Arhitectura Navala

CURS 8: ARHITECTURA NAVALA

NAVAL ARCHITECTURE

27.04.2009

13. MANEVRABILITATEA NAVEI13.1 - GENERALITATI Toate navele trebuie sa fie capabile sa raspunda la comenzile date pentru controlul vitezei si pentru controlul directiei sau cursului de mars. Cand intra in zone aglomerate, cum sunt porturile, ele trebuie sa manevreze cu precizie. Navele utilizate la foraj si extractie trebuie sa pastreze o pozitie fixa fata de solul marin. Pentru a raspunde acestor cerinte navele trebuie dotate cu dispozitive care sa produca o impingere inainte si inapoi, momente de giratie si impingeri laterale. Ultimele doua caracteristici sunt realizate de catre carme de diferite tipuri asistate in unele cazuri de dispozitive care dezvolta impingeri laterale in prova sau pupa (bowthrustere sau sternthrustere). Impingerea inainte inapoi este creata de sistemul principal de propulsie. Deoarece carmele sunt situate aproape de propulsoare, intre acestea se creeaza o interactiune. Cand sunt amplasate doua sau mai multe linii de axe, momentul de giratie este creat prin realizarea impingerii inainte-inapoi de doua linii de axe. Usurinta cu care o nava isi pastreaza directia de mars in linie dreapta sau usurinta de a gira se numeste stabilitate directionala (directional stability) sau stabilitate dinamica de drum (dynamic satbility). Mediul extern prin vant, valuri si curentii marini, in special vintul influenteaza puternic caracteristicile de manevrabilitate ale navei.

Cand opereaza in proximitatea altei nave, la adancimi mici sau in canale inguste, caracteristicile de manevrare sunt influentate.

Navele submarine, deoarece naviga intr-un spatiu tridimensional, pe langa directia azimutala, trebuie sa fie capabile sa raspunda la comenzi privind pozitia sa pe profunzimea de navigatie.

13.2 - STABILITATEA DE DRUM (DIRECTIONALA) SI CONTROLUL EI O nava este directional stabila (stabila la drum) daca, dupa ce a fost perturbata printr-o rotire in jurul unei axe verticale, ea isi reia drumul dupa o noua traiectorie dreapta. Forta perturbatoare actioneaza in centrul rezistentei laterale (centre of lateral resistance). Din punct de vedere al stabilitatii, centrul rezistentei laterale ar trebui sa fie in pupa centrului de greutate si din aceasta cauza o nava cu o prova decupata adanc, un derivor mare la pupa si apuparea navei vor conduce la imbunatatirea stabilitatii de drum. Un anumita marime a stabilitatii de drum este necesara. Altfel carma va fi actionata in exces, nava va naviga in zig-zag cu consum marit de combustibil. Insa trebuie tinut cont ca o stabilitate de drum excesiva conduce la inrautatirea caracteristicilor de giratie. Considerand o perturbatie mica in plan orizontal. Fortele longitudinale prova si pupa ale acestei perturbatii (data de vant de exemplu) va produce fie reducerea sau marirea vitezei navei cu o cantitate neglijabila. Componenta transversala va conduce la o viteza si la o acceleratie de deplasare laterala si la o viteza si acceleratie unghiulara de rotire a navei. Deoarece nava va raspunde acestei perturbatii, vor intra in actiune si forte de natura hidrodinamica. Cand perturbatia inceteaza, fortele hidrodinamice vor actiona in continuare pentru in timp. Ele vor conduce la marirea deviatiei de la drumul initial sau la reducerea ei. In acest caz se spune ca nava este instabila respectiv stabila directional. Ignorand componentele prova si pupa ale unei forte perturbatoare mici, se poate considera ca torsorul fortei transversale are punctul de aplicatie in centru de greutate (forta si moment). Punctul in care actioneaza efectiv aceasta forta si moment se numeste centrul de presiune lateral (centre of lateral pressure). Exista in lungul navei un punct in care fortele perturbatoare conduc numai la o viteza lineara transversal, fara rotirea navei. Nava isi pastreaza directia initiala. Punctul se numeste punct neutru (neutral point) si se gaseste la circa o treime din lungime de la prova navei. Daca forta laterala este aplicata in pupa punctului neutru si in tribord, nava va gira in babord. Daca punctul de aplicatie eate in prova punctului neutru, nava gireaza in directia fortei. Cu cat este mai mare distanta fata de punctul neutru, cu atat mai mare este momentul de giratie. De aceea carmele amplasate in pupa navei sunt mult mai eficiente (de circa cinci ori) decat cele amplasate in prova navei. In pupa aceste carme beneficiaza de curentul creat de elice ca si de protectie mai buna la coliziuni.13.3 MANEVRAREA NAVEI Giratia navei. Forta care produce deplasarea navei pe un cerc nu este produsa numai de carma navei. Aceasta forta este relativ mica si joaca rolul de amorsare a unor forte hidrodinamice mult mai mari care apar datorita unghiului de deriva. Aceste forte produse de deriva, pe langa inscrierea navei pe o traiectorie circulara de o anumita raza cu anumita viteza unghiulara (yaw), produc si reducerea vitezei de avans ( reducere care poate ajunge pana la jumatate si chiar mai putin din viteza initiala) si inclinarea transversala a navei. Cercul de giratie. In figura 13.1 este prezentata miscarea navei pe o traiectorie circulara si marimile care caracterizeaza aceasta miscare. In prima faza carma bandata la unghiul maxim (hard over) in bordul in care se doreste giratia ( de obicei la profilele simetrice de tip NACA, acest unghi este de 350), produce o deplasare laterala (deriva pura) in bordul opus giratiei . Apoi nava se inscrie pe o traiectorie curba (miscare tranzitorie) pana cand se atinge o miscare de rotatie stabilizata (cerc) cu raza si viteza unghiulara constante. Pentru a defini performantele navei in aceasta miscare sunt utilizati o serie de parametrii, cum sunt:1. unghiul de deriva (drift angle) este unghiul intre capul navei (directia planului longitudinal) si directia de miscare a navei (tangenta la traiectoria navei). Daca nu se specifica punctul de masurare, acesta se considera in centrul de greutate;

