Helio Mitio Morishita.

Atualmente, há um esforço mundial para reduzir a emissão de gases de efeito estufa (GEE) em virtude do desbalanceamento térmico da Terra gerado por elas. Para a sua consecução, os organismos mundiais têm estabelecido políticas e metas globais através de reuniões como COP26 e COP27. Como consequência, coexistem atualmente inúmeros desenvolvimentos tecnológicos para substituir os combustíveis fósseis por outros que reduzam os GEE como o CO2. Dentre as diversas atividades industriais há que destacar o transporte marítimo que é responsável por cerca de 3% de todo GEE emitido no planeta. As políticas industriais no setor oceânico são canalizadas no International Maritime Organization (IMO), que é um órgão da ONU e que define as regras gerais de construção e operação dos veículos oceânicos com destaque para a área de segurança. A IMO tem analisado as consequências da utilização de combustíveis alternativos como Bio/sintético, metanol, etanol, propano/butano (GLP), metano (GNL), etano, amônia e hidrogênio em navios. 
No entanto, a utilização naval destes combustíveis não é imediata, pois há diversos desafios tecnológicos para serem vencidos. Desta forma, o objetivo deste projeto é analisar as reais potencialidades das aplicações dos combustíveis alternativos como metanol, metano, etanol, hidrogênio e amônia para a geração de energia em navios, quer seja para a propulsão, quer seja para os sistemas auxiliares. Esta análise envolverá adaptações dos ciclos motores já existentes (motor Diesel e turbina a gás) e motores alternativos como célula de combustível. Serão objetos de análise a maturidade tecnológica, as restrições de peso e volume, o sistema de armazenamento, sistemas auxiliares de recebimento do combustível e a sua transferência para o motor, a exequibilidade para a geração comercial e o sistema de fornecimento do combustível nos portos, risco, e normas das sociedades classificadoras e IMO. Além desses fatores, será analisada a conveniência da utilização destes combustíveis considerando o porte e a finalidade do veículo oceânico.

Atualmente há um incremento da utilização de turbinas eólicas flutuantes marítimas para reduzir a utilização de combustíveis fósseis para geração de energia elétrica e assim minimizar o aquecimento global da Terra. No entanto, a operação otimizada deste sistema pressupõe o conhecimento da velocidade do vento que, infelizmente, não pode ser medida facilmente. O objetivo desta pesquisa é desenvolver modelos para averiguar a dinâmica do conjunto plataforma-torre-turbina eóica e linhas de amarração é estimar a velocidade do vento utilizando o filtro de kalman.

Atualmente estão sendo propostos vários sistemas de conversores de energia de onda. No entanto, a análise do seu desempenho no domínio do tempo requer um grande esforço computacional devido a não linearidades do sistema. Desta forma, como procedimento alternativo, é investigado neste projeto a aplicação de linearização estocástica para reduzir o esforço computacional para prever o desempenho dos sistemas de conversores de energia em uma etapa preliminar do projeto.

Descrição: Este projeto tem por principal objetivo o desenvolvimento de ferramentas para investigação de tópicos de engenharia de grande importância no projeto de turbinas eólicas flutuantes. Aborda tópicos relacionados à aerodinâmica das pás e do rotor e outros associados à hidrodinâmica do flutuador sujeito a ondas e correnteza. Os modelos desenvolvidos ao longo deste projeto serão consolidados em uma ferramenta de simulação do comportamento no mar adaptada para o estudo da dinâmica destes sistemas..

Normalmente as embarcações dotadas de sistemas de posicionamento dinâmico são sobre-atuados. Isto significa que a alocação de empuxo nos diversos atuadores recai em um sistema de equações cujas incógnitas são maiores do que o número de equações. Para resolver este problema uma abordagem é a utilização da teoria de otimização para a alocação do empuxo entre os propulsores

