, mesmo com o centro de gravidade mais alto do que o centro de flutuação, o que não acontece nunca com submarinos submersos ou balões flutuando.

Quando a embarcação se inclina, o centro de flutuação se "move" na direção da inclinação (FIG.2), de forma a criar um binômio peso-empuxo que age no sentido de reequilibrar a embarcação. É importante perceber que isto ocorre porque a embarcação deixa de ter simetria em sua forma submersa. Isto funciona até um certo ângulo a partir do qual a embarcação não retorna mais.

2.12 ESTABILIDADE 3: RELACIONE LARGURA E ESTABILIDADE

A estabilidade é regida pela formula: Momento de correção = Peso do barco * “righting arm”. A inclinação é corrigida pelo momento de correção, logo, quanto mais largo o veleiro maior poderá ser o “righting arm” e consequentemente maior será o momento e a estabilidade. Na figura 12 esta descrita a formula do momento de correção e a simulação com a inclinação do veleiro.

3 PROBLEMA PROPOSTO

Dado um veleiro de peso “P”, de distância do centro da quilha ao centro de força da vela “h” e que está sob influência de uma resultante em sua vela de valor “F”, calcule o valor do “righting arm” para que o veleiro não “vire”.

Resolução:

i) Momento provocado pela força “F” = F * h;

ii) Momento de correção = P * righting arm;

iii) Para que o veleiro não “vire” teremos a situção de equilibrio, logo: i=ii;

iv) F * h = P * Righting arm

Righting arm = F * h / P

4 MATERIAIS

Escolher o tipo de material para construir determinado barco muitas vezes não é uma tarefa fácil, devido à variedade de opções que o construtor pode ter como aço, alumínio, madeira, fibra ou mesmo a combinação deles.

Geralmente, para a construção de um barco, ou talvez de uma pequena série, pode-se optar por um número enorme de materiais, embora, dentre todos, a fibra de vidro seja o mais popular hoje em dia. Não existe nada de errado em construir barcos de madeira,
aço ou alumínio, e até mesmo em ferro- cimento ou outro material alternativo.

Entretanto, do ponto de vista econômico, existem poucas opções que podem superar barcos fabricados em fibra de vidro, e no que se refere ao investimento e valor de revenda, barcos construídos com esse material têm certamente a menor depreciação ao longo do tempo.

Nos últimos anos, os laminados de fibra de vidro têm encontrado um lugar importante como material de engenharia para várias aplicações em diversos tipos de indústrias. Dentre elas, a construção de barcos tem sido uma das mais importantes.

O sucesso da utilização de materiais compostos para fabricação de barcos é devido a um grande número de vantagens que esse material tem quando comparado a outros tipos. Uma das principais vantagens sobre materiais como aço e alumínio é a variedade de estruturas que pode ser conseguida combinando materiais básicos.

Entretanto, a grande diferença em relação a outros tipos de materiais se deve à ortotropia, que significa, em engenharia, que o material pode resistir de forma diferente quando submetido a cargas em diferentes direções.

Dessa forma, é possível construir uma embarcação mais leve e resistente, colocando fibras apenas nas direções onde existam forças atuando. Essa vantagem oferece tanto ao projetista como ao construtor a oportunidade de ajustar os materiais, as especificações de cada peça e o tipo de processo de moldagem, além de fazer uma combinação que seja mais resistente para o barco.

Os materiais compostos ainda possuem outras grandes vantagens quando comparados com outros produtos para construção de embarcações. Entre elas podemos citar a excelente resistência e rigidez para sua densidade, são fáceis de utilizar, são materiais muito leves, são fáceis de reparar, têm uma boa resistência à corrosão e à intempéries e têm também uma grande resistência à abrasão.

Os materiais compostos têm sido utilizados para a construção do casco, convés e outras peças do interior. Devido ao fato de que, na maior parte das vezes, peças fabricadas com materiais compostos são produzidas com auxílio de moldes, várias formas complicadas podem ser desenvolvidas, as quais seriam difíceis, ou praticamente impossíveis, de serem moldadas com qualquer outro tipo de material.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MARCHAJ, C. A. Aero-Hydrodynamics of sailing. 2.ed. London: Adlard Coles
Nautical, 1979

Fonte: monitoriadeengenharia.com.br

Barco a Vela

INICIAÇÃO A NAVEGAÇÃO EM BARCO À VELA

A seguir os primeiros conceitos desta nobre arte que desperta paixão, emoção e satisfação. Quer seja em quem consegue comandar uma embarcação à vela, em quem participa de uma tripulação em regata ou passeia em um veleiro.

