REDE BIM - Marinha do Brasil

MARINHA DO BRASIL

CENTRO DE INSTRUÇÃO ALMIRANTE GRAÇA ARANHA

ESCOLA DE FORMAÇÃO DE OFICIAIS DA MARINHA MERCANTE-EFOMM

CURSO DE FORMAÇÃO DE OFICIAIS DE MÁQUINAS

KAROLINE CAMARGO ROCHA E

PEDRO RIBEIRO DE SOUZA PESSOA

SISTEMA DE GOVERNO: máquina do leme

RIO DE JANEIRO

2017



SISTEMA DE GOVERNO: máquina do leme

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência para obtenção do título de Bacharel em Ciências Náuticas, especializado em Máquinas Marítimas do Curso de Formação de Oficiais de Máquinas da Marinha Mercante, ministrado pelo Centro de Instrução Almirante Graça Aranha.

Orientador: Prof. Nélio Fernandes Pereira

RIO DE JANEIRO

2017



SISTEMA DE GOVERNO – MÁQUINA DO LEME

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência para obtenção do título de Bacharel em Ciências Náuticas, especializado em Máquinas Marítimas do Curso de Formação de Oficiais de Máquinas da Marinha Mercante, ministrado pelo Centro de Instrução Almirante Graça Aranha.

Data da Aprovação: ____/____/______

Orientador: Prof. Nélio Fernandes Pereira

___________________________________________________

Assinatura do Orientador

NOTA FINAL:____________

Dedicamos este trabalho aos nossos familiares que sempre nos

incentivaram e acreditaram no nosso sucesso, também dedicamos aos

nossos amigos por nos apoiarem na ausência de nossos familiares, se

tornando nossa segunda família.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, porque sem Ele seria impossível

traçar esse caminho e chegar onde chegamos.

Somos gratos aos nossos pais pelo apoio que sempre

demonstraram, educação que nos deram e por sempre acreditarem no

nosso sucesso.

Agradeço ao meu orientador e mestre Nélio, que estava sempre

disposto a nos auxiliar e por cativar nosso respeito e admiração como um

excelente profissional.

Agradecemos aos nossos amigos, sobretudo nossas parceiras,

pelo suporte e carinho que sempre nos deram.

“Entre as pequenas coisas que não fazemos e as grandes coisas que não podemos fazer, o perigo está em não tentarmos nenhum”. (Confúcio)

RESUMO

O desenvolvimento da máquina do leme foi de suma importância para a melhoria da

manobrabilidade, dos navios. O trabalho a seguir tem como objetivo discorrer sobre os

principais tipos de sistema de governo desde os primórdios da navegação até os modelos

mais mordemos, bem como ressaltar os tipos de transmissão que são utilizados para que

ocorra o bom e correto funcionamento de tal sistema. É notório que a monografia mostra

ainda as regras para construção e manutenção da máquina do leme baseando-se na

convenção solas (convecção para salvaguarda da vida humana no mar), elaborada pela

IMO (organização marítima internacional). o trabalho foi produzido através do método

quantitativo de pesquisa, uma vez que apoiou-se na coleta de informações e no

tratamento delas pelos autores deste trabalho de conclusão de curso. Pelos fatos

expostos nesta monografia vê-se que é primordial selarmos pela segurança da tripulação

seguindo as regras impostas pela IMO e que a modernização dos sistemas de governo

possibilitou um menor tempo de resposta entre o comando do timoneiro e a execução

pelo leme, o que possibilitou o aperfeiçoamento do controle do rumo a ser navegado,

impedir colisão, evitar perigos a navegação e principalmente a melhoria das manobras

de atracação e desatracação.

Palavras-chave: Leme. Máquina. Telemotor. Direção.

.

ABSTRACT

The development of the rudder machine was of utmost importance for improving the

maneuverability of ships. The following work is aimed at discussing the main types of

governance system from the beginning of navigation to the most biting models, as well as

highlighting the types of transmission that are used for proper and correct system

operation. It is notorious that the monograph also shows how rules for the construction

and maintenance of the rudder machine are based on the solos convention, elaborated

by IMO (international maritime organization). The work was produced using the

quantitative method of research as it relied on the collection of information and no

treatment for the authors of this course completion work. From the facts presented in this

monograph we see that it is essential to seal for the safety of the crew following the rules

imposed by the IMO and that a modernization of the systems of government made

possible a shorter response time between the command of the helmsman and the

execution by the reader, which made possible the Improvement of safety control, collision

safety, prevention of navigation danger and especially of attraction and deactivation

maneuvers.

Keywords: Rudder. Machine. Telemotor. Direction.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Navio Great Eastern 11

Figura 2: Válvula Solenóide 14

Figura 3: Azimutal 15

Figura 4: Azipods 15

Figura 5: Painel de controle 16

Figura 6: Válvula de isolamento 18

Figura 7: Conjunto bomba e solenóide 19

Figura 8: Leme a mão 23

Figura 9: Servomotor a vapor 24

Figura 10: Simulador de um servomotor hidrelétrico 25

Figura 11: Controle elétrico de um telemotor 31

Figura 12: Conjunto bomba e válvula solenoide 34

Figura 13: Diagrama de blocos de um sistema de direção 35

Figura 14: Telemotor 38

Figura 15: Unidade de energia eletromecânica 40

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 11

2 GENERALIDADES 14

2.1 Direções: “follow-up” e “non-follow-up” 17

2.2 Válvulas de alivio, isolantes e de derivação 18

2.3 Interruptores de parada e limite 20

2.4 Engrenagens de mão e energia hidráulica 20

2.5 Carregamento 21

3 SISTEMAS DE GOVERNO 23

3.1 Leme a mão 23

3.2 Máquina do leme ou servomotor 24

3.3 Servomotor a vapor 24

3.4 Servomotor hidrelétrico 25

3.5 Servomotor elétrico 26

4 LEGISLAÇÃO 27

5 TRANSMISSÕES E TIPOS DE MÁQUINA DO LEME 30

5.1 Tipos de transmissão 30

5.2 Elementos exigidos pela SOLAS 32

5.3 Controle local e parâmetros 33

5.4 Sinais de uma tripulação treinada 34

6 FUNCIONAMENTO 35

6.1 Controles 35

6.1.1 montagem da direção 35

6.1.2 controle de eixo 36

6.1.3 telemotor hidráulico com by-pass do meio do navio 36

6.1.4 transmissor da haste do passadiço 36

6.1.5 telemotores tubo-bombas 38

6.2 Comando 39

6.2.1 piloto automático 39

6.2.2 unidade de energia eletromecânica 39

6.2.3 unidade de potência eletro hidráulica 40

7 TESTES EXIGIDOS 42

7.1 Teste no porto e antes da partida 42

7.2 Teste de mar 44

7.3 Broca de direção de emergência 44

7.4 Procedimentos de mudança elétrica, hidráulica e mecânica 45

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS 46

REFERÊNCIAS

11

1 INTRODUÇÃO

Durante cerca de 50 anos após a introdução da propulsão a vapor, os navios

ainda estavam sendo guiados à mão. À medida que o tamanho e a velocidade

aumentaram, a necessidade de hélices, hélices principais giratórias e jatos de água.

Nada disso foi possível e melhores resultados foram alcançados com máquinas a

vapor ou hastes hidráulicas que operam em um leme. Estes primeiros mecanismos

foram iniciados e parados manualmente, a posição do controle sem referência à

posição do leme.

O problema tornou-se agudo com o Great Eastern – até então, o maior navio

ainda construído - como se achava impossível dirigir satisfatoriamente pelo poder

manual. Em 1867, um equipamento de governo a vapor equipado com uma arte de

caça projetada por J. McFarlane Gray - um membro fundador do Instituto de

Engenheiros Marítimos - foi instalado no Great Eastern. Pela primeira vez, isso deu

uma direção hidráulica que poderia ser controlada por um volante, operada de forma

semelhante ao equipamento de direção da roda do leme, mas sem "retrocesso" no

volante.

