miniatura|Plano de um navio mostrando a forma do casco. miniatura|Plano de formas ou plano geométrico de um navio, evidenciando as balizas, linhas de água e secções longitudinais. miniatura|Plano de formas ou plano geométrico de um navio, evidenciando as balizas, linhas de água e secções longitudinais. A arquitetura naval é a disciplina científica e artística que se dedica ao projeto e à construção de navios e estruturas marítimas. Esta área subdivide-se em construção naval — que foca na estrutura, materiais e métodos de fabrico — e teoria do navio, que analisa a embarcação como um corpo flutuante, considerando a sua estabilidade, flutuabilidade e a resposta às forças dinâmicas do mar.
Como ramo da engenharia, a arquitetura naval procura garantir que os veículos marinhos cumpram a sua missão com segurança, eficiência económica e baixo impacto ambiental. O arquiteto naval aplica princípios físicos para equilibrar as qualidades náuticas (como a robustez e a manobrabilidade) com as qualidades operacionais (como a capacidade de carga ou de combate). Frequentemente, o projeto exige um compromisso técnico, uma vez que objetivos como a maximização da carga podem entrar em conflito com as reservas de estabilidade. Os ramos fundamentais da teoria do navio incluem a estática, a resistência ao avanço e propulsão, a resistência estrutural, a dinâmica do navio e o estudo de vibrações e ruído.
Os primeiros tratados teóricos surgiram no , destacando-se Scientia Navalis (1749) de Leonhard Euler e Traité du Navire (1746) de Pierre Bouguer. A transição para a era industrial no , com o advento das máquinas a vapor e dos cascos metálicos, expandiu drasticamente o âmbito desta arte. A geometria do casco é tipicamente definida num sistema de coordenadas ortogonais, utilizando o plano de simetria longitudinal, o plano de construção e o plano base. O plano de formas ou plano geométrico organiza as intersecções da superfície do casco através de balizas (cortes transversais), linhas de água (cortes horizontais) e secções longitudinais.
As dimensões de referência são estabelecidas pelas perpendiculares de vante (proa) e de ré (popa), que definem o comprimento entre perpendiculares (). A largura máxima na secção mestra é designada por boca, enquanto o pontal define a altura vertical da estrutura. A imersão () é medida a partir da face interna do casco (ossada), ao passo que o calado () é medido até à face exterior, sendo este último o valor crítico para a segurança na navegação. Na análise da flutuação direita, a imersão média () é calculada através da média aritmética das imersões nas perpendiculares de vante () e de ré ():
O caimento (), que indica a inclinação longitudinal da embarcação, é obtido pela diferença entre estas medidas:
Se , o navio apresenta caimento "a vante"; se , o caimento é "a ré". Estes cálculos são essenciais para determinar os coeficientes de finura e a localização do centro de carena, garantindo que o navio opere dentro dos limites de segurança estabelecidos.
Considerações prévias A profissão de arquiteto naval ou engenheiro naval está intimamente relacionada com a construção naval. A construção de navios pode classificar-se de maneira arbitrária em quatro períodos: a construção artesanal tradicional a construção científica pré-industrial a construção científica industrial a construção naval atual
Trata-se de uma classificação convencional que permite analisar e expor o alcance da profissão do arquiteto naval em cada período considerado.
Construção naval artesanal A construção naval artesanal baseava-se na tradição e na experiência. Não havia, definida como tal, a figura do arquiteto naval. Os navios eram feitos principalmente de madeira e os artesãos construtores (posteriormente chamados mestres de machado ou carpinteiros de fuste) tinham métodos de construção baseados na prática e nos erros anteriores. No entanto, esses artífices dispunham de conhecimentos rudimentares suficientemente satisfatórios (um navio feito de madeiras pesadas calava mais; uma proa afilada e cortante supunha uma velocidade maior; era necessário proteger a obra viva, etc.). Ainda hoje subsistem construtores artesãos que fabricam embarcações de madeira de um deslocamento considerável.