1) LEME

Para orientar a direção de um barco à vela usa-se o leme. É uma peça submersa e normalmente ligada ao casco no painel de popa ou próximo deste e na sua posição natural está alinhado ao comprimento da embarcação.

É mudando a direção do leme que alteramos o rumo ora para bombordo, se o leme (não a cana do leme!) for deslocado para a esquerda, ora para estibordo, se for deslocado para a direita.

O leme é manobrado por uma roda ou uma cana do leme que o faz girar em torno de um eixo alterando assim a sua posição. Quando se usa uma roda de leme o resultado é semelhante ao volante de um automóvel, mas o uso da cana do leme é bem diferente e é sempre feito no sentido contrário relativamente ao lado para onde queremos virar.

E atenção: o leme só tem algum efeito desde que o barco tenha andamento!

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A cana do leme (seta branca) gira para o lado contrário para onde queremos virar

2) Conceito 1: Resultante

O meio onde uma embarcação se desloca também tem influência nesta. Existem forças externas, como as correntes e o vento que provocam um abatimento ou deriva no rumo da embarcação.

Não podemos neste caso aproar diretamente ao objetivo e será preciso escolher uma direção cuja resultante seja em função da força da corrente, velocidade do barco e distância a percorrer.

Barco a Vela

A resultante é uma soma vetorial da intensidade da corrente com a velocidade do barco

3) Conceito 2: Vento Real e Vento Aparente

Nas embarcações à vela o principal meio de propulsão é o vento. O motor é um meio de propulsão auxiliar que é usado principalmente nas manobras de acostagem, quando se fundeia ou ainda quando não há vento.

De uma forma simplista digamos que o vento é o combustível de um veleiro e as velas o seu motor. A arte de velejar é assim a arte de manobrar as velas em função do vento, direção e intensidade, com o rumo que queremos seguir.

Existe ainda um elemento a considerar e que apenas aparece com o barco em movimento, mas é fundamental na navegação à vela. É o vento aparente. Imaginemos que estamos a correr num dia sem vento.

O vento que nesse momento sentimos na cara é o que se chama de vento aparente. É este vento, resultante do movimento e direcção de uma embarcação e da intensidade e direção do vento real, que incide nas velas.

Barco a Vela

Vento real e vento aparente (note-se a as variações de direção e intensidade)

4) Conceito 3: Têrmos Náuticos

Barco a Vela

Barco a Vela

Barco a Vela

Nota: Veja mais termos náuticos: o lado de onde sopra o vento designa-se por barlavento e o lado para onde vai o vento chama-se sotavento. Quando a proa do barco se aproxima da direção do vento diz-se que estamos a orçar, enquanto que quando a proa se afasta do vento diz-se que estamos a arribar.

O nome das mareações, a maneira de como um veleiro navega segundo a direção do vento, depende da direção deste relativamente ao barco. Assim quando um barco navega com vento pelas amuras, diz-se que bolina coxada. Se a direção do vento é entre o través e as alhetas o veleiro navega a um largo e se vier ela popa navegamos simplesmente a uma popa.


Barco a Vela

Barco a Vela
Mareações em função da direção do vento

Nas navegações com vento pela popa o vento limita-se a empurrar a vela. As turbulências criadas na parte da vela que não está exposta ao vento explicam o pouco rendimento neste tipo de mareação.

Por isso tenta-se evitar estes ventos, mesmo com spi, orientando-se a embarcação de modo a receber aqueles pelas alhetas. Apesar de obrigar a sucessivas mudanças de rumo, a velocidade alcançada é maior atingindo-se mais rapidamente o objetivo.


Barco a Vela
Vento pela popa aumenta as turbulências com a consequente perca de rendimento

É intuitivo que navegar diretamente contra o vento é, pelo menos por enquanto, impossível. Também não custa nada a entender que um barco impulsionado com vento pela popa, navegue a favor da direção deste, mas bolinar já requer uma explicação mais cuidada.

Quando o vento ataca a superfície da vela pelos bordos o perfil da vela aproxima-se do formato da asa de um avião e o vento provoca o efeito de Bernoulli, ou seja, a energia criada é resultante da diferença de pressão dos dois lados da vela.