Figura 1 – Navio Great Eastern

Fonte: www.google.com.br/imagens

12

Durante muitos anos, as engrenagens de direção foram colocadas sobre ou

perto do passadiço. Isso ocorreu porque o movimento do volante foi transmitido ao

controle do motor através de rodas de eixo e havia um limite prático para a distância

através da qual este método de transmissão era efetivo. O motor de direção acionou

o leme por meio de hastes e correntes, estendendo-se ao longo do convés do tambor

de corrente do motor para o quadrante ou calha com chave para o estoque do leme.

O fracasso dessas engrenagens, particularmente na transmissão da haste e da

corrente, foi ao mesmo tempo bastante comum e isso finalmente levou em 1936 à

nomeação da Junta de Comércio de um Comitê de Inquérito sobre Giros de direção.

As conclusões deste Comitê chamaram a atenção para uma série de deficiências na

concepção, operação, manutenção e inspeção de aparelhos de direção. Isso levou à

adoção de padrões mais elevados e, portanto, a uma operação mais segura dos

navios em geral.

Em 1888, no entanto, A. Betts Brown patenteou um telemotor hidráulico que

forneceu a facilidade de um controle remoto fácil e isso levou à evolução de máquinas

como Wilson-Pirrie, Brown Steam Tiller e engrenagens hidráulicas que poderiam atuar

diretamente na casa do leme.

Até 1911, o poder de operar as engrenagens de direção era basicamente vapor, uma

vez que mesmo a direção hidráulica foi ativada pela pressão da água de um sistema

de rede hidráulica que também servia outros auxiliares como derricks, hoists etc., o

sistema sendo alimentado por uma bomba de vapor.

Em 1911, no entanto, os primeiros navios a motor foram construídos e, como o

vapor não estava disponível, a energia elétrica precisava ser usada. A disponibilidade

de bombas reversíveis de acidentes variáveis, na forma dos projetos Hele-Shaw e

Williams-Janney, permitiu que essas bombas fossem usadas em associação com

motores elétricos de corrente contínua com o objetivo de fornecer energia hidráulica

para a operação de engrenagens de direção. O controle do movimento da direção,

alcançado inteiramente pelo meio do curso das bombas. Esta combinação provou ser

eminentemente adequada para o propósito e ainda é muito favorável.

Sobre o tempo de introdução do dispositivo hidráulico de direção elétrica,

também foram introduzidas as engrenagens de direção elétricas diretas. Estes

consistiam em motores de parada, partida e inversão acoplados mecanicamente à

cabeça do leme, sendo o controle elétrico do passadiço.

13

A necessidade especial de navios menores, para que a roda do leme e a

direção hidráulica do passadiço fiquem satisfeitas por vários anos por uma roda do

leme combinada e uma engrenagem de corrente de vapor ou elétrica colocada na

ponte.

Cerca de 1930, introduziram-se engrenagens hidráulicas de roda do leme e energia

em que uma bomba de mão rotativa na ponte poderia ser usada para controlar a

direção hidráulica ou fornecer direção direta da roda do leme ao ser conectada aos

cilindros principais.

Um freio combinado do leme e do para-brisas foi patenteado por McGregor em

1935. O freio do leme era muito desejável no caso de engrenagens de direção da

corrente, pois em caso de falha na transmissão, o leme poderia ser rapidamente

controlado. Uma vantagem adicional era que o freio de palheta poderia ser convertido

em dispositivo de direção de emergência usando uma bomba manual. Este método

de controle da casa do leme foi desenvolvido posteriormente na engrenagem de

palheta rotativa atual.

O encaixe de um timoneiro automático tornou-se cada vez mais popular entre

as guerras e essas unidades agora são quase universalmente instaladas em navios

oceânicos, seja como alternativa ao controle manual por meio de um telemotor

hidráulico ou como a única unidade de controle. Neste último caso, o interruptor de

emergência sem controle para controle manual com o qual as unidades de timoneiros

automáticas são fornecidas é considerado o controle alternativo do passadiço e o

sistema elétrico associado a este controle manual é separado e adicional ao sistema

para o controle principal.

14

2 GENERALIDADES

De maneira simples e fácil podemos dizer que o sistema de governo tem como

objetivo controlar o rumo a ser navegado, impedir colisões, evitar perigos a navegação

e peça fundamental no processo de atracação e desatracação.

O sistema de governo, ou em inglês steering gear, basicamente pode ser composto

por um leme (na maioria das embarcações) ou não somado ao leme destacamos

ainda a presença do timão (roda do leme), sistema de transmissão, máquina do leme

e indicador de ângulo do leme. A máquina do leme por sua vez é responsável por

mover o leme de um bordo a outro.

A peça responsável por iniciar e parar o movimento do leme é a válvula

solenoide (ou de três vias, leme parado, leme a bombordo, leme a boreste).

Um dos solenoides recebe a ordem de ligar ou de desligar, através de um sistema

sincro (feedback), baseado no timão (localizado no passadiço). Essas solenoides

possuem além do acionamento a distância, possuem dispositivos de acionamento

manual. É obrigação de todo o tripulante conhecer esta válvula, pois caso o sistema

de transmissão a distância pare de funcionar por alguma falha ou sinistro, o primeiro

tripulante a chegar na casa de máquina deve entrar em contato com passadiço e

operar manualmente a válvula. Para realizar esta operação é muito simples basta que

o operador retire os fios da solenoide e pressionar a extremidade da válvula.

É notório que é responsabilidade do maquinista ir à casa do leme e realizar a

manutenção da máquina do leme em caso de alguma anormalidade no seu

funcionamento.

Figura 2 – Válvula Solenóide


15

Como citado anteriormente nem sempre há a presença do leme nas

embarcações (isso ocorre principalmente em embarcações modernas), quando isto

ocorre abre espaço para a presença de azimutal, azipods ou cicloidais (voith

shineider) estes apresentam respostas mais rápidas que o leme.

Figura 3 – Azimutal


Figura 4 – Azipods


16

Basicamente o sistema de governo é composto principalmente pelos seguintes

tipos de controles:

• Alimentação: são disjuntores que ficam localizados em diferentes quadros.

Um disjuntor de uma unidade hidráulica no QEP, o da outra unidade hidráulica no

QEE e um disjuntor dos controles de transmissão no QEE.

• Liga/Desliga: fica na coluna do timão para iniciar o sistema de governo, desde

que esteja selecionado a opção “passadiço” na máquina do leme.

• Bombas 1 e 2: também na coluna do timão para ligar e desligar cada uma das

unidades hidráulicas.

• Canal: na coluna do timão para selecionar qual bordo será usado para

transmissão. Pode ser encontrado como “BB/BE”, ”A/B” ou “1/2”.

• Seletora de modo: chave na coluna do timão para selecionar um dos modos

de governo (NFU, FU ou PA).

Componentes do NFU: a NFU é um circuito puramente elétrico cuja manete

fecha um circuito que contorna todo o sistema FU para ligar diretamente a contatora

a uma das solenóides (BB ou BE). Existem 3 posições (BB, Central e BE) cada chave

aciona uma das solenóides. Em alguns navios o NFU pode ser acionado mesmo se

não tiver selecionada a opção “passadiço”, entretanto quando a manete for solta a

solenoide voltará a obedecer ao controle.

Figura 5 – Painel de Controle

Fonte: Autoria própria

17

2.1 Direções: “follow-up” e “non-follow-up”

Se um timoneiro automático estiver instalado, sua válvula de controle operada

por solenóide pode ser conectada diretamente ao receptor do telemotor. O problema

de manter o equilíbrio dos dois lados que impede esta prática com um telemotor de

tipo bypass não surge com o telemotor do tipo bomba, também o mesmo óleo de

carga é usado em todo o país.