2. avansul (advance) este distanta parcursa de centrul de grautate al navei in directia initiala a navei din momentul bandarii carmei pana cand unghiul de cap se schimba cu 900. Se poate defini si un avans maxim, cand nava atinge punctul maxim al traiectoriei;

3. transferul ( transfer) este deplasarea laterala a centrului de greutate al navei fata de traiectoria initiala pana cand nava schimba de directie cu 900;4. diametrul tactic ( tactical dimeter) este valoarea transferului pana cand nava schimba de directie cu 1800 . Este un transfer maxim. Uzual se utilizeaza raportul dintre diametrul tactic DT si lungimea navei DT/L. Navele manevrabile au acest raport intre 3 si 5;5. raza sau diametrul cercului de giratie stabilizat (steady turning radius). Stabilizarea cercului de giratie are loc la schimbarea directiei (capul) intre 900 si 1800;6. viteza stabilizata in miscarea de giratie ( steady speed on turn). Viteza scade cand nava se deplaseaza pe traiectorie circulara si se stabilizeaza in momentul in care miscarea se stabilizeaza;7. viteza unghiulara de giratie . Pentru navele comerciale valoarea vitezei unghiulare de giratie variaza intre 0,50 si 10 pe secunda;8. punctul de pivotare (pivoting point) este piciorul perpendicularei din centrul cercului de giratie pe linia diametrala a navei. In acest punct deriva este nula si este la circa 1/6 din lungime masurata de la prova.

Figura 13.1 Cercul de giratie

9. unghiul de inclinare transversala in giratie (angle of heel during the turn). O nava obisnuita se inclina spre interior cand se bandeaza carma.In giratia stabilizata nava se inclina spre exterior Manevra de zig zag. Figura 13.2. O nava in mod curent nu gireaza la un unghi maxim de bandare a carmei si destul de rar executa o jumatate de cerc. Adeseori carma este bandata in domeniul de 100 300. In acest domeniu trebuie determinata reactia navei, giratia fiind considerata o manevra de urgenta cand trebuie evitata o coliziune. Caracteristicile navei la unghiuri mici si medii de bandare a carmei sunt determinate prin manevra de zig zag. In aceasta manevra, nava se deplaseaza pe drum drept cu viteza constanta. Carma este bandata la 200 (deobicei in tribord) sau la 100 (la navele mari). Unghiul carmei este mentinut pana cand unghiul de drum al navei (capul) se schimba cu 200 in bordul in care s-a bandat carma. In acel moment carma este bandata tot la 200 dar in bordul opus (babord). Manevra se repeta pana se obtin trei bucle pentru unghiul de cap (respectiv trei comutari de carma. Manevra se repeta pentru alte viteze si/sau combinatii unghi de carma unghi de cap (100 100, 150 150).

Figura 13.2 Manevra de zig zag.