É a sucção do lado contrário por onde entra o vento que provoca a força propulsora. Para uma máxima eficiência e aproveitamento deste efeito tem grande importância a afinação da vela, o seu desenho e material. Uma vela mal afinada criará campos de turbulência no seu perfil desperdiçando energia.

Barco a Vela

O ar corre mais velozmente na parte de trás da vela gerando
uma diminuição de pressão. Na parte ao vento, o ar desacelera,
aumentando aí a pressão e empurrando a vela.
(efeitos segundo a lei de Bernoulli)

5) Velejando, afinal!

Agora que já sabemos algo sobre o princípio de como o vento faz mover um veleiro falta falar um pouco sobre a afinação. Será mesmo um pouco, já que a afinação tem inúmeros fatores que apenas a experiência poderá explicar.

Para dar uma pequena idéia da complexidade de uma boa afinação, próxima dos 100%, diremos que o material da vela, o desenho desta, a intensidade do vento, o tipo de barco e aparelho são apenas alguns fatores que entram quando se pretende uma afinação perfeita. Isto apenas se coloca em regata, já que em cruzeiro e para a maioria dos velejadores as afinações rondam, quando muito, os 80%, o que é mais do que suficiente para este tipo de navegação.

Comecemos então por içar as velas. Esta manobra deve ser geralmente efetuada contra o vento, geralmente, porque com ventos muito fracos é admissível qualquer rumo. As modernas velas de enrolar não se içam, mas desenrolam-se e normalmente nestes casos até não convém estar aproado ao vento, já que se aproveita a força deste para desenrolar as velas mais facilmente.


Barco a Vela

Caça-se a vela gradualmente até deixar de bater


Depois de içadas ou desenroladas, admitamos que o vento nos vai obrigar a um largo ou mesmo a uma bolina. A afinação mais simples é folgar-se a vela (deixar a vela ir ao sabor da direção do vento) e ir-se caçando (puxando) gradualmente até que a vela deixe de bater ao vento. Note-se que a partir do momento em que a vela começa a ser caçada, o barco começa também a ser impulsionado, cada vez mais até que a vela deixe de bater. A forma da vela aproxima-se assim, como descrevemos anteriormente, daquele formato de asa e que resulta na força propulsora.

Quando o vento se apresenta pela popa, a direção da retranca, deverá aproximar-se da perpendicular da direção do vento, e não coincidir, para que haja um escoamento mais eficaz do vento.

Por exemplo, se o nosso objetivo se situar num ponto de onde sopra o vento teremos de bolinar até chegar ao objetivo. Isto quer dizer que poderemos gastar 4 ou mais horas para vencer umas 5 milhas e menos de uma hora, para esse mesmo percurso, apenas porque a direção do vento é outra (admitindo a mesma intensidade do vento!). Navegar à vela torna-se assim dependente, e muito, do capricho do vento (ou da ausência dele).

Barco a Vela

O mesmo percurso com ventos diferentes



Já atrás falamos da influência do vento no abatimento de uma embarcação. A força do abatimento nos veleiros é ainda substancialmente maior devido à pressão do vento exercida nas velas.

Para contrabalançar essa força efetuada nas velas os veleiros têm um patilhão, normalmente lastrado com ferro, chumbo ou outro material. Além dessa força de compensação o patilhão tem também como função resistir ao abatimento, força que é de fato atenuada mas não anulada. O abatimento é maior nas bolinas sendo gradualmente menor até às popas.

Ao contrário de um automóvel um veleiro não pára repentinamente. Mesmo com pouca velocidade o melhor que poderemos fazer é desviar-nos.

Por isso todas as manobras de um veleiro requerem sempre muita calma, tempo e preparação nas manobras. Os improvisos só devem ter lugar para os imprevistos, porque qualquer manobra precipitada poderá pôr em causa a segurança da tripulação e a eventual perda da embarcação. Uma tripulação treinada aumenta a segurança e a confiança geral. 

Barco a Vela

O abatimento põe-nos problemas de segurança



Mudar de rumo é o mais normal e por vezes pode ser necessário que ao virarmos o vento passe de um bordo para o outro. Podemos fazer esta manobra contra a direção do vento, virar por davante, ou de modo a que o vento passe por detrás, virar em roda.