Uma válvula de comutação com três posições é fornecida no console de

direção. Na posição "Mão", a bomba de ponte é conectada diretamente ao atuador do

leme, os tubos do receptor do telemotor são ignorados, enquanto a válvula de controle

do timoneiro automático sai da conexão com o receptor. A válvula de controle principal

é mantida por uma mola na posição de corte que sela a bomba de energia do atuador.

Assim, à medida que o leme se move em resposta à direção manual do

timoneiro, uma mola mantém a válvula de controle e o ponto central da alavanca

flutuante, mas como o receptor é contornado, a extremidade da alavanca flutuante

para a qual ele está conectado move-se livremente, enquanto a outra extremidade da

alavanca flutuante é movida pela cana.

Com a válvula de mudança sobre a posição "Gyro", a bomba da unidade da

ponte é cortada e a bomba de giroscópio opera o receptor do telemotor diretamente,

enquanto todos os tubos do controle da ponte são selados no galo de mudança.

Quando a válvula de mudança está na posição "Power", a bomba da unidade

do passadiço está conectada ao receptor e os tubos da engrenagem manual são

selados, enquanto a unidade de força gyro é selada pela sua válvula de controle

operada por solenóide. O controle manual da direção hidráulica da ponte pode então

ser realizado.

“Non- follow up” é o mais barato em conjunto com um timoneiro automático,

porque o controle de potência manual do passadiço é fornecido pela unidade

automática do timoneiro. Não há necessidade de duplicar o circuito de controle para

atender aos requisitos da Regra porque a direção da roda do leme do passadiço

fornece uma alternativa aceitável.

18

2.2 Válvulas de alivio, isolantes e de derivação

Os atuadores hidráulicos são fornecidos com válvulas de alívio e de derivação

entre pares de cilindros complementares ou câmaras de engrenagens de palhetas. As

válvulas de alívio são ajustadas para levantar as pressões acima do máximo normal.

As válvulas de derivação são normalmente fechadas, mas podem ser abertas

em uma engrenagem de dois cilindros para permitir a utilização de direção de

emergência. Em uma engrenagem de quatro cilindros. Um par de cilindros pode ser

ignorado enquanto o outro par fornece uma direção de emergência em torque

reduzido.

As válvulas de isolamento são fornecidas em cada cilindro ou câmara de

palheta rotativa que, quando fechada, segurará o leme prendendo o óleo nas

câmaras.

As válvulas de isolamento também são montadas em bombas para que uma

bomba possa ser completamente desligada do circuito e removida para manutenção

enquanto a direção continua com a outra bomba.

Figura 6 – Válvula de Isolamento


19

No caso de engrenagens com bombas de curso variável duplicadas. Para poder

colocar rapidamente uma unidade de reserva em operação. Os mecanismos do curso

da bomba são acoplados permanentemente e ambas as bombas estão abertas para

o circuito hidráulico. Assim, só é necessário iniciar um motor para que o suporte pela

bomba seja operacional.

Como uma bomba de curso variável pode funcionar como um motor se o óleo

de pressão for aplicado a um lado enquanto estiver no curso, é necessário evitar o

engate de vento ou a rotação da bomba que está no serviço de espera. Caso contrário,

a saída da bomba de operação em vez de mover o aparelho de direção seria utilizada

na rotação da bomba de reserva.

Não é necessária nenhuma provisão especial contra o motor de uma bomba de

reserva no caso da bomba de curso variável, uma vez que o controle é efetuado

unicamente por uma válvula deslizante. Quando no modo de espera, esta válvula é

mantida na posição intermediária para que a bomba permaneça na condição de curso

zero e portanto, não pode ser motorizado pela bomba em serviço.

Quando as bombas de entrega fixas são duplicadas no fornecimento de óleo a

uma válvula de controle comum operada hidraulicamente, pode ser instalada uma

válvula de troca automática que irá isolar a bomba de reserva quando estiver em

repouso, mas conectá-la ao atuador quando a bomba for iniciada acima.

As bombas com válvulas operadas por solenóide são seladas do atuador pela

válvula de controle da maneira indicada acima a menos que um solenóide seja

energizado. O circuito elétrico deve, portanto, ser configurado para isolar os

solenóides quando a bomba não estiver em uso.

Figura 7 – Conjunto Bomba e Solenóide


20

2.3 Interruptores de parada e limite

As pausas de poste de popa estabelecem um limite absoluto para o movimento

de transferência do leme. As paradas mecânicas no atuador do leme funcionam antes

que os batentes do poste traseiro sejam atingidos. Estes assumem a forma de

batentes de plataforma para um quadrante ou calha de vapor ou diodo de direção

elétrica direta e limites de viagem em uma haste, palheta rotativa ou engrenagem de

pistão. As paradas no controle do passadiço estão configuradas para atuar antes que

as paradas mecânicas no atuador. Se o controle local é separado, eles são ajustados

entre as paradas do controle do passadiço e os batentes mecânicos do atuador. Se

houver um timoneiro automático, as paradas da unidade de potência são ajustadas

dentro do controle manual.

No caso de engrenagens sem seguimento ou dependentes do tempo, os

interruptores de fim de curso ou as válvulas são disparadas pelo atuador antes de

atingir os seus batentes mecânicos.

Outros tipos de parada no dispositivo de direção são aqueles que verificam a

viagem máxima de cada lado da posição de corte de uma válvula de vapor, válvula

hidráulica, curso de bomba ou interruptor e estão configurados para funcionar

imediatamente antes que esses vários controles atinjam o limite de sua viagem para

que não possam ser aplicadas cargas indevidas a essas peças.

2.4 Engrenagens de mão e energia hidráulica

Em navios pequenos, como coasters, rebocadores, arrastões e iates, é

frequentemente desejável dirigir manualmente e por poder; para o curso normal

mantendo-se no mar, a direção da roda do leme pode ser usada, enquanto em águas

lotadas ou canais estreitos onde as mudanças rápidas frequentes do leme são

necessárias, a direção hidráulica pode ser recorrida. As engrenagens da corrente do

passadiço forneceram a única maneira efetiva de fornecer essas instalações até a

introdução do mecanismo de direção hidráulico manual e elétrico. O que, além de

acabar com a transmissão da cadeia e todos os seus problemas. Também fornece

uma transmissão muito mais eficiente da direção da roda do leme do que era possível

com o antigo arranjo mecânico. Uma bomba rotativa de entrega fixa é acionada pelo

volante e conectada diretamente aos cilindros centrais na direção da roda do leme.

21

Existem diferentes métodos para controlar a direção hidráulica, sendo os tipos

de mamíferos os seguintes:

• Acompanhar a direção, o volante sendo usado tanto para a direção de força

como para a roda do leme, sendo a transmissão totalmente hidráulica;

• Direção "follow-up", o receptor de telemotor que controla uma válvula de

controle operada por solenóide;

• Direção hidráulica "non-follow-up" controlada pelo interruptor da mão direita e

esquerda na ponte Válvula de controle do solenóide de operação.

2.5 Carregamento

É essencial usar um grau de óleo recomendado pelo fabricante. Em todos os

casos, um óleo hidráulico de alta qualidade deve ser usado contendo inibidores contra

oxidação, espuma, ferrugem e desgaste e emulsão.

A fim de manter a carga de transmissão o mais baixa possível quando a direção

manual, as engrenagens de mão devem ter um óleo de viscosidade suficientemente

baixa e ponto de escoamento baixo (por exemplo Nº 1 Redwood a 21ºC (por exemplo,

125 a 250 a 29ºC 20ºF).

O grau de óleo para as engrenagens hidráulicas de energia é decidido pelo que

é o óleo mais adequado para as bombas instaladas. O intervalo é tão grande que não

é possível ser específico aqui, deve ser feita referência às recomendações do

fabricante da direção.

A limpeza absoluta é essencial. Antes de carregar, todos os tubos, cilindros,

válvulas, tanques, etc. do sistema devem ser cuidadosamente limpos e

inspecionados. Devem ser usados panos de linho limpos, nunca desperdiçam. Antes

de serem recontadas quaisquer fichas ou acessórios, a área ao redor e os recipientes

ou filtros usados devem ser cuidadosamente limpos. O óleo derramado em qualquer

parte do sistema deve ser colocado nos filtros de passagem.