Ships heading unghiul de cap; rudder angle unghiul de bandare al carmei; heading directia de mars a navei, capul;rudder carma; overshoot unghi de depasire; pe abscisa (x) se marcheaza timpul

Parametrii principali determinati in timpul probei sunt:

1. unghiul de depasire (overshoot). Reprezinta cresterea unghiului de cap (0 ), dupa ce carma a fost comutata la un unghi (R0) in bordul opus. Unghiuri mari de depasire indica o nava putin manevrabila. Valori ale overshootului de 50 8,50 sunt rezonabile pentru nave cu viteza de 8 16 noduri. Unghiul nu depinde de lungimea navei. Se masoara primul, al doilea si al treilea overshoot; 2. timpul pana la prima inversare a carmei. Pentru un proiect bun, acest timp pentru un zig zag de 200 - 200 este de ordinul de 80 la 30 secunde pentru o nava de 150m la un domeniu corespunzator de viteze de 6 la 20 de noduri. Timpul este (grosier) proportional cu lungimea navei;

3. perioada. ( T ) a unui ciclu complet cand nava revine la directia initiala iar carma se bandeaza in bordul initial. Manevra de spirala. Figura 13.3. Aceasta manevra furnizeaza informatii despre stabilitatea directionala a navei. Nava se deplaseaza cu o viteza constanta pe drum drept. Carma este bandata la un unghi ( R) de 50 intr-un bord (tribord). Se masoara viteza unghiulara de giratie (0/sec) si cand se stabilizeaza aceasta viteza este inregistrata. Se bandeaza carma cu inca 50 si se asteapta din nou stabilizarea vitezei de giratie. Se noteaza aceasta viteza si se bandeaza din nou carma cu 50. Procedura se repeta pentru intreg domeniu 00 200 in tribord, se revine in 0 si se repeta procedura in babord 00 200 si inapoi in 0. Se construieste o diagrama a vitezei unghiulare de giratie in functie de unghiul de carma. Daca nava este stabila, fiecarui unghi de carma ii corespunde o viteza de giratie, iar la un unghi nul de bandare, viteza unghiulara este zero. La navele stabile directional se

Figura 13.3 Manevra de spiala

(a) spirala directa (Dieudonn); S tribord; P babord; Rudder angle unghi de carma;

Rate of turn viteza unghiulara de giratie. (b) spirala inversa (Bech) efectueaza proba de spirala directa (a) Dieudonn. La navele instabile stabilite prin proba de pull-out (iesirea din giratie) este de preferata spirala inversa (b) (Bech) la care se pleaca de la o viteza unghiulara de giratie stabilizata si se determina unghiul de bandare corespunzator. Domeniul de instabilitate este cuprins de obicei intre unghiul de bandare a carmei intre -50 si +50. Nava face salturi bruste de exemplu de la 50 babord la 50 tribord fara ca timonierul sa poata interveni

Manevra de iesire din giratie (pull-out). Furnizeaza informatii despre stabilitatea de drum a navei. Carma este bandata la un unghi oarecare (deobicei 150-200). Se asteapta pana cand viteza unghiulara de giratie se stabilizeaza, apoi se aduce carma la 00. Se inregistreaza variatia vitezei unghiulare de giratie in functie de timp. Daca nava eate instabila, viteza unghiulara de giratie nu va reveni la zero. Proba se repeta si in bordul celalalt.13.4 DISPOZITIVE PRNTRU MANEVRA NAVEI.

Tipuri de carme. Carma este cel mai cunoscut dispozitiv care asigura manevra navei. In acest capitol ne propunem sa trecem in revista, pe scurt, cele mai comune tipuri. Carme conventionale . Carmele sunt profilate pentru a asigura curgerea in jurul lor si pentru a asigura un raport optim intre forta portanta si rezistenta. Profilul, in general, este simetric. O prima clasificare se poate face dupa compensarea (balansarea) carmei (degree of balance): carme compensate, semicompensate si necompensate. O carma compensata are nevoie de un moment mai mic furnizat de masina de carma. Un alt criteriu de clasificare este dupa modul de prindere de corpul navei: carme suspendate (spade rudder) specifice navelor militare, carme semisuspendate (semispade or Mariner type) si carme sprijinite inferior (simplex) de etamboul carmei (rudder post). Diferite tipuri de carme sunt aratate in figurile 13.4 la 13.5:

Figura 13.4 Carma balansata de tip Simplex

Figura 13.4 a Detalii de constructie pentru o carma tip

Simplex

Figura 13.5 Carma suspendata, compensata.