Construção científica pré-industrial Pode dizer-se que a arquitetura naval começa com o aparecimento dos tratados teóricos e práticos sobre construção naval. Inicialmente trata-se de uma disciplina não muito científica, mas os seus “inventores” mostram uma grande vontade de que venha a sê-lo. Sem esquecer a grande contribuição científica do sábio siracusano Arquimedes (descobridor do Princípio de Arquimedes e do conceito de metacentre), os inícios da ciência aplicada aos navios começam no com as contribuições de Daniel Bernoulli, Pierre Bouguer, Leonhard Euler, Fredrik Henrik af Chapman e Jorge Juan y Santacilia.
Construção científica industrial Em traços gerais, o início coincide com o aparecimento dos cascos de ferro forjado industrial e a adoção do vapor. Nesta longa época que vai desde Robert Fulton com a propulsão a vapor ou desde os primeiros navios com casco de ferro (nos anos 1807 e 1812, respetivamente) até ao início da Primeira Guerra Mundial, a melhor maneira de estudar a construção e arquitetura naval é a partir dos tratados teóricos e dos navios reais construídos. Trata-se de uma história de sucessos e fracassos, mas sempre em direção ao progresso.
O estudo da realidade torna evidente que a profissão dos responsáveis por projetar navios se tornou cada vez mais uma especialidade da engenharia (os navios eram veículos com motores, muito diferentes dos edifícios estáticos) e assim, em alguns países, os arquitetos navais passaram a ser engenheiros navais. Noutras nações ou estados manteve-se a denominação tradicional de arquitetos navais.
Engenharia naval atual
No estado espanhol, os estudos regulamentados de construção naval eram ministrados na Academia de Guardas-Marinhas (Cádis). Um decreto de 1929 criou a Escuela Especial de Ingenieros Navales em Madrid. A titulação técnica superior denomina-se Engenharia Naval com dois graus possíveis: Grau em Arquitetura Naval e Grau em Engenharia Naval.
Obras sobre construção e arquitetura naval miniatura|As primeiras velas de corte apareceram sob a forma de velas ao terço em embarcações greco-romanas clássicas. O baixo-relevo mostra uma nau mercant romana com uma vela ao terço (século III d.C.). miniatura|Galé mercante veneziana para o comércio com a Flandres. Ilustração do manuscrito de Michele de Rodes. Obras sobre construção e arquitetura naval referem-se aos diversos tratados escritos ao longo das épocas que abordavam a construção dos navios, a sua forma e os meios de propulsão. Alguns tratados gerais (de conteúdo enciclopédico ou especializados em navegação) dedicaram alguns artigos ou capítulos à construção de diferentes tipos de naus ou a temas relacionados.
Segue-se uma lista cronológica das obras indicadas e dos respetivos autores.
Lista cronológica Tempos antigos 300 a.C.?. Teofrasto. História das Plantas.Enquiry into plants and minor works on odours and weather signs, traduzido por Sir Arthur Hort, (1916) Enquiry into plants. Volume 1 Pág. 423 Teofrasto tratou de diversos tipos de madeira usados na construção naval.
Os remos da sua época eram habitualmente fabricados em madeira de abeto-branco (Abies alba). Mas não de qualquer maneira. Teofrasto explicou a maneira correta de obter remos resistentes. Em tradução livre: "É melhor fabricá-los a partir de um abeto jovem. A madeira de abeto assemelha-se a uma cebola, com várias camadas bem marcadas. Um mestre remador habilidoso sabe conformar um remo sem cortar estas camadas. Polindo a madeira sem interromper a camada exterior. Assim, o remo será mais resistente. Pelo contrário, um artesão canhestro deixará o remo com as camadas cortadas, que serão pontos fracos por onde se poderá partir com facilidade". A madeira de abeto-branco era também utilizada para fazer trirremes e os mastros correspondentes, e era objeto de um comércio muito importante. Em épocas de alta procura e escassez, o seu preço era elevadíssimo.