Procedimento:

1) Remova os parafusos de acoplamento entre motores e bombas, parta os

motores para verificar se a rotação está correta; substitua os parafusos de

acoplamento.

2) Preencher os cilindros das engrenagens de haste ou engrenagens de palhetas;

substitua os tampões de enchimento. Feche as fichas de ar.

22

3) Preencha o tanque de abastecimento abaixo das bombas ou dos tanques de

fornecimento de carga da plataforma cilíndrica e das bombas de entrega fixas.

4) Abra as válvulas de bypass do cilindro e certifique-se de que as válvulas dos

tanques de abastecimento estão abertas. Válvulas de ar aberto em cima da

plataforma cilíndrica e das bombas de entrega fixas até o óleo sem ar sair;

feche as válvulas de ar. Reabasteça o tanque de abastecimento.

5) Abra a válvula de controle usando o controle local.

6) Gire a bomba manualmente, liberando ar no cilindro apropriado. Repita o outro

lado.

7) Parta o motor de arranque.

8) Mova o controle local de lado a lado.

9) Fechar a válvula de bypass verificando que, quando o atuador desloca o curso

da bomba ou a válvula de controle de fluxo do fluido. E esse movimento está

em direção à ordem do leme.

23

3 SISTEMAS DE GOVERNO

O sistema de governo de um navio tem por finalidade a facilitação da

manobrabilidade do navio, bem como auxiliar na manutenção da derrota. Neste

capitulo discorreremos sobre os principais tipos de sistemas de governo.

3.1 Leme a mão

Este tipo de sistema de governo é o mais simples. Geralmente usado nas

embarcações de pequeno porte. Formado por roda do leme, gualdropes e leme. Os

galdropes por sua vez são basicamente cabos de aço ou correntes, destinados a

transmitir o movimento da roda do leme ao leme. Uma peça cilíndrica tem o mesmo

eixo da roda do leme e é fixado a ele, esta conhecida como tambor. Os gualdropes

dão algumas voltas pelo seio neste tambor, seguindo seus chicotes, um por cada

bordo, até a cana do leme, onde são presos em cada um dos lados dela. Deste modo,

girando-se a roda do leme, e com ela o tambor, o gualdrope de um bordo vai-se

enrolando no tambor, e o do outro bordo vai-se desenrolando, movendo-se assim a

cana do leme.

Figura 8 – Leme a mão


24

3.2 Máquina do leme ou servomotor

Mais moderno que o leme a mão, a máquina do leme, comumente chamada de

servomotor, recebe este recebe este nome pois ela é comandada a distância pelos

movimentos da roda do leme. Em geral o servomotor é instalado na popa, no próprio

compartimento do leme.

Nos navios mercantes, onde é necessário aproveitar o espaço interno do casco, o compartimento do servomotor é situado geralmente acima do convés. Nos navios de guerra de grande porte, este compartimento fica

abaixo da linha d’água e é protegido por couraça. (Fonseca, 1985).

As obrigações da máquina do leme são: aplicação súbita de grande força a

baixa velocidade, possibilidade de variação de velocidade por graus insensíveis e

inversão de marcha.

3.3 Servomotor a vapor

Este tipo de servomotor é utilizado em navios mercantes a vapor. A válvula de

distribuição de vapor é comandada pela roda do leme. Quando a roda do leme está a

meio, a válvula também está a meio de seu curso, fechando os canais de admissão

de vapor, e a máquina fica parada. Movendo-se a roda do leme para BE ou para BB,

a válvula de distribuição desloca-se para um ou para outro lado, dando entrada ao

vapor que vai movimentar a máquina no sentido correspondente.

Figura 9 – Servomotor a vapor


25

3.4 Servomotor hidrelétrico

É notório o mecanismo mais eficiente para a movimentação do leme,

empregando aproximadamente metade da potência de um servomotor elétrico (será

citado adiante). Embora tenha um maior gasto em suas instalações, se comparado a

outros tipos de servomotor, sua manutenção é mais barata.

Neste tipo um motor elétrico fica ligado 24 horas, quando em viagem, com

velocidade constante e este motor aciona a bomba hidráulica (Existe nesta bomba um

regulador de velocidade que impede a sobrecarga). Tal bomba fornece fluido

hidráulico sobre sob pressão para tubulações conectadas a madre do leme. De acordo

com o movimento da roda do leme a bomba exerce pressão num lado da tubulação e

aspiração do outro. Por exemplo quando movimentamos o timão para boreste, a

madre do leme vai para bombordo e o leme gira para boreste, fazendo o navio quinar

para boreste, do mesmo modo o movimento do mecanismo no outro sentido tem o

efeito contrário invertendo o sentido do movimento o líquido sob pressão. Logo com o

leme a meio (posição neutra) não há fluxo de fluido, não havendo pressão na

tubulação.

O servomotor hidráulico necessita de um mecanismo compensador para fazer

para o movimento do leme quando ele atingir o angulo desejado. O objetivo do

mecanismo é neutralizar o efeito da roda do leme, quando esta deixa de girar, a

válvula é deslocada para a posição neutra, fazendo o sistema e consequentemente o

leme.

Figura 10 – Simulador de um Servomotor Hidrelétrico


26

3.5 Servomotor elétrico

O sentido e a amplitude de movimento do motor e, portanto, do leme, são dados

por um mecanismo de controle elétrico instalado na casa do leme, ou em qualquer

das outras estações de governo do navio. Este sistema permite a eliminação da roda

do leme, que é substituída por uma simples alavanca de controle. É fácil ver que neste

tipo se a alavanca estiver no meio o leme se encontra parado, ao passo que se

movimentar a alavanca para direita dá-se a partida no motor e leme vai para boreste

e se movermos a alavanca para esquerde dá-se a partida no motor e o leme vai para

bombordo. Neste caso não há a necessidade de um mecanismo compensador uma

vez que o leme se movimenta somente enquanto a alavanca de controle estiver fora

da posição neutra. Um freio mantém o leme na posição desejada.

27

4 LEGISLAÇÃO

Normas e padrões regulam a construção, o funcionamento e a segurança do

sistema de governo. Tais parâmetros são encontrados na convenção solas

(convenção internacional para salvaguarda da vida humana no mar). Esta tem por

proposito estabelecer os padrões mínimos para a construção de navios, para a

dotação de equipamentos de segurança e proteção, para os procedimentos de

emergência e para inspeções e emissões de certificados. Especificamente no que diz

respeito a sistema de governo encontramos nas determinações no SOLAS capitulo

ll/1 parte c.

Salvo se for expressamente determinado o contrário, todo navio deverá ser equipado com um aparelho de governo principal e um aparelho de governo auxiliar, à satisfação da Administração. O aparelho de governo principal e o aparelho de governo auxiliar deverão ser de tal modo planejados, de forma

que a falha de um deles não tornará o outro inoperante. (SOLAS, 2014)

No item 3 da regra 29 encontramos um dos itens mais importantes sobre o

assunto máquina do leme, a prova de mar. De acordo com esse tópico o aparelho de

governo principal e madre do leme deverão ser:

1) De resistência adequada e capazes de governar o navio na velocidade máxima de

serviço adiante, o que deverá ser demonstrado;

2) Capazes de poder levar o leme de uma posição de 35 graus de um bordo para

uma posição de 35 graus do outro bordo, com o navio navegando em água salgada

com calado máximo e dando adiante com a velocidade máxima de serviço e, nas

mesmas condições, de uma posição de 35 graus em ambos os bordos para uma

posição de 30 graus do bordo oposto, no tempo máximo de 28 segundos;

3) Acionados por fonte de energia quando necessário para atender as exigências do

parágrafo 3.2 e, em qualquer caso, quando a Administração exigir uma madre do

leme de diâmetro superior a 120 mm, na altura da cana do leme, excluindo reforço

para navegação no gelo; e

4) Projetados de maneira que não serão avariados quando o navio estiver dando toda

força atrás; no entanto, esta exigência de projeto não necessitará ser testada em

provas de mar, com o navio dando toda força atrás e com máximo ângulo de leme.

