Modelo de Síntese e Processo de Otimização para o Projeto Conceitual/Preliminar de uma Embarcação para o Transporte de Gás Natural Comprimido

Este trabalho descreve um procedimento de projeto e otimização desenvolvido para determinar as características principais e uma representação preliminar da superfície do casco de um navio de gás natural comprimido (CNG) armazenado em cilindros verticais, com capacidade total de carga de 1, 6M de metros cúbicos normais (CNTP), velocidade de serviço de 15 nós e projetado para operar no escoamento da produção de gás dos campos da costa brasileira. O procedimento propos to está base ado em dois modelos de síntese hierárquicos. O primeiro é um modelo de síntese paramétrico para o projeto conceitual que foi desenvolvido com base em regressões empíricas e representações geométricas simples dos principais espaços e volumes do navio, permitindo dessa forma a avaliação dos atributos de desempenho a partir dos parâmetros geométricos principais do navio definidos como variáveis de projeto. O objetivo primordial desta fase é a busca das configurações ótimas, tendo em vista a minimização de dois atributos distintos e conflitantes (potência instalada e peso leve), sob a influência de restrições específicas. O processo de otimização baseou-se na versão NSGA-II do algoritmo genético, sendo que diferentes combinações dos parâmetros de otimização foram testadas a fim de se descobrir qual a melhor combinação destas, em relação ao seu custo computacional e confiabilidade das respostas. Concluiu-se nesta fase de projeto conceitual, que a altura dos cilindros, é um fator determinante para o projeto de um navio CNG no qual o gás seja armazenado em vasos de pressão dispostos verticalmente ao longo dos compartimentos de carga. Em seguida, a partir das dimensões principais obtidas com a primeira etapa de síntese e otimização, foi desenvolvido o segundo modelo de síntese, que é um modelo paramétrico para representar matematicamente a superfície do casco. Os cascos gerados por este modelo paramétrico devem possuir as dimensões principais e coeficientes de forma definidos na fase conceitual. As descrições matemáticas dos cascos geradas neste segundo modelo de síntese permitem agora uma avaliação mais elaborada, através de simulação numérica, de alguns atributos de desempenho, como a resistência ao avanço e o comportamento no mar. Para o novo modelo, novas variáveis de projeto e novas funções objetivo foram escolhidas. Os resultados para potência instalada obtidos nessa nova etapa são comparados com os da etapa anterior, a fim de validar os modelos construídos, sendo encontrada uma boa concordância dos mesmos.