O levantamento geotécnico do solo marinho é efetuado gerando-se, através de uma fonte sísmica, sinais acústicos na superfície da água que são direcionados para o solo marinho. Então, os sinais refletidos do solo são captados por um conjunto de hidrofones e em função da frequencia e do tempo decorrido entre a emissão e a captação do sinal é efetuado a leitura do subsolo marinho. Para efetuar esta operação, atualmente, a fonte sísmica é instalada em um navio, e o mesmo traciona um conjunto de "streamers" onde estão instalados vários hidrofones. A limitação deste procedimento é a "rigidez" do sistema na medida em que as posições relativas da fonte sísmica e os "streamers" não podem ser alteradas por estarem mecanicamente atadas ao navio. O objetivo do projeto é desacoplar os "streamers" da fonte sísmica e também entre si, isto é, cada "streamer" ter seu próprio sistema de tracionamento. Para atingir este último objetivo, cada "streamer" será tracionado por veículos autônomos que podem operar tanto na superfície como de modo submerso. Com esta flexibilidade pode-se alterar o arranjo espacial a qualquer momento do levantamento geofísico, reposicionando não só a posição relativa dos "streamers" no plano horizontal mas também no plano vertical.
O controle cooperativo tem induzido diversos projetos de pesquisa envolvendo leis de controle para cada submersível e também para toda frota para que este mantenha a configuração desejada. Também faz parte do estudo a inserção de algoritmos para evitar colisões e também de uma lógica de atuação quando há falha de comunicação entre os veículos.

Uma das operações típicas na indústria de petróleo em alto mar no Brasil é o transbordo de carga entre um FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading), posicionado por linhas e ancoragem, e um PSV (Platform Supply Vessel) com sistema de posicionamento dinâmico, com configuração das embarcações lado a lado. Nesta situação ocorre uma intensa interação hidrodinâmica entre as embarcações que não são consideradas no projeto de sistema de posicionamento dinâmico, e que dependendo da magnitude dos esforços pode ocasionar acidentes durante a operação. Neste projeto propõe-se estudar teórica e experimentalmente a dinâmica e controle destas embarcações sujeitas às ações da corrente e onda. Para isto, as forças devidas a estes agentes ambientais serão calculadas teoricamente e verificadas experimentalmente através de modelos em um tanque de provas. Para melhorar o sistema de controle é proposto uma nova lei de controle que é baseada no Lagrangeano do sistema. Esta lei de controle é também avaliado experimentalmente em um tanque de provas através de modelos em escala, considerando-se a incidência de onda em várias direções no conjunto FPSO e PSV.

Atualmente está havendo uma retomada da indústria de construção naval no país devido em grande parte à indústria do petróleo em alto mar. No entanto, no caso dos barcos de apoio marítimo, a maioria das embarcações que são atualmente fabricadas no Brasil são baseados em pacotes de projeto e maquinário importados. Para reverter esta situação, e por entender que o aprimoramento da capacitação da engenharia naval brasileira é importante para o país, este projeto tem por objetivo o desenvolvimento de projetos de embarcações de apoio à plataformas de petróleo instaladas na região do pré-sal, com elevado padrão de desempenho, empregando sistemas com viabilidade de fabricação no país.

O objetivo deste projeto é efetuar um estudo preliminar de algumas alternativas para a transferência de petróleo em alto mar para navios petroleiros convencionais a partir de navios aliviadores dotados de sistemas de posicionamento dinâmico. Como filosofia a transferência de carga será estudada considerando-se equipamentos e embarcações de apoio já existentes ou com adaptações de pequena monta. As configurações a serem analisadas serão:
a)	em tandem, com o navio exportador conectado à popa do aliviador DP;
b)	em tandem, com navio aliviador DP conectado à popa do exportador;
c)	em tandem, com o navio exportador conectado à popa do aliviador e os dois em movimento de avanço;
d)	em ?lado a lado?, com os dois navios com o movimento de avanço;
e)	em tandem, com o navio exportador conectado a uma boia ancorada e com o aliviador em sua popa.

O objetivo deste projeto é efetuar uma análise de risco e confibabilidade de operações envolvendo um FPSWO (Floating, Production, Storage, Workover and Offloading) e um navio aliviador durante a operação de alívio, sendo que os dois navios são posicionados através de um sistema de posicionamento dinâmico.

O objetivo deste projeto é estudar a transferência de petróleo de um navio aliviador com sistema de posicionamento dinâmico para um navio petroleiro convencional em alto mar, pois esta solução é particularmente atrativa para o petróleo explorado na região do pré sal, onde a distância até o continente é elevada. A ênfase do projeto é estudar a dinâmica e controle dos navios durante a operação de transferência da carga quando deverão operar paralelamente e com velocidade de avanço.

O objetivo deste projeto é estudar a dinâmica no plano horizontal de um embarcação dotada de sistema de posicionamento dinâmico sob o ponto de vista de dinâmica híbrida. A motivação é a alteração do desempenho do controlador com a variação das condições ambientais e para superar este problema, uma das propostas é dotar o sistema de controle com diversas leis de controle que devem ser trocadas em função das condições ambientais. . A dinâmica híbrida é a formalização conceitual e matemática que descreve sistemas dinâmicos com a atuação de variáveis discretas e contínuas simultaneamente. Ela é importante em vários contextos e, no caso de sistemas de posicionamento dinâmico, formaliza a descrição do grupo de controladores e a regra que efetiva a atuação da variável discreta durante a mudança da lei de controle, além de estudar a estabilidade do sistema, incluindo a influência das variáveis discretas.