À voz de virar por davante o timoneiro vira sem brusquidão a cana de leme para sotavento (A1). No momento em que o estai ou genoa começa a bater, folga as escotas de sotavento (A2) e quando a vela de proa passar, pela ação do vento, para o bordo contrário (A3), começa a caçar as escotas desse bordo (A4). Deve-se arribar um pouco para ganhar um pouco mais de andamento, seguindo-se depois as afinações para esse bordo. 

Barco a Vela

Virar por davante (A) e em roda (B)


O virar em roda é mais fácil, mas requer outros cuidados. Em geral passa-se de um largo (B1) para uma popa quase raza (B2), obrigando o vento a entrar pela alheta (B3). Deve-se então caçar bem a vela grande de modo a trazer a retranca até ao meio (B4). É então que se vira suavemente obrigando o vento a levar a retranca para o bordo contrário (B5).

A escota da vela de proa folgou-se, entretanto e caçou-se a do outro bordo (B6). Agora pode voltar-se a folgar a grande e fazer as respectivas afinações de velas. Esta manobra pode ser um risco na altura em que a retranca voa de um bordo para o outro. Se a passagem for demasiado violenta, a cabeça de um tripulante desprevenido pode ser fatalmente apanhada na trajetória.

O aparelho de uma embarcação também pode sofrer indo ao limite de partir o mastro se os ventos forem demasiado violentos. Neste caso, opte pela viragem por davante.

6) Avançando nos conceitos

A medida que o veleiro avança sobre o vento contra, as velas separam e promovem um desvio na corrente de vento. Desde que o veleiro não aponte a proa demasiadamente na direção da linha do vento, as velas conseguem desviar o fluxo de ar na direção da popa. A energia do vento é então utilizada, quando o fluxo de ar é desviado desse jeito, resultando num movimento para frente da embarcação.

Quando a corrente de vento separa-se na borda externa da vela (na valuma), o fluxo de ar passa ao longo dos dois lados da vela: barlavento e sotavento. Ainda que o fluxo de ar tenha a tendência de seguir reto, ele é forçado a seguir o contorno da vela. O vento que passa por barlavento produz uma força de empuxo chamada drive.

O vento que flui por sotavento tenta se afastar da superfície da vela, criando uma zona de baixa pressão ao longo da parte de trás da vela. Este efeito de afastamento é chamado de lift. O lift é o responsável por aproximadamente 70% da potência de uma mastreação quando se veleja contra o vento.

A genoa da ilustração é usada para aumentar o fluxo de ar através da parte de trás da vela grande, ajudando a criar ainda menos pressão, aumentando o lift e, conseqüentemente, a força no contravento. O uso do efeito "venturi" deste jeito num veleiro é chamado de slot effect

Uma potente força aerodinâmica é então exercida pelo vento na direção lateral, conforme mostrado na ilustração. Entra em cena então a quilha criando uma resistência que previne o movimento lateral do veleiro. Essas duas forças combinadas estabelecem uma resultante que movimenta o veleiro para frente, sendo a interação dessas forças o que permite que um veleiro navegue contra o vento

Barco a Vela


As velas devem ser posicionadas de forma a criar uma força lift maior possível. Se a vela estiver muito folgada, o fluxo de ar não será desviado o máximo possível. Se a vela estiver muito caçada, o fluxo de ar será quebrado. Em qualquer dos dois casos será obtida uma performance não otimizada do veleiro.

7) Velejando a Favor do Vento

Um conjunto diferente de forças atua quando se trata de velejar a favor do vento, com o vento pela alheta até a popa rasa. O efeito lifting é minimizado já que muito pouco vento passa pelo lado de sotavento da vela. A maior parte do movimento para frente agora vem da simples ação da força do vento sobre a vela.

Barco a Vela

8) Ajuste das Velas

Seja velejando a favor ou contra o vento, a performance do veleiro depende do ajuste das velas. Para conseguir o ajuste correto, a vela não deve ser nem muito caçada nem muito folgada. Veja na ilustração abaixo:

9) Vela caçada demais

Barco a Vela


Na ilustração o vento esta entrando num angulo de 90 graus em relação ao rumo do barco, isto é, pelo través e as velas estão muito caçadas.