28

De tal modo, o aparelho de governo auxiliar deverá ser:

1) De resistência adequada e capaz de governar o navio em uma velocidade

aceitável para a navegação, e capaz de ser colocado prontamente em ação em

uma emergência;

2) Capaz de poder levar o leme de uma posição de 15 graus de um bordo para uma

posição de 15 graus do outro bordo em não mais do que 60 segundos, com o navio

navegando em água salgada com calado máximo e dando adiante com a metade

da velocidade máxima de serviço ou com a velocidade de 7 nós, o que for maior;

e

3) Acionado por fonte de energia quando necessário para atender as exigências do

parágrafo 4.2 e, em qualquer caso, quando a Administração exigir uma madre do

leme com diâmetro superior a 230 mm, na altura da cana do leme, excluindo

reforço para navegação no gelo.

De acordo com a convenção nem sempre será necessário a existência de

um aparelho de governo auxiliar, desde que o aparelho de governo principal

compreenda duas ou mais unidades motoras iguais e siga também as exigências

abaixo:

1) Em um navio de passageiro, o aparelho de governo principal seja capaz de

movimentar o leme como exigido no parágrafo 3.2, enquanto qualquer uma das

unidades motoras estiver fora de ação;

2) Em um navio de carga, o aparelho de governo principal seja capaz de movimentar

o leme como exigido no parágrafo 3.2, enquanto operando com todas as

unidades motoras; e

3) O aparelho de governo principal seja de tal modo planejado que depois de uma

única falha em seu sistema de canalizações ou em uma das unidades motoras,

o defeito possa ser isolado de modo que a capacidade de governo possa ser

mantida ou rapidamente restabelecida.

Na regra 30 discorreremos sobre a exigências complementares para o aparelho

de governo elétrico e eletro-hidráulico.

Dispositivos para indicar que os motores do aparelho de governo elétrico e

eletro-hidráulico estão em funcionamento deverão estar instalados no passadiço, e

em local adequado do controle das máquinas principais.

É notório, de acordo com a regra 30, a necessidade de dois circuitos exclusivos

alimentados diretamente pelo quadro elétrico principal, alimentando cada aparelho de

29

governo. Com tudo, um dos circuitos poderá ser alimentado pelo quadro elétrico de

emergência. Os circuitos alimentado um aparelho de governo deverá ter a capacidade

de alimentar todos os motores.

Deve existir ainda, proteção contra curto-circuito, alarme de sobrecarga,

proteção contra excesso de corrente. Caso ocorra a alimentação por corrente trifásica

é obrigatório a presença de um alarme de falta de fase.

É válido acrescentar que de acordo com o Solas um sistema hidráulico é

alimentado pelo QEP (quadro elétrico principal) e o outro é alimentado pelo QEE

(quadro elétrico de emergência) que, caso o navio apague o QEE receberá energia

do DGE (diesel gerador de emergência) em até 45 segundos.

30

5 TRANSMISSÕES E TIPOS DE MÁQUINA DO LEME

A transmissão de um sistema de governo compõe o conjunto de ações da

máquina do leme, tais como ligar e desligar, valores compreendendo ângulo do leme.

Acrescenta-se também indicadores de alarmes da máquina do leme.

Encontramos centrais de controles, no passadiço e no compartimento da

máquina do leme, sendo o passadiço a principal estação de controle. Vale ressaltar

que não é possível controlar o leme no CCM da praça de máquinas, existe apenas

uma repetição dos mesmos sinais visuais e sonoros, como a indicação de alarmes e

funcionamento.

5.1 Tipos de transmissão

❖ Transmissão entre roda do leme e servomotor;

❖ Transmissão mecânica: existe dois modos: transmissão flexível feito por

gualdropes e transmissão rígida feito por vergalhão de ferro (embarcação

menores) ou por eixo (grandes embarcações). Visando a redução do atrito

usam-se mancais de rolamento nas transmissões rígidas. Para pequenas

mudanças de direção usam-se juntas universais e para as mudanças maiores

de direção usam-se engrenagem cônicas;

❖ Transmissão hidráulica: É um tipo muito empregado em navios mercantes e de

guerra. Nesta transmissão usa-se um telemotor (trataremos a frente). Usa-se

a pressão líquida em tubulações, que correm por zonas protegidas do navio,

para transmissão. Por trabalhar com pressão, a entrada de ar na rede prejudica

o funcionamento, assim como a formação de bolha de gás quando a tubulação

passa por áreas de alta temperatura;

❖ Transmissão elétrica:

Neste tipo são usados motores selsyn (selfsyncronous isto é, auto sincronizados). O sistema consta de dois motores elétricos de corrente alternada, sendo um transmissor, comandado pela roda do leme, e um

receptor, ligado ao mecanismo de controle do servomotor. (Fonseca, 1985).

Também conhecido como motor-piloto, o transmissor identifica o sinal gerado

pelo movimento da roda do leme e os transmite, por condutores elétricos, ao

31

receptor. Por sua vez o rotor do receptor, segue fielmente em velocidade e

quantidade de deslocamento angular, o movimento do rotor do transmissor.

Figura 11: Controle elétrico de um telemotor

Fonte: http://www.machineryspaces.com

❖ Telemotor: "Consta de dois pequenos cilindros hidráulicos, o transmissor,

situado no pedestal da roda do leme e comandado por esta, e o receptor,

situado no leme e que atua no mecanismo de controle do servomotor."

(Fonseca, 1985). Os cilindros se comunicam através de tubos de cobre e o

sistema estará cheio de fluído incongelável, que pode ser um óleo ou água com

glicerina. Rodas dentadas fazem a transmissão do movimento da roda do leme

para o primeiro cilindro. Quando o leme estiver no seu ponto neutro, os êmbolos

estarão a meio. Uma vez movimentado a roda do leme o primeiro embolo

recebe o movimento e gera uma diferença de pressão nos dois tubos e uma

pressão liquida vai atuar no segundo embolo, que por sua vez se movimentarão

até estabelecer a igualdade de pressão nos dois tubos. Se a roda for largada

pelo piloto depois de movimentada para algum bordo o leme voltará para a

posição neutra automaticamente. Em contrapartida são comuns neste tipo de

transmissão vazamentos, entradas de ar na rede e formação de bolhas de gás

no fluido, devido a passagem em zonas de alta temperaturas.

32

❖ Transmissão entre servomotor e leme;

❖ Transmissão direta: É feita por meio de duas barras ligadas às duas

extremidades da cana do leme, fazendo o leme mover-se para um e outro

bordo;

❖ Transmissão quadrantal: A máquina do leme aciona uma pequena roda

dentada que engrena num quadrante; o quadrante é um setor dentado

rigidamente fixado à cana do leme. Geralmente empregados em máquina a

vapor, onde a válvula diferencial pode ser acionada por meio de gualdropes,

eixos ou telemotor;

❖ Transmissão de tambor: A transmissão é feita por meio de um cabo de aço (ou

corrente) sem fim, enrolado com determinado número de voltas num tambor;

os chicotes do cabo (ou corrente) são fixados à extremidade de um setor

quadrantal;

❖ Transmissão por parafuso sem fim: É um tipo de transmissão simples e segura

muito utilizado em navios mercantes, mas caiu em desuso em navios de guerra

por não ser muito eficiente.

O eixo da máquina do leme aciona um duplo parafuso sem fim, que tem rosca para a direita numa extremidade e rosca para a esquerda na outra; em cada parafuso sem fim trabalha um cursor, ao qual está ligado um tirante que vai

ter a uma das extremidades da cana do leme." (Fonseca, 1985).

