Do básico: Explicações sobre o RAO

O RAO é um dos termos mais usados dentro de engenharia Naval e Oceânica, sendo a sigla de Response Amplitude Operator. Na verdade, ele representa uma função transferência de um sistema linear, e no caso do movimento de embarcações, nos indica o quanto esta irá mexer, adimensionalizado pela onda, para uma determinada frequência de onda. É importante lembrar que estamos tratando de ondas regulares. Outra maneira de pensar é que esta representa o movimento para uma onda de amplitude unitária.

Falando de RAO de movimentos, existem algumas características das curvas que nos ajudam a entendê-las um pouco melhor:

1. Para águas profundas e períodos altos, os RAOs sempre tendem a 1, caso não haja forças externas de restauração significativas. Pensando no caso do movimento de heave, é só pensar em uma onda bem lenta, chegando no limite ao movimento de maré. O que acontece é que a embarcação acompanha esta onda, sendo este o valor no limite. No caso de movimentos angulares, o valor do ângulo (em radianos), deve ser admensionalizado pela inclinação da onda (k.h), resultando que em ondas longas, a embarcação tem angulação igual à inclinação da onda;
2. Em águas rasas, pelo fato do orbital de onda deixar de ser circular e passar a ter um formato de elipse, em movimentos no plano horizontal, como surge e sway, os valores de movimento divididos pela amplitude de onda podem resultar em valores maiores que 1, mesmo para ondas longas;
3. O período natural do sistema é muitas vezes evidenciado no RAO por pico de movimento, chegando a valores maiores que 1. No entanto, é importante observar que nem sempre os picos representam o período natural. Algumas vezes, mais comumente em pitch, o período de máximo movimento não será no período natural, e sim no que tiver um comprimento de onda igual ao comprimento da embarcação;
4. Em alguns tipos de geometrias, como semi-submersíveis e monocolunas, aparecem pontos de cancelamento, onde o movimento tende a zero, resultado do cancelamento entre as forças de exitação nas colunas e pontoons.
   

Apesar de ser uma função transferência linear, com algum cuidado os RAOs também podem ser usados para sistemas não lineares, como o caso de Roll em navios. Devido à sua característica de amortecimento predominantemente viscoso, ou seja, proporcional ao quadrado da velocidade, um RAO de roll de navio não pode ser usado indiscriminadamente para o cruzamento espectral com diversas altura de mares irregulares. Para contornar este problema, o mais correto é se obter um RAO de roll para cada condição ambiental objetivo. Quando isso não for possível, utilizar um RAO obtido em mares pequenos, que causará um amortecimento menor e consequentemente um RAO maior e mais conservador.

Em engenharia naval e oceânica, os RAOs também são usados para designar as funções transferência de forças de excitação de ondas, forças de derivas, tensões, trações, ou qualquer outra grandeza em que tenha utilizade usar uma função transferência.