Figura 13.6 Carma semisuspendata (Mariner)

Figura 13.5 b Carma suspendata

Figura 13.6 a Carma semisuspendata

1. Carme speciale. 1. Carme cu volet (flap rudder) Figura 13.7. La aceste carme este prevazut un volet profilat la bordul de fuga, care cu ajutorul unui mecanism simplu este bandat cu un unghi dublu fata de unghiul de bandare al carmei. La unghiul maxim de bandare al carmei, voletul are un unghi de circa 900 iar jetul de apa de la elice este deviat transversal. Avantajele carmelor cu volet sunt:

asigura o manevrabilitate superioara fata de carmele obisnuite; corectia drumului se poate efectua cu unghiuri mult mai mici de bandare si ca urmare cu pierderi mai mici de viteza si cu consum redus de combustibil. Dezavantaje:

pretul;

fortele dezvoltate pe carma sunt mai mari si axul carmei este mai masiv;

fiabilitate mai redusa.

( a )

Figura 13.7a Carme cu volet la o nava tip feri

Figura 13.7 Carma cu volet.

1.Pana carmei (rudder blade); 2. Axul carmei (rudder stock); 3. Volet (flap)

4. Axul balamalei (hinge line); 5. Masina carmei (steering gear); 6. Postament;

7. Etansare si lagar; 8. Domul carmei; 9. Lagar; 10. Actuatorul voletului

2. Carme active . Acest tip de carme (deobicei suspendate) au prevazut pe pana carmei un bulb profilat hidrodinamic in

care este montat un motor electric care actioneaza o mica elice. Carma ramane activa chiar cand motorul principal este oprit.3. Carma semicirculara articulata.(kitchen rudder). Acest tip de carma este compus din doua tuburi semicirculare care inconjoara elicea si care se pot roti in jurul unui ax vertical (figura 13.8). Pentru mersul inainte cele doua jumatati de cilindru sunt deschise permitand circulatia apei prova pupa. Pentru giratie ambii semicilindri se rotesc impreuna deviind curentul de apa in directia dorita. Pentru marsul inapoi circulatia apei este blocata spre inainte si jetul este deviat cu 1800.

Figura 13.8 Carma semicirculara articulata

Vedere din pupa (end elevation); Vedere laterala (side elevation); Mars inainte (ahead);

Giratie in babord (turning to port); Mars inapoi (astern). 4. Carme coada de peste. ( Fish tail rudder) Figura 13.9. Se utilizeaza in special la nave mici cu viteze sub 14 noduri si in navigatia pe ape cu adancime redusa. Caracteristicele lor se situeaza intre caracteristicile carmelor obisnuite si carmele cu volet (fara a avea complicatiile tehnologice a acestora din urma). 5. Elice cu ax vertical. Acest propulsor este compus dintr-un disc orizontal pe care sunt montate o serie de pale vericale cu profil aerodinamic. Cand discul se roteste, palele verticale isi pot regla unghiul de atac si astfel se naste o impingere. Pentru marsul normal, palele sunt reglate astfel incat impingerea sa fie directionata spre pupa navei. Cand se doreste schimbarea directiei, palele sunt orientate astfel incat impingerea sa faca un unghi cu directia de mars. Se pot obtine impingeri transversale chiar la viteze mici ale navei (nava intoarce pe loc)

6. Carme cicloidale Au fost dezvoltate de Voight Schneider ca dezvoltare a propulsoarelor cu ax vertical. Au numai doua pale verticale mai lungi decat propulsoarele semilare si au doua moduri de operare:

Figura 13.9 Profil coada de peste

a. Pasive. In acest mod rotorul nu se roteste continuu. Se roteste pana la anumite unghiuri, astfel incat palele incastrate in rotor se comporta ca niste carme conventionale..

b. Active. In acest mod carma se comporta ca o elice cu ax vertical dezvoltand impingeri controlabile ca marime si directie (de la 00 la 3600).

Figura 13.10 Carme cu ax vertical . Constructia.

Actionare motor (mator drive); Disc rotire pale vericale (floating disc); Pala (blade)

7. Dispozitive cu impingere transversala. Sunt de doua tipuri: - propulsoare transversale in tunel care dupa locul de amplasare pot fi in prova bowthrustere sau in pupa

sternthrustere.Sunt utilizate la navele care trebuie pozitionate exact cum sunt navele care deservesc platformele de foraj sau alte constructii offshore. Eficienta lor scade cu viteza de deplasare a navei astfel incat cand nava se deplaseaza

Figura 13.11. Carme cu ax vertical . Operare.

