CURS 4 - Momente de Inconvoiere Si Forte Taietoare

download CURS 4 - Momente de Inconvoiere Si Forte Taietoare

of 15

  • date post

    15-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    275
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of CURS 4 - Momente de Inconvoiere Si Forte Taietoare

CURSUL 4TEORIA, CONSTRUCTIA SI VITALITATEA NAVEI

MOMENTE DE INCONVOIERE SI FORTE TAIETOARE (BENDING MOMENTS AND SHEARING FORCES)Greutatea totala a unei nave aflata in stare de plutire trebuie sa fie sustinuta de forta de flotabilitate egala si de sens contrar, ce actioneaza prin centrul de carena pe aceeasi verticala cu centrul de greutate al navei. Totusi, distriburia greutatilor de-a lungul lungimii corpului navei se potriveste foarte rar cu distributia flotabilitatii. Sagging Daca greutatea este in exces la mijlocul navei aceasta este contracarata de flotabilitate excesiva la prova si pupa, iar corpul navei va avea sagging la mijloc. Hogging Situatia inversa va cauza afundarea mai mult a capetelor navei, prova si pupa, fata de mijlocul navei, iar in acest caz se inregistreaza hogging. Majoritatea navelor comerciale tind sa aiba un usor sagging la plina incarcare si hogging cand sunt in ballast.

Figura 1.- Hogging si Sagging

Fortele taietoare si momentele de inconvoiere ale navei Forta taietoare si momentul de inconvoiere ale fiecarei sectiuni ale navei pot fi determinate din curba de incarcare. Forta taietoare este suma algebrica a greutatilor ce actioneaza de fiecare parte a unei sectiuni. Forta taietoare pentru o sectiune este egala cu aria de sub curba de incarcare masurata de la un capat al sectiunii Momentul de inconvoiere este suma algebrica a momentelor ce actioneaza de fiecare parte a unei sectiuni. Momentul de inconvoiere este egal cu aria de sub curba fortelor taietoare masurata de la acelasi capat al sectiunii respective. Este lesne de inteles cum calcularea fortelor taietoare si a momentelor de inconvoiere a unei nave este un proces complex si difcil. Tot aici sunt clar mentionate solicitarile navei referitoare la anumite cazuri particulare sau la unele restrictii cum ar fi: incarcarea partiala a navei, daca o anumita magazie nu trebuie sa fie lasata goala, conditia de full load a navei, daca incarcarea alternativa a hambarelor este permisa (jump load) si care vor fi hambarele care trebuiesc lasate libere, etc. Un manual de calculare al astfel de factori pentru fiecare voiaj este imposibil de realizat. Totusi, la bordul navelor, usurinta acestor calcule este data de folosirea computerului de

incarcare, in care sunt introduse toate datele necesare unor astfel de calcule mai putin datele variabile, cum ar fi combustibil, apa, balast, marfa, care trebuiesc intruduse de catre ofiterii de la bord. Printarea acestor calcule, pentru fiecarea caz, si tinerea lor sub evidenta este recomandata, ca referinte ce pot deveni necesare mai tarziu. Calcule simple sunt efectuate de santierul constructor, si se gasesc la bordul navelor, pentru diferite conditii de plecare si sosire similare cu cele care se gasesc in informatia de stabilitate a navei. Pentru a intelege calcularea fortelor taietoare si a momentelor de inconvoiere vom rezolva urmatoarea problema. O barja cu lungimea de 32m, cu un deplasament de 352t cand este goala, este divizata prin pereti transversali in patru compartimente. Distributia marfii in fiecare compartiment este urmatoarea: No.1 = 192t; No.2 = 224t; No.3 = 272t; No.4 = 176t. Se se traseze diagramele fortelor taietoare si a momentelor de inconvoiere precum si calcularea acestora. Rezolvare Greutatea barjei pe fiecare metru = Greutatea barjei / lungimea barjei = 352/32=11 t/m Total marfa = 192+224+272+176=864t Greutatea totala a barjei si marfii = 352+864=1216t Flotabilitatea pe fiecare metru = flotabilitatea totala / lungimea barjei = 1216/32=38t/m Din figura de mai jos vom calcula momentele de inconvoiere pe toata lungimea barjei: BMo = 0 tm 20 4 BM4 = 40tm 2 8 40 BM8 = 160tm 2 BM 13 5/7 = (13 5/7 x 40)/2 = 274tm

BM16 = BM13 5/7 (2 2/7 x 16)/2 = 256tm 16 20 ) 4 184tm BM20= BM16 ( 2 20 24 BM24 = BM20 ( ) 4 96tm 2 24 12 BM28=BM24 ( ) 4 24tm 2

Solicitarea longitudinala a navei in ape calme Consideram cazul unei nave care pluteste in apa calma pe chila dreapta la un pescaj mic (figura de mai jos).