Sistemas de posicionamento dinâmico envolvem fenômenos físicos complexos que exigem análises experimentais para averiguar o seu real desempenho. O objetivo deste projeto é estudar experimentalmente sistemas de posicionamento dinâmico de navios enfatizando três aspectos: a) medição dos empuxos reais produzidos pelos propulsores durante o movimento da embarcação; b) introdução do controle antecipativo no controle do sistema de posicionamento dinâmico e c) estudo da aplicação do "Empirical Mode Decomposition" para a filtragem dos sinais de alta frequência provocadas pelas ondas

O objetivo deste projeto é aplicar o Empirical Mode Decomposition (EMD) na filtragem dos sinais de alta-frequencia captados por sensores de posição utilizados em sistemas de posicionamento dinâmico.A principal vantagem do EMD é que ele é um método numérico e não requer o conhecimento prévio da dinâmica do sistema, e é apropriado para sistemas não lineares e não estacionários.

Atualmente está crescendo no Brasil a utilização de navios com sistemas de posicionamento dinâmico, cujo objetivo é controlar a posição e aproamento do veículo no plano horizontal. Um dos componentes deste sistema é o controlador e o seu projeto não é simples porque o modelo dinâmico da embarcação é multivariável, não linear e sobreatuado. Desta forma a verificação experimental é fundamental para avaliar o desempenho do controlador, complementando eventuais análises numéricas. O objetivo deste projeto, que está sendo realizado pela Universidade de São Paulo juntamente com a Universidade Federal do Rio de Janeiro e patrocinado pela Petrobrás, é aumentar a capacitação nacional para realização de análises experimentais e numéricas envolvendo embarcações com sistemas de posicionamento dinâmico. Para isto está sendo desenvolvido todo um aparato experimental para a realização de ensaios em tanques de provas dos laboratórios brasileiros, que consiste essencialmente de: a)de console de controle, com todos os algoritmos típicos de um sistema de posicionamento dinâmico e interfaces de comunicação com o usuário e o modelo; b) projeto e construção de um modelo de um navio em escala com todos os componentes eletromecânicos (propulsor principal, hélices laterais e azimutais) e a eletrônica embarcada (módulos de controle dos atuadores). Após a montagem de todo o sistema serão realizados ensaios nos tanques de prova da USP e UFRJ para averiguar a consistência dos códigos numéricos já implementados nestas universidades.

Cresce a cada dia o número de veículos oceânicos dotados de sistemas de posicionamento dinâmico, mormente na indústria de petróleo em alto mar, onde várias operações exigem que embarcações mantenham uma determinada posição ou que elas persigam uma rota pré-determinada. O projeto de um sistema de posicionamento dinâmico é desafiador sob o ponto de vista de controle, pois pode-se caracterizar o veículo oceânico como um sistema multivariável, não linear, sobreatuado e estocástico. Além disso, ele requer um filtro específico para a eliminação dos movimentos de alta freqüência provocados pelas forças de primeira ordem das ondas. O objetivo deste projeto é estudar estimadores de estado e controles não lineares para o sistema de posicionamento dinâmico. Em especial, o estimador de estado não linear considerado é baseado em teoria da passividade e para o controlador é estudado a aplicação da teoria ?backstepping?.

O objetivo da pesquisa é o desenvolvimento de um veículo submario operado remotamente (VSOR) para operação em águas profundas enfatizando-se o seu uso para a obtenção de dados para a área de oceanografia. O projeto prevê o desenvolvimento de vários subsistemas, mormente o de visão e controle e consiste das seguintes atividades:
a) especificação inicial do projeto
b) projeto estrutural mecânica
c) projeto do sistema embarcado de tempo real
d) implementação de um protótipo de sistema de posicionamento acústico
e) desenvlvimento de um sensor de visão baeado em câmeras
f) determinação de posição e velocidade através da fusão sensorial
g) projeto e implementação do controle do veículo submarion
h) construção do protótipo VSOR
i) testes e validação