1. Impingere nula; 2. Impigerea la mars inainte; 3. Giratie in babord; 4. Impingere transversala; 5. Impigerea la mars inapoi.

cu o viteza peste 3 noduri, propulsoarele transversale devin ineficiente. - Coloane azimutale. Se utilizeaza la nave mari de genul navelor de pasageri. Directia impingerii poate fi conmtrolata in

orice moment prin rotirea coloanei propulsoare. Forte si momente pe carmeForte pe carma. Forta F care ia nastere pe pana carmei depinde de sectiune transversala a carmei (profilul carmei), de aria A a carmei, de viteza V a carmei in apa si de unghiul de bandare al carmei R: F = const.(AV2f(R). f(R) creste aproape linear cu R pana la unghiul de stagnare care deobicei are valoarea de 350 dupa care scade. Formule aproximative:F=577 AV2 sin R. Rezultatul se obtine in newtoni. La aceasta formula se fac corectii functie de curent. La carmele aflate in curentul elicei V se multiplica cu 1,3 si cu 1,2 la carma aflata la mijlocul navei intre cele doua elice. Allte formulari bazate pe viteza reala a nevei sunt:

F = 21,1AV2 R in newtoni pentru marsul inainte;

F = 19,1AV2 R in newtoni pentru marsul inapoi; Formulele sunt valabile pentru navele cu doua linii de axe si carmele amplasate dupa elice. F = 18 AV2 R in newtoni. Nava cu o linie de axe si carma in curentul elicei. Momente pe carma. Pentru a calcula momentul necesar bandarii carmei, trebuie sa gasim punctul de aplicatie unde actioneaza

forta pe pana carmei numit centru de presiune. Pentru placa rectangulara de latime B cu un unghi de atac , centrul de

presiune se poate calcula cu formula (0,195 + 0,305 sin ) B inapoi de muchia de atac. Gawn a propus pentru carmele obisnuite, dreptunghiulare un centru de presiune aflat la K x (lungimea corzii) de muchia de atac unde K = 0,35 pentru carmele aflate dupa derivor si K= 0,31 pentru carmele in apa libera.

13.5 CONDUCEREA NAVEI Manevrarea navei la viteze mici. La viteze mici fortele si momentele hidrodinamice pe carma sunt mici deoarece sunt proportionale cu patratul vitezelor. Comandantul navei trebuie sa utilizeze alte mijloace pentru a manevra nava:1. La navele cu doua linii de axe, sa inverseze sensurile astfel incat una din elice sa impinga nava inainte iar cealalalta inapoi.2. Cand pleaca sau vine la cheu se poate utiliza o parama la pupa sau la prova care sa constituie punct de pivotare in timp ce se deplaseaza inainte sau inapoi cu ajutorul elicei.3. Utilizarea asa numitului efect de zbaturi (paddle wheel effect) care este o forta transversala dezvoltata de curentul neaxial prin elice. Forta actioneaza in asa fel incat pupa este deplasata in directia in care elicea se comporta ca un zbat pe o suprafata dura. La navele cu doua elice efectele sunt indreptate spre afara, cand ambele elice sunt puse sa impinga spre inainte sau inapoi. Mergand in lungul unei estacade, o scurta plesnitura inapoi la unul din axe poate arunca sau indeparta pupa de estacada depinzand de linia de axe utilizata.4. Utilizand unul din dispozitivele de guvernare aminte mai sus (exemplu - propulsoarele transversale)

Broaching. Pierderea posibilitatii de a guverna nava. O nava va suferi fenomenul cand se deplaseaza cu aceiasi viteza ca a valurilor de urmarire (sau din sfert), caz in care valurile depasesc nava foarte lent. Cand valurile sunt relativ lungi si abrupte, nava poate suferi o instabilitate la rotire (yaw) care este pronuntata cand centru de greutate se afla pe panta descendenta a valului spre golul de val. Spre golul de val, fortele din val tind sa roteasca nava transversal pe val. Nava devine necontrolabila si sub actiunea valurilor travers isi pierde stabilitatea si se rastoarna. Acest fenomen este cunoscut de foarte mult timp si reprezinta un risc major in special pentru navele mici. Fenomenul nu a putut fi modelat analitic din cauza inaltului grad de neliniaritate . Interactiunea intre nave. Nava creiaza in jurul ei un camp de presini cand se deplaseaza prin apa cu cresterea presiunii in prova si pupa si cu o zona de suctiune in zona centrala. Cand doua nave naviga una langa alta, iar una depaseste pe celalta, se produce o interactiune intre ele. Tot la fel cand nava naviga langa un perete ca de exemplu o estacada sua peretii unui canal ingust. In ape cu adincime redusa, nava interactioneaza cu fundul apei si se produce o afundare a pupei navei, fenomen cunoscut sub numele de squat . In ape limitate se produce fenomenul de blocaj (blockage) determinat de raportul dintre sectiunea transversala a navei si a senalului navigabil. In special squatul trebuie calculat si afisat in posterul din timonerie conform IMO.13.6 STABILITATEA DINAMICA SI CONTROLUL SUBMARNELOR Generalitati. Submarinele moderne pot naviga cu viteze mari dar uneori misiunea lor este sa se deplaseze foarte incet. Aceste doua regimuri de navigatie pune probleme diferite in ceeace priveste stabilitate dinamica si controlul lor in plan vertical. Stabilitatea statica domina performantele submarinelor la viteze mici dar are o influenta neglijabila la viteze mari. Pentru miscarile in plan orizontal, problemele sunt similare cu cele de la navele de suprafata cu exceptia actiunii suprafetei libere. La adancimea de periscop, influenta suprafetei libere devine importanta, dar in principal numai la deplasarile in plan vertical. Conventional, submarinele utilizeaza termeni ca unghi de inclinare longitudinala (pitch angle) in jurul unei axe orizontale transversale iar termenul de asieta (trim) este folosit pentru a defini starea de echilibru in imersiune. Problema este asemanatoare cu stabilitatea de directie la navele de suprafata, dar cu conditia sa tinem seama ca:

1. Un submarin este pozitiv stabil in ceece priveste unghiul de inclinare longitudinala, astfel incat daca acest unghi este modificat, nava revine la starea initiala cand perturbatia inceteaza.2. Submarinul este instabil la schimbarea adancimii datorita compresibilitatii corpului.

3. Nu este posibila pastrarea unui echilibru precis intre greutate si flotabilitate cand consumabilele sunt utilizate.

Ultimele doua conditii impun existenta unor suprafete de control capabile sa dezvolte forte verticale care sa echilibreze fortele si momentele perturbatoare din planul vertical. De aceea submarinele au doua seturi de suprafete de control, hydroplane (carme), una in prova si alta in pupa. Traiectoria stabilizata in plan vertical nu poate fi un cerc, cu exceptia cazului cand BG este nul (figura 13.12). Exista un punct pe lungime in care aplicand o forta verticala se schimba numai adancimea de imersiune, unghiul de inclinare longitudinala ramane neschimbat. Acest punct este numit punct neutru (neutral point). Punctul neutru este definit la Mw/Zw prova de centru de greutate. Mw si Zw reprezinta ratele la care forta si momentul hidrodinamic (M) si (Z) variaza cu viteza verical V. Al doilea punct numit punct critic (critical point) este distantat la mgBG/VZw , pupa fata de punctul neutru. O forta verticala aplicata in punctul critic nu va modifica adancimea de imersiune dar va afecta unghiul de inclinare longitudinala. O forta verticala in jos, aplicata in fata punctului neutru va conduce la cresterea imersiunii. O forta verticala in jos in pupa punctului neutru va conduce la reducerea imersiunii.

Scaderea vitezei conduce la deplasarea punctului critic spre pupa. La anumite viteze de circa doua sau trei noduri, punctul critic va fi amplasat in afara pozitiei hidroplanului pupa. Viteza aceasta se numeste viteza critica.

13.7 MODIFICAREA PERFORMANTELOR DE MANEVRABILITATE.

Este greu de indicat anumite reguli care sa permita obtinerea unor performante de manevrabilitate deosebite din faza de proiectare, deoarece experienta acumulata de la un proiect nu se poate aplica la alt proiect cu acelasi succes. In mare ne putem astepta ca:

1. Inclinarea pupei (apuparea) sa duca la imbunatatirea stabilitatii directionale si sa mareasca cercul de giratie;

2. O carma mai mare poate imbunatati stabilitatea de drum si giratia.

3. Micsorarea pescajului poate mari viteza unghiulara de giratie si sa imbunatateasca vstabilitatea de drum. Aceasta deoarece carma devine mai dominanta in raport cu partea imersa a corpului navei.

4. Un raport lungime pe latime mai mare conduce la o nava mai stabila si cu o stabilitate de drum mai mare.5. Modificarea inaltimii metacentrice afecteaza inclinarea navei in giratie dar are un efect neglijabil asupra vitezei de giratie sia stabilitatii de drum.

6. La navele cu deplasament (nave de suprafata) la un unghi de carma dat, cercul de giratie creste in diametru cu cresterea corespunzatoare a vitezei unghiulare de giratie cand viteza de deplasare a navei creste. Pentru submarine cercul de giratie nu este influentat de viteza.

7. Un derivor (skeg ) mare in pupa mareste stabilitatea de drum si cercul de giratie8. Decuparea accentuata a profilului navei in prova poate mari stabilitatea de drum a navei.

Figura 13.12 Punctul neutru si critic la un submarin

13.7 - VEHICOLE SUBACVATICE In afara submarinelor militare care sunt relativ mari, exista o serie de vehicole submarine cum sunt:

1. Vehicole submarine de marime medie si adancimi moderate destinate turismului subacvatic. In general posibilitatile lor de manevra sunt similare cu cele ale submarinelor, dar structura lor de rezistenta este mai redusa.2. Vehicole mici comandate capabile sa lucreze la adancimi mari cum a fost vehicolul care a descoperit epava Titanicului. Au cabine sferice pentru echipaj, lumini, camere de luat vederi, manipulatoare etc.