Com isso, ao movimentar o parafuso sem fim, os dois cursores deslocam-se

em direções opostas, agindo em cima das extremidades do timão.

5.2 Elementos exigidos pela SOLAS

A Convenção SOLAS exige alguns elementos em qualquer sistema de governo

para todos os navios, são eles:

➢ Acionamento do transmissor sincro (Timão aciona, mecanicamente, dois

transmissores canal “A” e canal “B”, sendo apenas um conectado eletricamente

ao sistema), através da chave seletora de canal.

➢ Terminais “S” defasados do receptor, com isso circulará corrente.

➢ Corrente recebida pela Unidade eletrônica comparadora (recebe o sinal

do transmissor ligado ao timão e compara com o sinal recebido de outro

transmissor ligado mecanicamente a madre do leme).

33

➢ Na madre do leme também há outros 3 transmissores (ângulo do leme,

sistema de governo, canal “A” e “B”).

➢ Comparador percebe a diferença e ordena o fechamento de uma das

duas contatoras na máquina do leme (uma energiza a solenóide de BE e outra

de BB, nas duas unidades hidráulicas, simultaneamente).

➢ Nesse circuito, existe outra chave (em série) denominada "chave de fim

de curso" que quando a madre girar até o seu limite, ela abrirá o circuito

daquele bordo.

➢ Deve ser verificada eventualmente e sempre que grandes trabalhos de

manutenção ou reparos forem efetuados na máquina do leme.

➢ Evita sequências rápidas e sucessivas para ligar e desligar as

solenóides, pois o comparador compreende circuitos para amortecimento do

acionamento. O comparador repousará a contatora para desligar a solenoide,

assim que o transmissor ligado à madre do leme igualar o valor do transmissor

ligado ao timão.

➢ Há também intertravamento das solenóides para que não haja

acionamento simultâneo para os dois bordos.

5.3 Controle local e parâmetros

O controle local é feito na máquina do leme, acionando-se a válvula solenóide

manualmente, confira um exemplo na figura abaixo. Parâmetros que devem ser

obedecidos:

➢ Deve haver contato entre um tripulante da máquina do leme e outro do

passadiço, para saber o bordo para o qual o leme está carregado e o

ângulo em que ele se encontra.

➢ Remover o fio da válvula solenóide para aliviar a força manual

necessária (boa providencia).

34

Figura 12: Conjunto bomba e válvula solenoide


5.4 Sinais de uma tripulação treinada

Com o tempo uma tripulação começa a adquirir maior experiencia e

conhecimento da máquina, algumas atitudes indicam essa evolução, como exemplo

podemos observar:

➢ Junto a solenóide estará um pequeno pedaço de madeira para facilitar

o pressionamento da haste da válvula solenóide.

➢ Marcação dos solenóides, indicando qual é a válvula que carrega o leme

para BE e a que leva para BB.

➢ A régua do leme também estará bem marcada e iluminada.

É importante observar que um tripulante somente consegue acionar uma

válvula solenóide. Não se deve acionar as duas unidades hidráulicas ao mesmo

tempo.

35

6 FUNCIONAMENTO

Para facilitar o entendimento usaremos como base o funcionamento de um

sistema a vapor e então aprofundaremos explicando os tipos mais comuns usados na

área mercante: elétrico e eletro-hidráulico.

6.1 Controles

6.1.1 montagem da direção

Um conjunto típico da direção é ilustrado pelo diagrama de blocos na figura 13

consiste em um volante na ponte operada pelo timoneiro do qual a ordem “helm

applied” no transmissor para o controle do motor de direção. A atuação resultante faz

com que o motor de direção se mova e com ele o leme ao qual ele está conectado.

Figura 13: Diagrama de blocos de um sistema de direção a vapor controlado por eixo

Fonte: Steering Gear (Tradução: Karoline Camargo)

A informação de que o pedido “helm applied” foi obedecida é devolvida

automaticamente através de "engrenagem de caça" para o controle do motor de

direção, fazendo com que ele corte a energia no motor de direção de modo que ele

pare quando o ângulo de leme desejado for alcançado.

O ângulo do leme é a posição do volante em relação ao meio do navio. Os

volantes de alguns sistemas de controle mantêm uma relação fixa com o leme. Nesses

casos, um ponteiro indicador orientado para o volante regista o ângulo do leme,

informando o timoneiro do ângulo que o leme irá assumir, assumindo que as unidades

que compõem a montagem da engrenagem da direção funcionam corretamente.

36

Em outros sistemas de direção, o volante não mantém uma relação fixa com o

leme de modo que um indicador de leme voltado para o volante não pode ser fornecido

e, portanto, o indicador de leme independente é essencial.

6.1.2 controle de eixo

Este método de conexão do volante para operar o controle do motor de direção

foi amplamente utilizado em conjunto com a direção de vapor que conduz o leme por

meio de hastes e correntes. Devido à conexão direta do volante da ponte para o

controle da direção, a indicação verdadeira da posição do leme é dada por um ponteiro

na coluna da direção voltada para o volante. Este método não é adequado para

controle remoto.

6.1.3 telemotor hidráulico com by-pass do meio do navio

Os telemóveis hidráulicos foram desenvolvidos para fornecer o controle remoto

para o qual a unidade de eixo mostrou-se insatisfatória. Um transmissor na ponte

operado pelo volante é conectado por tubulação a um receptor, às vezes chamado de

"motorgear", acoplado ao controle do motor de direção. Os dispositivos elaborados

garantem que o receptor se mova com o transmissor e mantenha o passo com ele, de

modo que o volante mantenha uma relação fixa com o receptor. Isso permite que um

ponteiro volte para o volante para indicar o ângulo do leme ao timoneiro.

6.1.4 transmissor da haste do passadiço

O telemotor na figura 14 também possui um transmissor tipo haste e automático

válvulas de derivação operadas mecanicamente, mas uma característica muito

desejável de manter uma pressão no sistema é conseguida de maneira diferente.

Através de um by-pass telemotor geral, uma vez que com ele é possível ter uma ligeira

pressão inicial, pois isso garante uma resposta imediata às mudanças do leme. A

válvula no lado da pressão fecha imediatamente, antes que a válvula do outro lado

feche. Isso significa que este lado ainda está aberto para o tanque compensador e

porque a haste está sendo puxada para fora do cilindro. Uma ligeira pressão negativa

é criada que faz com que a válvula de sucção no tanque compensador seja aberta e

37

admita uma pequena quantidade extra de fluido no sistema. A válvula fecha-se então

e o efeito agora é que todo o sistema está ligeiramente sobrealimentado. A válvula de

alívio no tanque compensador é ajustada em 5-5 bar (801b / in2). Mantendo assim

esta pressão inicial. Quando o pistão do lado da pressão se move para fechar a

entrada de desvio, simultaneamente deixa o outro lado do sistema aberto para o

tanque compensador através da porta de derivação, permitindo que o fluido extra seja

aspirado. As válvulas de derivação do telemotor ilustradas na figura 14, aberto e

fechado simultaneamente. Então é fornecida uma unidade de sobrealimentação

especial, que está localizada entre os tanques compensador e as válvulas de

derivação e está equipado com um carregue o pistão de substituição. Cada vez que

o transmissor se aproxima da posição neutra, as varas de pouso entram. Gerando

pressão na câmara de sobrealimentação e fazendo com que o pistão de deslocamento

aumente contra a sua mola. O carregamento do pistão é tal que, quando levantado,

exerce a pressão de fluido requerida na câmara.