O vento esta criando uma força de empuxo nas velas mas muito pouco lift porque o ar não consegue fluir suavemente pelo lado de trás da vela (sotavento). Como resultado, as forças aplicadas provocam uma inclinação excessiva do veleiro e o empurram demasiadamente para o lado com pouco resultado de movimento para frente.

As velas devem nesse caso ser folgadas até que a corrente de ar flua nos dois lados da vela. A forma de se encontrar o ponto exato consiste em folgar as velas até que a valuma comece a panejar.

Caça-se então só o suficiente para encher novamente a vela, parando o panejamento. Outra forma de corrigir essa situação consiste em girar a proa na direção da linha do vento (orçar) até que o barco acelere e incline um pouco mais, indicando que as velas geraram mais lift

10) Vela folgada demais

Barco a Vela


As velas estão folgadas demais quando há um panejamento da valuma e o barco segue muito devagar e com muito pouca inclinação. Aqui as velas necessitam ser caçadas para se encherem com o fluxo de ar. Lembre-se que um panejamento constante degrada as velas mais rapidamente.

11) Dicas rápidas para o ajuste das velas:

Velejando contra o vento: na dúvida, folgue as escotas
Velejando a favor do vento: Ajuste as velas de forma a obter um ângulo de 90 graus com a direção do vento

Bordejando Contra o Vento

A única forma que um veleiro pode chegar a um destino que esteja na direção de onde esta vindo o vento é fazendo uma série de bordos. Bordejar é mudar a direção do barco de forma que a proa cruze a linha do vento e se mantenha num ângulo de 45 – 50 graus em relação a esta. Cada guinada portanto será de 90 – 100 graus.

Barco a Vela

Procedimento para a Cambada:

I. O Timoneiro avisa a tripulação para se preparar para cambar (dar um bordo)
2. O Timoneiro gira a cana de leme na direção do lado em que esta a vela grande e dá o comando: "Cambar"
3. A proa atravessa a linha do vento e as velas mudam de lado. No momento que as velas enchem-se com o vento, o timoneiro retorna a cana de leme a posição do meio. Um novo rumo é então estabelecido.

Nota: Quando se veleja na orça fechada, a vela grande estará totalmente caçada não sendo portanto necessário nenhum ajuste durante a cambada. A medida que o barco vai girando na direção da linha do vento, as velas começam a panejar. Quando a vela grande enche de vento no outro lado o leme é colocado "a meio" e o barco assume um novo rumo


Jaibing a Favor do Vento

Jaibing é a manobra de mudar de bordo quando estamos com o vento pela popa. Envolve a passagem da popa do veleiro pela linha do vento. No momento que a popa passa pela linha do vento as velas mudam de lado.

O jaibing é uma manobra que deve ser controlada! No momento do jaibe, a mudança de bordo da retranca deve ser criteriosamente controlada. A menos que o vento esteja muito fraco, esta mudança de bordo pode se realizar de forma violenta, com o risco de acidente para a tripulação e quebra na mastreação. Este risco pode ser evitado simplesmente caçando-se a escota da vela grande imediatamente antes do jibe e folgando logo depois que o barco mudar de bordo

Barco a Vela

Procedimento para o Jaibe:

Figura 1 Quando o barco está com o vento pela alheta, o timoneiro vai virar o barco para uma posição onde a popa passará pela linha do vento. O timoneiro dá o comando "Preparar para o Jaibe"
Figura 2. Nesse momento a vela grande deve ser caçada ao máximo de forma a posicioná-la no centro do barco
Figura 3. Depois que o barco muda de bordo, as velas devem ser reajustadas para o novo rumo Figuras 4 e 5.
Nota: Quando a popa do barco cruza a linha do vento, o timoneiro deve alertar a tripulação que a retranca estará mudando de bordo
Precaução: A mudança de bordo das velas deve sempre ser controlada

Fonte: velaecia.com.br

Barco a Vela

Meios de Locumoção Aquáticos

Barcos Históricos

Como navegavam os nossos antepassados

Vários povos da antiguidade ficaram na história pelos feitos que realizaram no mar.

Os fenícios eram grandes marinheiros e comerciantes. Há cerca de 3000 anos, percorriam a costa do Mediterrâneo com os seus navios mercantes.

