Va’a High Tech – Princípios básicos de arquitetura naval aplicados às canoas polinésias

Existem várias maneiras de projetar e construir uma canoa havaiana. Muitos construtores simplesmente usam uma canoa existente e dela fazem moldes iguais ao original. Não vamos gastar tempo discutindo esse tipo de procedimento.

Outra maneira é fazer uma “escultura” a partir de um bloco de espuma de poliuretano ou EPS (isopor) de maneira semelhante ao que é feito manualmente por um shaper de pranchas de surf e SUP. Dependendo da habilidade, experiência de canoagem e sensibilidade em relação aos elementos da natureza como mar, vento e ondas podemos tem uma canoa de bom desempenho. É um método empírico de tentativas e erros, onde ao final de várias experiências e canoas construídas, conseguimos selecionar as melhores para uma determinada condição de mar, vento e ondas. Foi desta maneira que a humanidade desenvolveu todas as suas embarcações. Desde a pré-história até os dias atuais.

Ate início do século XIX as embarcações eram construídas sem nenhum desenhou ou cálculo. Era pura arte associada a sensibilidade humana. No máximo eram feitos pequenos modelos de madeira e os navios construídos em escala. A partir desta época começaram a surgir os primeiros desenhos que representavam, a forma do casco. Já em meados do mesmo século, começaram a ser feitos os primeiros cálculos de flutuabilidade e estabilidade. No século XX todos os navios e embarcações especializadas possuíam projetos bastante detalhados. Por volta dos anos 60 começaram a surgir os primeiros computadores que possuíam alguma capacidade gráfica e os projetos começaram a ser desenvolvidos cada vez mais com esses recursos até chegarmos aos nossos dias onde praticamente nenhuma embarcação é desenhada manualmente. Todas usam programas de desenho designados pela sigla CAD ou Computed Aided Design.

As vantagens do uso destas ferramentas são enormes. Podemos citar a precisão do desenho, cálculos realizados rapidamente, as facilidades de fabricação de peças por corte com equipamentos automatizados e principalmente permitir que esses desenhos ou modelos tridimensionais sejam transferidos para outros programas que fazem simulações numéricas.

No nosso caso, canoagem, podemos citar dois tipos de simulações: análise estrutural e escoamento de fluidos.

A Figura 1 mostra a simulação de uma análise estrutural onde um iako de alumínio é submetido a um determinado esforço. Desta maneira sabemos se ele suporta ou não esse esforço, podemos alterar o diâmetro, espessura e liga de alumínio, tendo ao final um iako com o menor peso possível e que suporte aos esforços a ele impostos pelo mar, pela canoa e pela ama.

Já a Figura 2 mostra o resultado de uma simulação de escoamento de fluido de em um kayak oceânico de 16’. Podemos visualizar como está a esteira na popa, ondas geradas pelo barco e principalmente a sua resistência ao navegar em uma determinada velocidade. Juntado isso tudo, o projetista pode tomar decisões e projetar um kayak que seja mais veloz dentro daquelas condições pé estabelecidas.

Essa vantagem de fazer simulações, significa na pratica que fazemos em uma semana o que levarias anos para acontecer na vida real, se tivéssemos que construir várias canoas para depois medir e avaliar o seu desempenho ou integridade estrutural. Se levarmos em conta o custo de construir todas elas, a vantagem é maior ainda.

Essas ferramentas estão disponíveis no nosso século XXI e são elas que produzem os barcos que estão na fronteira do desenvolvimento, participando e vencendo competições.

Apesar de toda essa tecnologia disponível, o elemento humano continua sendo imprescindível pois é ele que comanda toda essa tecnologia.

A inclusão da canoagem VA’A nos esportes olímpicos em 2016 trouxe um grande estimulo tecnológico ao melhoramento das nossas canoas. Alguns fabricantes como a portuguesa Nelo, principal fornecedora de kayaks e canoas olímpicas, passou a projeta e construir as V1 paraolímpicas e obviamente investindo bastante em projeto e pesquisa de matérias compósitos.

Para podermos entender esse processo, vamos voltar ao início do texto: a definição da geometria do casco.

Ela é feita, como mencionamos, com programas gráficos especializados. São programas designados como CAD de arquitetura naval, ou seja, um tipo de CAD que tem ferramentas específicas para o projeto do casco de uma embarcação, coisa que um CAD genérico não possui. Existem vários no mercado com MaxSurf, Prolines, AutoShip, DelftShip, Freeship e outros.

A nossa preferência pessoal recai sobre o FreeShip. Desenvolvido na Holanda, ele é grátis, preciso e produz uma malha (geometria do casco) excelente. Todos os cascos mostrados nesta matéria foram gerados com ele.

Vamos usar como exemplo uma canoa V1. Imagine que com planos transversais fizéssemos um corte com intervalos iguais. O contorno desses cortes sobre a canoa, teria a aparência da Figura 3. Pelo fato dela ser simétrica, basta utilizar um bordo.

Agora vamos projetar esses cortes em uma parede vertical na popa da canoa. A Figura 4 mostra como ficariam o contorno dos cortes. A esse tipo de curvas chamamos de balisa.

Agora vamos fazer cortes definidos pela interseção de planos horizontais, espaçados igualmente. A Figura 5 mostra como ficariam esses contornos sobre a canoa.

Projetando esses contornos no piso, teremos a imagem da Figura 6. Pelo fato da simetria basta representar apenas um bordo. A essas curvas, chamamos de linhas d’água.

Por último vamos fazer a intercepção da canoa com planos verticais, paralelos a linha de centro. Teremos então a Figura 7.

Projetando em uma pede paralela a linha de centro, termos as curvas do alto, ver Figura 8.

Se juntarmos as 3 vistas, teremos então o desenho técnico chamado de plano de linhas. Figura 9.

O plano de linhas é o desenho mais importante da canoa pois é a partir dele que podemos fazer todos os cálculos e simulações. Felizmente hoje em dia não é mais necessário desenhar a mão. O computador faz em segundos o que levávamos semanas para desenhar. Não estou exagerando!

Hoje em dia ele é usado para a visualização da canoa que será construída e a medida que o projeto hidrodinâmico vai sendo executado, ele sofre modificações até atingir uma forma que tenha uma perfomance que atenda aos requisitos do projetista.

Por: Ronaldo Fazanelli Migueis / Engenheiro naval & Yacht Designer