Figura 14: Telemotor

Fonte: http://www.machineryspaces.com

38

Normalmente, é feita provisão com esses sistemas de telemotores para permitir

controle manual do volante das unidades de direção a serem realizadas no

equipamento de direção em si. Estes telemotores podem ser instalados em consolas

de pontes. Quando usado com um timoneiro automático, uma alavanca com posições

"Mão" e "Gyro" está montada na coluna inter trancado com um interruptor. Na posição

"Mão", o telemotor hidráulico está no controle e o timoneiro automático é comutado

017. Na posição "Gyro", o timoneiro automático está no controle, e o telemotor

hidráulico é ignorado, o que permite o seu receptor, que ainda é acoplado ao controle

do motor de direção, movendo-se livremente sem controle de giroscópio. Quando um

controle do volante é movido rapidamente para atuar o leme, isso fará com que o

controle do motor de direção se mova para a posição totalmente aberta. Uma vez que

essa condição tenha sido alcançada, a velocidade máxima de movimento do leme é

obtida e o movimento adicional do volante não pode aumentar a velocidade de

movimento do leme. No entanto, pode resultar em danos ao mecanismo de controle

de direção se a força indevida for exercida pelo operador em um esforço equivocado

para conseguir um movimento mais rápido do leme.

6.1.5 telemotores tubo-bombas

A diferença essencial entre os transmissores de telemotores com os

transmissores de tipo bypass e bombas tipo meia nau são que a viagem do bypass o

transmissor é limitado pelo pistão ou pistão final do cilindro. Enquanto que a bomba

rotativa operada pelo volante em uma bomba o transmissor de tipo pode ser girado

indefinidamente em qualquer direção e não tem posição neutra fixa. Esta

característica torna-o adequado para a finalidade para a qual foi originalmente

projetado. Ou seja, operar guias que fornecem timão e direção hidráulica do

passadiço. A bomba acionada pelo volante pode ser usada para controlar a direção

hidráulica com relativamente poucas voltas de uma extremidade para outra, e também

para realizar a direção do timão com muitas outras voltas, o número real varia com o

torque do leme que decide a capacidade do atuador do leme.

39

6.2 Comando

6.2.1 piloto automático

Não se destina a lidar com o processo pelo qual a unidade de ponte do

timoneiro automático recebe suas instruções para mudar de direção, mas apenas para

mostrar como a unidade se liga ao Controle de direção.

Inicialmente, o timoneiro automático foi colocado ao lado da coluna do volante

e poderia ser preso para operá-lo em vez do timoneiro. Este método ainda é usado

para dirigir navios com direção manual.

Tem sido prática durante muitos anos que o timoneiro automático tenha sua

própria unidade de energia. Isso está localizado no controle do motor de direção, para

o qual os sinais da unidade de ponte são transmitidos.

6.2.2 unidade de energia eletromecânica

A figura 15 representa o tipo de unidade de energia eletromecânica utilizada na

conjunção com as formas anteriores de timoneiro automático em que a unidade de

controle estava alojada em uma coluna separada do telemotor hidráulico. "Mão" e

"Gyro". Na posição "Off", o timoneiro automático está fora de ação; na posição "Mão",

a roda-piloto pode ser usada para o manual controle do dispositivo de direção; E na

posição "Gyro" direção automática esta engrazado. Quando a alavanca de controle

está nas posições "Mão" ou "Giro". Uma válvula de derivação no transmissor do

telemotor hidráulico deve ser aberta de modo que o receptor do telemotor pode se

mover livremente. A unidade de energia está ligada à controle de direção e

compreende um motor de direção, cremalheira. A Máquina é alimentada diretamente

da rede do navio e, para garantir que ele pare rapidamente quando um sinal é

cancelado, a travagem dinâmica é utilizada. O motor impulsiona a cremalheira através

de engrenagens e uma embreagem eletromagnética, a cremalheira sendo acoplado

ao controle da direção. A embreagem é necessária na unidade de força para que o

motor e a cremalheira sejam desconectados quando o giroscópio piloto não está em

uso.

A cremalheira ira mover-se então livremente quando o telemotor hidráulico está

sendo empregado. A bobina da embreagem eletromagnética é conectada através de

40

um controle interruptor, operado pela alavanca de controle. O circuito sendo

completado somente quando a alavanca de controle está na posição "Mão" ou "Giro".

Nesse caso. "Mão refere-se ao volante no timoneiro automático e não à operação

manual por meio do telemotor hidráulico. A embreagem também atua como um

dispositivo de segurança, sendo projetado para deslizar sob carga de torque

excessiva. Em muitas dessas instalações iniciais, não houve nenhum interruptor de

segurança acoplado. Para a alavanca que opera o bypass no telemotor. Assim, em

tais instalações é muito importante ver que esta alavanca é colocada na posição

"Gyro" antes de avançar na unidade de giroscópio, igualmente, se o telemotor

hidráulico fosse operado com a unidade de giroscópio comutada, embora haja uma

embreagem escorregadia na unidade de poder de giroscópio (que é projetado para

dividir sob carga excessiva), podem ser acumuladas pressões excessivas no sistema

hidráulico antes que a embreagem se deslize.

Figura 15: Unidade de energia eletromecânica

Fonte: Steering Gear

41

6.2.3 unidade de potência eletro hidráulica

É prática corrente usar um método eletro-hidráulico para conduzir o controle de

direção em vez do método eletromecânico que acabamos de descrever do qual é visto

que os impulsos de controle do timoneiro automático são direcionados, através dos

amplificadores de controle e potência, para operar solenóides acoplados a um sistema

hidráulico válvula de controle direcional. Esta válvula, trabalhando em conjunto com

uma unidade de potência hidráulica, dirige o fluido hidráulico para um lado ou outro

do pistão em um conjunto de receptor, que é semelhante em princípio aos já descritos

nos sistemas de controle de telemotores hidráulicos. Esta montagem então atua

através de uma engrenagem de controle de controle de fluxo da mesma maneira que

um receptor de telemotor, assim fazendo com que os dois da direção principal e o

leme se movam para a nova posição ditada pelo timoneiro automático. Também é

acoplado a uma repetição unidade de sincronização de volta que foi projetada para

cancelar o sinal de controle original do timoneiro automático assim que o ângulo de

leme necessário foi aplicado. A prática moderna é combinar o telemotor e o timoneiro

automático.

42

7 TESTES EXIGIDOS

7.1 Teste no porto e antes da partida

No Capítulo V do SOLAS, Regulamento 26 e 33, CFR Capítulo 1 “Testes antes

de entrar ou começar uma rota” devem ser cumpridos. Durante as estadias no porto

entre viagens ou passagens, um teste deve ser realizado dentro de 12 horas do tempo

estimado de "standby de saída".

A prática normal aceitável é uma hora antes da partida, com todos os motores

do gerador/alternador necessários para a preparação de partida em linha, e os oficiais

de serviço do passadiço e da praça de máquinas. Antes do teste, as seguintes

verificações devem ser realizadas:

❖ Os níveis de óleo hidráulico na engrenagem principal, seu tanque de reserva

(nível mínimo equivalente a 90% de capacidade total) e os sistemas de

telemotores.

❖ Os pontos de graxa e os arranjos de lubrificação.

❖ Uma inspeção visual do aparelho de direção e da ligação associada.

❖ O sistema de comunicação entre o compartimento da máquina do leme e o

passadiço.

No teste deve-se incluir o seguinte:

1) O aparelho de direção principal, unidades de potência, bombas e maquinaria

hidráulica.

2) Todos os controles de direção manual do passadiço.

3) O espaço do sistema de controle elétrico do passadiço/telemotor.

4) Operação manual do controle de direção da máquina.

5) Alarmes de falha da unidade de energia.

6) Todos os indicadores remotos de ângulo do leme.

7) Movimentação do leme de extremo bombordo para extremo boreste ou de

extremo boreste para extremo bombordo.

8) Arranjos de isolamento automático e outros equipamentos automáticos.

Durante esta operação, os indicadores remotos angulares do leme devem ser

verificados quanto à precisão com o indicador mestre afixado ao aparelho de direção.

As leituras do amperímetro de ambos os motores devem ser registradas no diário de

bordo da praça de máquinas. O tempo que o leme leva para se mover mais de 35

43

graus de um lado para o outro tem de ser registrado para ambos os motores

individualmente e depois juntos. Esses tempos devem ser comparados com os

horários especificados pelo fabricante.