Os Vikings por seu lado fizeram pilhagens frequentes por todo o Norte da Europa, a bordo dos seus barcos de guerra. O transporte marítimo de mercadorias e de passageiros sofreu uma grande evolução graças aos descobrimentos portugueses do séc. XV. O arranque da navegação dessa época constitui uma das principais causas do desenvolvimento da ciência e da técnica que nos nossos dias ainda não acabou.

Tipos de Barcos

Barco Egípcio

Os primeiros barcos egípcios de vela datam de 3000a.C., ou ainda antes. Estes eram usados no rio Nilo que era o ideal para as iniciais embarcações à vela. O vento no Nilo é, normalmente, de norte, portanto se eles queriam ir para sul eles simplesmente içavam as velas. Se eles queriam navegar para norte diminuíam a acção das velas e utilizavam a corrente do rio.
Este barco era construído com tábuas que eram unidas com cordas.

Barco a Vela


Trireme

Barco a Vela

O trireme era o mais rápido barco da antiguidade. Era um estreito barco de guerra ao contrário dos navios de carga mais largos do mesmo tempo. Este barco usa velas para o transporte mas na batalha utiliza apenas remos.
Durante a batalha de Salamis em 480 a. C., os gregos com 380 barcos venceram os Persas com uma armada de 600 navios. Cerca de metade da armada grega eram triremes.

Junk

Barco a Vela

Esta embarcação de origem chinesa é antiga e desconhecida origem. Este barco utiliza até cinco mastros com velas quadradas. Era usado para trocas na costa. Navegava principalmente na Ásia oriental, o que aconteceu durante imenso tempo.

Barco mercantil romano (corbita)

Este barco era muito importante no império romano porque os romanos navegavam ao longo da costa mediterrânica e onde faziam a maior parte da troca de produtos.
Os mastros deste barco tinham velas quadradas. O barco navegava utilizando lemes que estavam ligados uma ao outro.

Barco Viking (drakar)

Os vikings eram exímios navegadores e desenvolveram barcos sólidos nos quais se aventuravam para o alto mar.
Os Vikings navegavam nos aperfeiçoados drakkars - os compridos e estreitos barcos a vela e a remo esculpidos na madeira. Foram os primeiros na Europa do Norte a construí-los com velas.

Com isto ganhavam enorme vantagem sobre as embarcações de outras nações, movidas a remos. Além de permitir que os vikings navegassem longas distâncias o drakar trazia vantagens tácticas em batalhas. Eles podiam realizar eficientes manobras de ataque e fuga, nas quais atacavam rápida e inesperadamente, desaparecendo antes que uma contra-ofensiva pudesse ser lançada.

Os drakar podiam também navegar em águas rasas, permitindo que os vikings entrassem em terra através de rios.
Estes barcos foram principalmente utilizados principalmente entre os séculos VIII e XIII e eram utilizados na Europa do Norte.

Barco a Vela

Caravela

Barco a Vela

A caravela foi uma embarcação usada pelos portugueses e espanhóis durante a era dos Descobrimentos.

A caravela era um navio rápido, de fácil manobra, apto para a bolina (possibilidade de recorrer a uma maior amplitude de ventos), de proporções modestas e que, em caso de necessidade, podia ser movido a remos. Eram navios de pequeno porte, de dois mastros, um único convés; deslocavam 50 toneladas.

As velas «latinas» (triangulares) eram duas vezes maiores que as das naus, o que lhes permitia ziguezaguear contra o vento e, consequentemente, explorar zonas cujo regime dos ventos era desconhecido. Apetrechada com artilharia, a caravela transformou-se mais tarde em navio mercante para o transporte de homens e mercadorias.

A tripulação de uma caravela poderia rondar os 20 ou 25 homens em média. A partir de finais do século XV e inícios do XVI sofre ajustamentos que deram à caravela um maior porte - passa a poder transportar 50 homens.

Gil Eanes utilizou um barco de vela redonda, mas seria numa caravela que Bartolomeu Dias dobraria o Cabo da Boa Esperança, em 1488.

Nau

Barco a Vela

Com a passagem das navegações costeiras às oceânicas, houve necessidade de adaptar as embarcações aos novos conhecimentos náuticos e geográficos.

À medida que se foi desenvolvendo o comércio marítimo e se tornou necessário aumentar a capacidade do transporte de mercadorias, armamento, marinheiros e soldados, foram sendo modificadas as características dos navios utilizados. Surgiam então as naus.