3. Vehicole mici operate de la distanta de pe o nava de baza (mama). Folosite in general in exploatariel offshore.

13.8 REZUMAT S-au prezentat notiunile de baza ale stabilitatii de drum si ale manevrarii navei.

S-au prezentat marimile si parametrii care definesc manevrabilitatea navei.

S-au prezentat diferite tipuri de dispozitive de manevra utilizate de navele moderne.

S-au prezentat cateva metode de conducere a navei mai ales in situatii diferite.

S-au prezentat notiuni de manevrabilitate a navelor submarine.

S-au prezentat diferite recomandari de optimizare a caracteristicilor de manevrabilitate pe care proictantul sa le ia in considerare inca din faza de proiectare.

13.9 - SUBIECTE POSIBILE PENTRU EXAMEN SI DISCUTII

Ce se intelege prin stabilitate de drum si manevrabilitate? Care sunt manevrele standard folosite pentru aprecierea stabilitatii de drum si a manevrabilitatii?

Descrieti si schitati cateva tipuri de carme.

14. TIPURI DE NAVE14.1 GENERALITATI

Tipurile diferentiate de nave cu caracteristici diferite au fost proiectate si construite pentru a satisface crintele specifice ale armatorilor. Dar si in acest caz este greu de definit o nava cu caracteristici specifice unui tip anumit de nava deoarece: Numarul de variante a unui anumit tip de baza a crescut considerabil in ultimii ani.

Marirea continua a dimensiunilor unui anumit tip de nave nu mai reprezinta o tendinta dominanta pentru ultimele tehnologii. Consideratii de natura economica pot conduce la orientari spre nave de dimensiuni mici si medii, dar cu facilitati deosebite. De exemplu navele de croaziera de dimensiuni medii pot vizita mai multe porturi si insule cu potential turistic deosebite. Goana dupa resurse a dus la dezvoltarea unor tipuri de nave adaptate zonelor ostile cum sunt zonele din Oceanul Artic, zona din Pacific cuprinsa intre Alaska si Sahalin sau a marilor inchise greu accesibile cum este Marea Caspica. Au aparut tendinte de utilizarea unor sisteme de propulsie noi, economice si cu randamente mari, siateme de guvernare performante, sisteme de transfer ale marfii etc. Aceste tendinte au fost sustinute de tehnologii si echipamente noi bazate pe practica si experienta acumulata, de cercetari si idei noi si de efort financiar corespunzator. Modificarea regulilor si regulamentelor nationale si internationale in special acelea asociate cu siguranta si evaluarea riscurilor a condus la schimbarea filozofiilor de proiectare. Exemplu, petrolierele si vrachierele cu bordaj dublu.

Criteriile economice si tehnologice. Criteriile economice intra in competitie tot mai acut cu dezvoltarea tehnologiilor. De exemplu o viteza mare pentru navele de pasageri care traverseaza oceanul nu mai este de dorit ca alta data (Pamblica Albastra), desi tehnologiile pentru constructia unor sisteme de propulsie cu puteri foarte mari a devenit accesibila comercial. Propulsia nucleara nu mai este dorita pentru navele comerciala. Tancurile petroliere de peste 400.000 tdw nu mai constituie atractia marilor constructori de nave. Se extind tendintele de standardizare si tipizare, ceace conduce la economii in exploatare si intretinere, in uniformizarea componentelor, tubulaturilor si fitingurilor si pana la urma la reducerea costurilor de constructie. Datorita mijloacelor de protectie superioare (vopsele) a crescut perioada de viata a navelor si ca urmare un numar tot mai mare de nave sufera conversii in alte tipuri corespunzatoare cererilor actuale. Istoricul navelor moderne.1. Perioada cuprinsa intre anii 1800 si cel de-al doilea razboi mondial a fost dominata de dezvoltarea navelor de linie, care efectuau servicii regulate intre diferite zone. Acest tip de nave au aparut si dezvoltat ca rezultat al transportului de marfuri si pasageri intre Europa si coloniile din Est si Vest si a cresterii numarului de emigranti spre cele doua Americi si in special spre America de Nord. Constructia navalor s-a modificat lent dar constant pentru a facilita utilizarea noilor tehnologii. In aceasta perioada modificarile principale au fost determinate de: Schimbarea materialelor de constructie: lemnul a fost inlocuit cu fierul si apoi cu otelul.