Desi greutatea totala a navei este balansata de forta totala de flotabilitate, niciuna din ele nu este uniform distribuita pe toata lungimea navei. Sa ne imaginam nava taiata in sectiuni transversale. Sa ne imaginam deasemenea ca fiecare sectiune este etansa si este libera sa se deplaseze pe verticala pana cand va dislocui cantitatea de apa egala cu greutatea sa. Greutatea sectiunilor din capetele navei (1 si 5) vor depasi flotabilitate si drept urmare se vor afunda mai adanc pana cand se va ajunge la echilibru moment in care fiecare va dislocui propria greutate de

apa. Daca sectiunile 2 si 4 sunt goale si astfel vor furniza un exces de flotabilitate se vor ridica. Daca sectiunea 3 reprezinta compartimentul masini, atunci, greutatea din acest compartiment va fi mai mare decat flotabilitatea iar sectiunea 3 se va afunda mai mult. Rezultatul final se observa in figura de mai jos, unde fiecare sectiune dislocuieste o cantitate de apa egala cu greutatea sa.

Desi sectiunile din nava nu sunt libere sa se deplaseze in modul imaginat mai sus, momentele de inconvoiere si in consecinta solicitarea longitudinala, sunt create de variatia pe longitudinala a distributiei greutatilor si flotabilitatii iar acest lucru trebuie sa fie permis pentru contructia navei.

Solicitarea longitudinala a navei pe valuri Atunci cand nava este in mars pe valuri solicitarile intalnite difera mult fata de cele din ape calme. Solicitarile maxime sunt considerate atunci cand lungimea valului este sgala cu lungimea navei si nava se afla pe creasta de val sau intre valuri. Consideram cazul cand nava se afla pe creasta de val (figura de mai jos).

In acest caz, desi inca o data greutatea totala a navei este balansata de flotabilitatea totala, exista un excess de flotabilitate fata de greutate la mijlocul navei si un exces de greutate fata de flotabilitate la prova si pupa. Acesta situatie creeaza tendinta pentru prova si pupa de a se deplasa in jos iar mijlocul navei sa se deplaseze in sus.

In mod evident, atunci cand nava se va afla cu pupa si prova pe creste de val situatia se va inversa (figura de mai jos).

Curbele Bonjean Curbele Bonjean sunt trasate pentru a da aria imersa a sectiunilor transversale la orice pescaj ( la orice linie de plutire) si pot fi folosite pentru determinarea distributiei longitudinale a flotabilitatii. Acest lucru este important pentru determinarea momentelor de inconvoiere maxime datorita actiunii valurilor atunci cand nava este in mars.

De exemplu, in figurile de mai sus sunt reprezentate o nava in sectiune transversala si curba Bonjean pentru aceeasi sectiune, iar in figura de mai jos sunt reprezentate curbele Bonjean pentru fiecare sectiune pe toata lungimea navei.

Curbele de flotabilitate (buoyancy curves) O curba de flotabilitate ne arata distributia longitudinala a flotabilitatii si poate fi construita pentru orice forma de val folosind Curbele Bonjean.

Momentele de inconvoiere sunt maxime cand nava se afla fie pe creasta de val fie pe gol de val iar lungimea valului este egala cu lungimea navei. Forma corpului navei este mai plina in portiunea de mijloc decat in portiunile prova sau pupa. Deci, atunci cand nava are hogging fiind pe creasta de val, va avea un exces de flotabilitate in zona de mijloc si invers atunci cand se afla pe gol de val va avea un deficit de flotabilitate in zona de mijloc (figurile de mai jos).

Nava cu exces de flotabilitatea in zona de mijloc

Nava cu esces de flotabilitate pe capete (prova-pupa)

Diagrama de greutate (weight diagram) O diagrama de greutate arata distributia greutatii pe toata lungimea navei.

Poate fi construita prin trasarea mai intai a unei linii de baza ce reprezinta lungimea navei, si apoi impartirea acestei linii intr-un numar de sectiuni de acelasi spatiu. Greutatea navei intre fiecare pereche de ordonate este calculata si apoi trasata pe diagrama

Curbele de incarcare (load curves) O curba de incarcare arata diferenta dintre greutate si flotabilitate a fiecarei sectiuni pe toata lungimea navei. Curba este trasata ca o serie de dreptunghiuri, a caror inaltimi sunt obtinute din curba de flotabilitate in paralel cu curba de greutati.

Repartizarea momentelor de inconvoiere si s fortelor taietoare pe corpul navei

Momentele de inconvoiere si rezultatele solicitarilor acestore sunt mai mari in portiunea de mijloc a corpului navei, fiind mai mici catre extremitatile prova-pupa. Din acest motiv, grosimea tablei din care este confectionat corpul navei poate fi redusa catre extremitati. Portiunile de solicitari mari sunt deasemenea susceptibile de rupere, astfel pentru aceste portinuni este folosita tabla din otel mai dur, cu acelasi modul de elasticitate dar limita de elasticitate este cu 50% mai mare. In figura de mai jos este reprezentata distributie grosimii tablei pe toata lungimea corpului navei precum si spatiul dintre coaste.

Desi, grosimea tablei este redusa la extremitatile prova si pupa, aici spatiul dintre coaste este redus pentru a intari aceasta portiune (respectiv bordajul si dublul fund) impotriva variatiilor de presiune a apei intalnita in aceste portiuni atunci cand nava are tangaj (figura de mai jos).

Aplicatii

Intrebari 1. Definiti notiunile de sagging si hogging si explicate diferenta dintre ele. 2. Definiti notiunile de forte taietoare si momente de inconvoiere. 3. Explicati cu fenomenele de sagging si hogging sunt cauzate de starea marii