230 a.C.? Arquimedes foi o autor do princípio básico da navegação. No seu tratado Sobre os Corpos Flutuantes, postula o princípio de hidroestática conhecido como Princípio de Arquimedes. Conserva-se apenas uma versão em latim com o título De insidentibus aquae, em dois livros. O primeiro livro trata da flutuabilidade dos sólidos parcialmente submersos num fluido. O segundo livro estuda o equilíbrio de alguns casos de sólidos submersos num fluido. Os estudiosos do tema, atendendo à forma parabólica das secções dos sólidos mencionados, deduzem que o objetivo do sábio era aproximar-se do equilíbrio das naus.
77 d.C. Plínio, o Velho, na sua obra História Natural, falava do linho empregado nas velas dos navios. De facto, a partir do linho, discorria sobre as velas dos navios e oferecia uma imensidão de dados sobre a navegação. Informação relevante para a construção naval.
Existe um tratado interessante de difícil datação atribuído a Aristóteles e intitulado Questões Mecânicas.Aristóteles; Questões mecânicas; Questão 7 Quatro questões do tratado estão relacionadas com estudos da física da navegação e, portanto, com a Arquitetura Naval. Concretamente, trata-se dos capítulos V (relacionado com a ação dos remos), VI (que fala da ação do leme), VII (sobre a ação das velas) e VIII (sobre a possibilidade de bolinar navegando à vela nos navios da época).
Século XIV 1353. O documento mais antigo que menciona uma coca de dois mastros no Mediterrâneo é um contrato de construção catalão do ano de 1353.
Século XV 1409. No que respeita às naus, o documento mais antigo que mostra uma de três mastros é um desenho de 1409 no Libre d'Ordinacions de l'administrador de les places de Barcelona. 1410. No inventário da biblioteca do rei Martim, o Humano, existiam três livros de tema náutico: um Livro sobre a carta de navegar, um livro das naus e um livro de ordenação do mar. 1434-35. Michele de Rodes. Fabrica di galere, obra fundamental sobre a construção de galés. 1464. Benedetto Cotrugli escreveu o livro De navigatione, que não chegou a ser publicado, mas que se conserva em forma de manuscrito. 1465. Contrato para a construção de uma caravela para Gracià Amat. Com um casco de 24 a 25 gúas de roda a roda, dois mastros (grande e mezena), bauprés e três lemes.
Século XVI miniatura|Esboço do construtor naval Matthew Baker. 1547-1550. Stolonomie. Este tratado existe sob a forma de manuscrito consultável. Explica de forma detalhada a forma de construir e manter uma armada de galés na costa mediterrânica francesa. 1570. Fragments of Ancient Shipwrightry. Mathew Baker.
Século XVII 1607. Bartolomeo Crescentio. Nautica mediterranea. 1611. Tomé Cano. Arte para fabricar, fortificar, y aparejar naos de guerra, y merchantes. 1629. Joseph Furttenbach. Architectura navalis. 1650. Walter Raleigh. Publicação da obra Excellent observations and notes concerning the Royal Navy and Sea-Service. Raleigh opunha-se aos navios demasiado grandes. 1697. Paul Hoste. Theorie de la construction des vaisseaux. Lyon.
Século XVIII miniatura|Fragata Venus, da classe Bellona, lançada em 1783, segundo um desenho de Chapman de 1789. 1712. Antonio Gaztañeta. Arte de fabricar reales. Proporción de las medidas arregladas a la construção de um bajel de guerra de setenta codos de quilla. (1712) 1731. Antoni de Clariana i de Gualbes. Resumen náutico de lo que se pratica en el teatro naval o arte de la guerra. 1738. Daniel Bernoulli. Hydrodynamique (Hidrodinâmica). 1746. Pierre Bouguer. Traité du Navire. 1749. Leonhard Euler. Scientia Navalis. 1758. Duhamel du Monceau. Élémens de l'architecture navale. 1768. Fredrik Henrik af Chapman. Architectura Navalis Mercatoria. 1771. Jorge Juan. Examen marítimo teórico práctico, traduzido para francês e italiano.
Século XIX