Atualmente o número de veículos submersíveis tem aumentado em função das atividades de exploração de petróleo em alto mar e também devido à sofisticação das pesquisas oceanográficas. Uma das funcionalidades desejadas deste veículo é a sua autonomia para se manter em uma posição desejada. Para isto pode-se recorrer a sistemas de posicionamento dinâmico, mas isto requer uma modelagem matemática onde estão presentes os coeficientes hidrodinâmicos e sensores para realimentar o controlador com as posições e ângulos do veículo. A determinação dos coeficientes hidrodinâmicos normalmente requer um trabalho experimental. No caso de sensores, uma alternativa simples e barata é a utilização de visão computacional acoplado com raios lasers para a geração de marcos visuais artificiais. A vantagem este tipo de sensor é que ele é voltado para ambientes não estruturados. O objetivo deste projeto é estudar procedimentos experimentais para a obtenção dos coeficientes hidrodinâmicos e pesquisar sistema de posicionamento dinâmico para veículos submersíveis, tendo como sensor de posição e ângulo câmera e raio laser. O desempenho do sistema de controle é estudado inicialmente através de simulação dinâmica e os seus resultados são confrontados posteriormente com os obtidos experimentalmente.

O objetivo deste projeto é elaborar um plano de desenvolvimento de capacitação tecnológica para as instituições brasileiras de ensino e pesquisa de forma a habilitá-las a oferecer suporte tecnológico - numa perspectiva de médio e longo prazos - à retomada sustentável da construção naval no Brasil. As etapas do processo produtivo a serem abordados são: 1) Projeto de Produto e Processos, 2) Gestão de Operações em Estaleiros e 3) Gestão da Cadeia de Suprimentos. Para cada uma destas etapas serão analisados os seguintes aspectos: a) o estado da arte em eficácia operacional na indústria de construção naval; b) a identificação de competências críticas para a adoção de tecnologias e práticas construtivas mais eficientes e c) a priorização do desenvolvimento de capacitações em eficácia da construção naval nas instituições de ensino e pesquisa do país. Este projeto tem a participação do Instituto de Pesquisa Tecnológica, a Universidade de São Paulo e a COPPE da Universidade Federal do Rio de Janeiro a além da Petrobrás, e pretende-se envolver todo setor produtivo naval brasileiro no desenvolvimento do projeto.

O objetivo central deste projeto é desenvolver para a Petrobrás uma poderosa ferramenta de simulação para análise de Sistemas DP, que pode ser utilizada tanto na fase de projeto como para a predição de manobras com navios dotados de sistemas autônomos de posicionamento. O simulador será desenvolvido no Tanque de Provas Numérico (TPN) e a este será acoplado um console similar aos encontrados em sistemas DP reais, para avaliar, numa escala de tempo adequada, a dinâmica das embarcações.
Durante todo o projeto, o Sistema DP será estudado de modo sistêmico e será dada atenção às peculiaridades do perfil da missão de embarcações com sistemas autônomos de posicionamento como as sondas de perfuração, FPSOs com capacidade de posicionamento, barcaças de lançamento de dutos, e, em especial, navios-aliviadores DP.
O simulador será desenvolvido introduzindo não só os modelos dos diversos componentes atualmente empregados, mas também incorporando novas propostas que serão objeto de estudo ao longo do projeto, mormente a parte referente às leis de controle. 
Uma conseqüência implícita, porém importante, deste projeto é a sistematização e consolidação do conhecimento atual na área de Sistemas DP para prover à comunidade o suporte técnico-científico adequado em projetos de Engenharia Naval em que se façam necessárias avaliações da capacidade de posicionamento e da confiabilidade desses sistemas.

A indústria naval está cada vez mais competitiva e os estaleiros que despontam mundialmente em termos de quantidade de unidades construídas se esmeram em aperfeiçoar a integração entre projeto e construção sem descuidar do gerenciamento de todo o processo. Além da construção, a indústria de reparos navais também exige uma grande competência gerencial para que toda a programação do navio no estaleiro seja obedecida integralmente. Neste projeto são estudados alguns aspectos do gerenciamento de estaleiros envolvendo a integração entre projeto e construção, a viabilidade da aplicação da filosofia conhecida como pensamento enxuto (?lean thinking?) na construção e analisar a gestão de um estaleiro de reparo.

O objetivo deste projeto é estudar a dinâmica do conjunto FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading) e navio aliviador em tandem e também estudar o sistema de poscionamento dinâmico para o navio aliviador. Este projeto engloba não só o estudo teórico de controle mas também a parte experimental, construindo-se um modelo de um navio aliviador com sistema de posicionamento dinâmico para realizar ensaios no tanque de provas do laboratório do Departamento de Engenharia Naval e Oceânica da Escola Politécnica da USP.