A nau apresentava três mastros. A nau que fazia a "Carreira da Índia" permitia o transporte de maior tonelagem de mercadorias e tornara-se mais viável porque, com o conhecimento das rotas adequadas, optimizava o aproveitamento dos ventos existentes de um modo mais favorável à progressão do seu movimento.

A nau era também como a caravela um barco mercantil.

Fonte: bcjn231520.tripod.com

Barco a Vela

Manobras em um barco a vela

Orçar o barco é quando a proa se aproxima da direção do vento, enquanto Arribar é quando a proa se afasta do vento.

O nome das mareações, a maneira de como um veleiro navega segundo a direção do vento, depende da direção dele relativamente ao barco.

Se a direção do vento é entre o través e as alhetas o veleiro navega a um largo e se vier pela popa navegamos simplesmente a uma popa.

Nas navegações com vento pela popa o vento limita-se a empurrar a vela. As turbulências criadas na parte da vela que não está exposta ao vento explicam o pouco rendimento neste tipo de mareação.

É intuitivo que navegar diretamente contra o vento é, pelo menos por enquanto, impossível.

Também não custa nada a entender que um barco impulsionado com vento pela popa, navegue a favor da direção deste. Mas como um barco navega no contra-vento?

Quando o vento ataca a superfície da vela pelos bordos, o perfil da vela aproxima-se do formato da asa de um avião e o vento provoca o efeito de Bernoulli, ou seja, a energia criada é resultante da diferença de pressão dos dois lados da vela.

É a sucção do lado contrário por onde entra o vento que provoca a força propulsora. Para uma máxima eficiência e aproveitamento deste efeito tem grande importância a afinação da vela, o seu desenho e material.

Uma vela mal afinada criará campos de turbulência no seu perfil, desperdiçando energia

Fonte: webventure.com.br

Barco a Vela

O transporte de pessoas e produtos, por água, ganhou dimensão global com o advento dos barcos a vela. A substituição dos remos das galés por um mastro e uma vela quadrada, aproveitando os ventos para locomoção, foi o que propiciou o comércio entre cidades distantes, ainda nos anos 800 a. C. Conhecer o caminho dos ventos era uma habilidade imprescindível aos marinheiros, para que se realizasse a travessia.

As idéias de longitude e latitude elaboradas pela astronomia e a introdução de novos conceitos geométricos, na Era Cristã, originaram a ciência da navegação, tendo as constelações como guias. As técnicas desenvolvidas nesse período foram perdidas na Idade Média, sendo recuperadas apenas na época dos descobrimentos.

Barco a Vela

Mas os avanços nos estudos da aerodinâmica diversificaram os formatos das velas e, consequentemente, suas peculiaridades. Assim, velas bojudas podem gerar uma área de turbulência mais abrangente que sua área real, e o seu aperfeiçoamento para a vela balão permite aproveitar melhor esta turbulência. Na navegação chamada empopada, em que os ventos empurram a embarcação, as velas quadradas mostram-se mais eficientes.

As triangulares, ou latinas, permitem navegar diretamente ao destino estabelecido. Excepcionalmente eficientes, utilizam o principio aerodinâmico do avião, o efeito Bernoulli do empuxo, onde a força do vento atua perpendicularmente à sua própria direção, possibilitando uma navegação contrária aos sopros dos ventos, denominada “à bolina”. O efeito reverso é obtido de acordo com a posição da vela. Embora o embate “à bolina” seja possível, a embarcação navega quatro vezes mais lentamente do que quando tem o vento a favor.

Barcos a velas dispõem de motor, mas ele só é acionado quando não há correntes de ar, ou para manobras específicas, em que é preciso domar o vento. Nas ventanias, busca-se a posição adequada da vela para traçar movimentos em ziguezague e seguir adiante, driblando os ventos.

Hoje, encontramos diversos e modernos barcos a vela, destinados ao lazer, passeios ou competições. Os Monotipos servem para competição com iates. Para breves passeios há o Laser e o Catamarã. Os veleiros de oceano reservam-se para o mar aberto, e dependem de uma tripulação. O Windsurf é um modelo em que a prancha substitui o barco e pode atingir velocidade de 45 quilômetros por hora.

O barco a vela sempre preservou, em sua história e em suas versões, as premissas da viagem e da aventura. Experimente velejar e conheça a sensação única de desafiar o mar.

Fonte: ruadireita.com

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