Marile veliere au fost inlocuite de navele cu masini cu aburi si apoi cu motoare cu ardere interna (diesel). Au aparut tipuri noi de nave cum sunt tancurile petroliere ca urmare a comertului cu petrol brut si navele frgorifice ca urmare a dezvoltarii comertului cu produse alimentare (carne, fructe proaspete, etc)

Cresterea graduala a vitezei, marimii si sigurantei. In general nave mari, multifunctionale din aceasta perioada au fost utilizate pana in anii 1970. Transportul pasagerilor, marfurilor generale, petrolului, marfii refrigerate, animalelor si marfurilor in vrac se efectua cu una si aceiasi nava de tip comun. Astazi chiar si cele mai universale si multifunctionale nave nu au acelasi grad de versalitate.

2. Perioda de dupa cel de-al 2-lea razboi mondial. Comertul global s-a dezvoltat continuu si o data cu el si comertul pe mare,ca urmare a avantajelor economice si a legaturilor intercontinentale usor accesibile si rapide. Tendinta initiala a fost materializata prin constructia unor nave din ce in ce mai mari si mai rapide. O serie de nave mici au fost scoase din serviciu. Modernizarea santierelor navale si a navigatiei a condus la pierderea a multor locuri de munca in sector (atat la constructii cat si la exploatare). Dupa 1970 din ce in ce mai multe nave de tip universal au fost inlocuite de nave specializate sa care numai un anumit tip de nave. Acest proces a inceput de fapt la o scara mica inca din 1900. Noile tipuri de nave au fost reprezentate de tancurile petroliere, tancurile de produse petroliere rafinate, tancurile de produse chimice, tancurile de gaze lichefiate, tancurile de bitum, navele portcontainer, navele pentru transportul marfurilor grele si agabaritice, navele pentru transportul animalelor vii, navele frigorifice etc. Pasagerele de linie au fost inlocuite aproape complet de liniile aeriene, mult mai rapide si cu destinatii in orase mari, indepartate de tarmurile marii si oceanelor. Totusi dupa anii 1990 au aparut nave de pasageri mari specializate in croaziere de lux in zonele deosebite, luxuriante ale lumii. In figurile prezentate in continuare s-au dat cateva exemple de nave tipice in conformitate cu istoricul de mai sus.

Figura 14.1 Nava de pasageri clasica.

Figura 14.2 Gottica, nava veche pentru marfa si pasageri

14.2 CLASIFICARE FUNCTIE DE TIPURILE NAVELOR. Aceasta clasificare nu este stricta, o nava putand fi plasata in mai mult de o singura categorie. In acelasi timp datorita dezvoltarii rapide a tehnologiilor si cerintelor de noi nave specializate, unele tipuri de nave pot fi omise in aceasta clasificare.1. Nave pentru transportul marfurilor si pasagerilor.a. Marfuri in pachete si unitare

Nave portcontainer. Nave pentru marfuri grele si agabaritice. Nave multifunctionale (marfuri generale). Nave pentru animale vii.b. Nave frigorifice Nave tip LPG/LNG Nave frigorifice conventionale.

Nave de pescuit

c. Nave pentru transportul marfurilor in vrac

Tancuri petroliere Tancuri produse petroliere Tancuri produse chimice Vrachiere (bulkcariere)d. Nave roll-on/roll of

Nave de marfuri tip ro-ro Nave tip feri pentru masini, trenuri si pasagerie. Nave de pasageri si recreere

Nave de croaziera. Linere Iahturi cu vele si/sau motor.2. Alte tipuri de nave.f. Nave de pescuit

Traulere

Alte tipuri de nave de pescuit

g. Nave pentru servici Remorchere maritime

Remorchere portuare

Spargatoare de gheata

Pilotine

Nave pentru paza coastei

Nave de cercetari

h. Nave de salvare - Remorchere

- Nave pentru scafandrii - Barje

i Nave pentru constructii si infrastructura

- Dragi

- Cabliere

j Nave militare

- Portavioane si portelicoptere

- Crucisatoare

- Distrugatoare

- Fregate

- Submarine

- Puitoare de mine si dragoare

- Nave de desant LPD, nave de patrulare etc.

k Offshore

Nave seismice

Platforme de foraj/Platforme autoridicatoare

Nave de foraj

Platforme de foraj semisubmersibile

Nave de procesare, stocaj si transfer - FSO/FPSO

Tancuri naveta Nave de aprovizionare

Nave de constructii.

14.3 CONCLUZII S-a prezentate un istoric al dezvoltarii tipurilor de nave in functie de cerinte, dezvoltarea pietelor si dezvoltarea tehnologiilor. S-a prezentat o clasificare a navelor in tipuri, functie de destinatia lor.