Se o tempo necessário para mover o leme 35 graus de um dos lados para 30

graus do outro exceder 28 segundos usando ambos os motores, então o

departamento de gerenciamento apropriado deve ser avisado. É importante que, à

medida que o leme se aproxima da posição desejada, a bomba ou das bombas em

uso “saiam da linha”, reduzindo a velocidade de descarga das bombas e, portanto, o

ritmo de percurso do leme. Esta funcionalidade é necessária para que o leme não

ultrapasse os limites de viagem projetados. Um sistema feedback consistindo em uma

conexão no controle das bombas ou um dispositivo eletrônico equivalente cuida disso

e é importante que o teste do sistema de direção verifique se isso ocorre.

Quando difícil, o leme não deve exceder o limite designado, pois isso pode levar

o leme a ficar preso nessa posição. O requisito SOLAS é de 35 graus nos dois lados.

Um teste de risco deve ser realizado, e os resultados registrados no Registro

da sala de máquinas. As marcas de prova do leme para o braço do leme e os

recipientes com conexões de ajuste de conicidade devem ser verificados para garantir

que nenhum deslocamento ou deslizamento tenha ocorrido. O desgaste deve ser

verificado usando o medidor de pôquer ou outro dispositivo, conforme apropriado, e

as leituras registradas no registro do quarto do motor.

Quando não há provas ou meios de verificação, o escritório deve ser informado,

e essas marcas serão introduzidas o mais rápido possível. Na porta, quando o navio

estiver em um rascunho adequado e o acesso está disponível, o Engenheiro Chefe

deve ver as conexões de estoque do leme, ou seja, parafusos de palmeiras, etc. e,

sempre que possível, a folga de salto. Com lemes que não possuem conexões visíveis

externamente, a posição do leme em um plano horizontal em relação ao quadro /

casco deve ser cuidadosamente examinada.

Qualquer evidência de danos, folga ou alteração na posição do leme em

relação ao casco do navio em um plano horizontal deve ser comunicada ao Escritório

imediatamente. Após um período de reparo, secagem em seco ou colocação, um teste

deve ser realizado logo que seja prático.

44

7.2 Teste de mar

O teste do dispositivo de direção no mar está na jurisdição do Comandante. O

Comandante deve estar no passadiço e o Chefe de Máquinas no compartimento do

aparelho de direção no momento do teste. (33CFR Capítulo 1 164.25 a ser cumprido).

Sob a velocidade normal do mar, o leme deve ser movimentado da extremidade

de um dos bordos até a extremidade do outro bordo usando um motor e, em seguida,

o outro motor. Este processo deve ser repetido usando ambos os motores. As leituras

do amperímetro durante esses testes devem ser registradas e inseridas no Livro de

registro do centro de controle de máquinas. Se o tempo necessário para mover o leme

de 35 graus de cada lado para 30 graus do outro lado ultrapassar 28 segundos,

quando utilizar ambos os motores, o departamento de gerenciamento apropriado deve

ser avisado.

Em embarcações com aparelho de direção projetado para operar com apenas

um motor mesmo quando em manobra (o segundo motor em espera), a operação de

um único motor deve atender a este critério. Um teste de fluência também deve ser

realizado e os resultados registrados no Livro de registro do centro de controle de

máquinas.

No Teste de Creep que consiste na operação com 1 motor em uma

configuração a meio-navio. Se o leme rastejar mais de 5 graus em um minuto, o

departamento de gerenciamento deve ser avisado.

7.3 Broca de direção de emergência

Um teste da broca de direção de emergência deve ser realizado pelo menos

uma vez a cada 3 meses. Consisti no funcionamento direto do aparelho de direção

principal por controle manual dentro da casa do leme. A direção deve ser mandada

pela comunicação do passadiço para a casa do leme. Quando aplicável, a operação

de fontes alternativas de energia deve ser testada. Os avisos devem ser postados ao

lado da estação de emergência do aparelho de direção com aviso prévio de que

nenhum teste do sistema de controle da direção ou seus componentes deve ocorrer

enquanto o navio estiver em andamento, a menos que sob a supervisão direta do

Chefe de máquinas. Todo o pessoal do navio deve ser informado deste requisito.

45

7.4 Procedimentos de mudança elétrica, hidráulica e mecânica

Todos os oficiais de máquinas devem poder realizar os procedimentos de troca

elétrica, hidráulica e mecânica. Se não existir, um diagrama de posição da válvula

deve ser produzido com a posição de todas as válvulas. Tais válvulas devem ser

claramente marcadas por números ou letras.

Estes diagramas normalmente mostram as seguintes situações, a menos que

o dispositivo de direção seja do tipo rotativo de palhetas:

A) bomba hidráulica de boreste em uso;

B) bomba hidráulica de bombordo em uso;

C) bomba hidráulica de boreste e bombordo em uso;

D) bomba hidráulica de emergência em uso;

E) as quatro hastes hidráulicas em uso;

F) somente após o uso da haste hidráulica oposta;

G) apenas a haste hidráulica de vante em uso;

H) apenas as hastes de boreste em uso;

I) apenas as hastes de bombordo em uso.

O Comandante e Chefe de máquinas devem informar ao Escritório de Gestão

relevante, tubos hidráulicos comuns no sistema que, em caso de falha, resultariam em

ter todo o equipamento de governo fora de serviço.

46

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O trabalho teve como objetivo apresentar os principais tipos de sistema de

governo, além disso os tipos de transmissão mais utilizados por tais sistemas.

Ressaltando ainda as regras estipuladas pela IMO através da Solas e a importância

destas regras para o bom e correto funcionamento dos sistemas de governo, mostrado

também os testes exigidos pela convenção.

Desde os primórdios da navegação a necessidade de um sistema de governo

rápido e eficiente era evidente. Este trabalho nos possibilita uma viagem pela linha do

tempo dos avanços tecnológicos da máquina do leme ampliando de maneira

significativa o nosso conhecimento, aumentando assim nossa compreensão sobre o

tema e os diferentes tipos de sistema de governo e suas aplicações práticas.

Pelo fato exposto percebe-se que a máquina do leme é de extrema importância

para os navios uma vez que é responsável pela manutenção da derrota, evitar perigos

a navegação, impedir colisões e auxiliar nas manobras de atracação e desatracação.

Vale ressaltar a importância se respeitar as regras impostas pela IMO bem como as

realizações dos testes exigidos

Com tudo e evidente que a modernização do sistema de governo acrescentou

muito para o meio marítimo devido a facilidade e rapidez de realizar manobras

atualmente que antes eram consideradas muito complexas. Fernando Pessoa uma

vez disse " Navegar é preciso, viver não é preciso" e esta precisão só é possível

graças ao perfeito conjunto e harmonia entre a roda do leme e o timão possibilidades

pela máquina do leme.

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REFERÊNCIAS

CONVENÇÃO INTERNACIONAL PARA SALVAGUARDA DA VIDA HUMANA NO MAR. (1974) BRASIL Diretoria de Portos e Costas. Convenção internacional para salvaguarda da vida humana no mar Solas 1974 e protocolo de 1978 relativo à convenção Solas – 1974. Rio de Janeiro: DPC, 1983. 339p. FONSECA, M. M. Arte Naval. 7. ed. Rio de Janeiro: Documentação da Marinha, 2005. p. 559-567. PAULIN, W. S.; FOWLER D. J. Steering Gear. 1 ed. London: The Institute of Marine Engineers, 1975. 74p. (Marine engineers practice, v.1, pt.9). SÁ, Aníbal B. Máquina do leme. Rio de Janeiro, 1987. 25p. SILVA, Luiz C. M. Máquina do leme. Rio de Janeiro, 1991. 27p. WHITE, San D. Steering Gear Testing. Disponível em: <http://www.machineryspaces.com/steering-gear-testing.html> Acesso em: 18 de maio de 2017.

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