Guvernarea navei

7/25/2019 Guvernarea navei

1/20

CAPITOLUL 3

GUVERNAREA NAVEI

3.1. INTRODUCERE

3.1.1. Descrierea noiunilor de manera!ili"a"e #i s"a!ili"a"e dedrum

n cadrul procesului complex de exploatare, nava trebuie s realizeze numeroase

schimbri de drum, determinate de ruta de navigaie, direcia de aciune a vntului,direcia de propagare a valurilor, configuraia acvatoriilor porturilor n care seefectueaz manevrele de acostare i plecare de la cheu.

Ca urmare, pentru efectuarea n siguran a navigaiei, orice nav trebuie s aibdou caliti nautice dinamice i anume stabilitatea de drum i manevrabilitatea.

rin s"a!ili"a"e de drumse nelege acea proprietate a navei aflat n micare, dea se menine timp ndelungat pe o anumit direcie, indiferent de factorii externi careacioneaz asupra ei.

$anera!ili"a"ea este acea proprietate a navei aflat n micare, de a puteaefectua schimbri rapide de direcie cu a!utorul instalaiei de guvernare.

Cele dou proprieti prezentate mai sus, sunt oarecum contradictorii, ns

mbinarea lor d o proprietate mai cuprinztoare a unei nave i anume guvernabilitateaei, care exprim capacitatea navei de a se deplasa pe o traiectorie impus.

"uvernabilitatea navei n general, depinde de o serie ntreag de factori, dintrecare cei mai importani sunt#

mi!loacele de guvernare folosite$ formele geometrice ale carenei$ rapoartele ntre dimensiunile principale$ numrul, poziia i sensul de rotaie al propulsoarelor$ condiiile hidrometeorologice n care se navig %mare linitit, valuri, vnt&.'intre factorii menionai, rolul determinant l au mi!loacele de guvernare, care se

mpart n mi!loace de guvernare principale i mi!loace de guvernare auxiliare.(i!loacele de guvernare principale, cu care este dotat obligatoriu orice nav,

sunt destinate n principal pentru asigurarea guvernabilitii navei, atunci cnd aceastase afl n micare.

(i!loacele de guvernare auxiliare se caracterizeaz prin faptul c pentrufuncionarea lor nu este necesar cuplarea motoarelor principale ale navei i suntdestinate pentru guvernarea navei la viteze mici sau atunci cnd nava nu se deplaseaz.'in acest motiv, eficiena lor crete odat cu micorarea vitezei de deplasare a navei.

(i!loacele de guvernare principale se mpart n# instalaii principale de guvernare cu crme clasice, care folosesc ca organ de

lucru crma clasic$

))


2/20

instalaii principale de guvernare crm*propulsor, care pot folosi ca organ delucru elicele propriu*zise ale navei amplasate n duze orientabile, propulsoarele cuaripioare, etc.

(i!loacele de guvernare auxiliare folosite la deplasarea navei cu viteze mici,cuprind#

instalaii cu crme active$ instalaii crm*propulsor.

"uvernabilitatea navei n prezena vntului, este caracterizat prin capacitateanavei de a se deplasa ntr*o direcie dat, de a se menine pe loc sau de a*i modificadirecia n funcie de necesiti.

"uvernabilitatea navei n prezena valurilor, este caracterizat de stabilitatea dedrum pe timpul aciunii exercitate de ctre valuri asupra navei.

3.1.%. $anere s"andard #i indica"ori &en"ru ealuareamanera!ili"'ii

+vnd n vedere c manevrabilitatea navei are implicaii deosebite n evitareaunor accidente pe mare cum ar fi coliziunile, eurile, etc., importana acestei calitinautice a fost revizuit.

lecndu*se de la ideea c manevrabilitatea navei poate fi evaluat cu a!utorulunor caracteristici determinate n condiiile unor probe standard, legislaia internaionaln domeniu, a admis ca manevre standard pentru evaluarea manevrabilitii,urmtoarele#

executarea micrii de giraie att n tribord ct i n babord, cu un unghi decrm de )-, la viteza maxim de probe %o vitez mai mare de -/ din vitezamaxim contractual&, pesca! maxim, asiet dreapt i ap calm$

probe de zig*zag 0--*0--, probe la care crma se bandeaz succesiv la 0--ntr*unbord i n cellalt, la schimbarea unghiului de drum cu 0--fa de direcia iniial$

probe de zig*zag 1--*1--, numit i proba de zig*zag modificat$proba de oprire activ %frnat&, n care se determin distana parcurs de nav,

din momentul inversrii sensului de mar pn la oprirea navei.erformanele de manevrabilitate standard propuse de 2.(.3., sunt

urmtoarele# diametrul tactic de giraie 't,- 4$ naintarea %avansul& l05, 4$ distana real parcurs pn la oprire, maximum 0 4.

6tabilitatea de drum %direcional&, poate fi evaluat cu criteriul lui +b7o8itz#9 r " - 9 r -C : ; %< * (= > & * < %; * (> & ? - , pentru o nav direcional stabil.

;9,


3/20

petroliere#o B : 0 @ 1$ D : 0, @ 5 @ pentru pesca! maxim$o B : -,E @ 0,$ D : -, @ ), @ pentru pesca! de balast$

cargouri#o B : 0,- @ 1,1$ D : 0,) @ ),E @ pentru pesca! maxim$o B : -,F @ 0, @ pentru pesca! de balast$

nave costiere#o B : 0,5 @ 0,F$ D : 0,) @ 0,G$

nave de pescuit#o B : 0,- @ 0,F$ D : -,E @ 0, ).

3.%. GIRA(IA NAVEI )I PARA$ETRII TRAIECTORIEI DEGIRA(IE

rin giraia navei se nelege deplasarea acesteia dup o traiectorie curb, subaciunea mi!loacelor de guvernare.

6tudiul teoretic al micrii de giraie a navei, se face avnd n vedere traiectoriadescris de centrul de greutate al navei.

entru a descrie micarea de giraie a navei, considerm o nav dotat cu instalaiede guvernare cu crm clasic. (icarea de giraie a acesteia ncepe n momentul ncare se iniiaz bandarea crmei de la poziia zero, la un anumit unghi de band dorit.'e altfel, micarea de giraie a unei nave, cuprinde trei faze distincte i anume faza demanevr, faza de evoluie i faza de giraie stabilizat.

Haza de manevr corespunde duratei de comutare a crmei la unghiul de banddorit. 2niial, crma nefiind bandat, nava se deplaseaz rectiliniu cu viteza v, subaciunea a dou fore, mpingerea elicei D i rezistena total la naintare ID.

Haza de evoluie ncepe n momentul n care momentul de giraie devine egal cumomentul rezultant al forelor de rezisten i de inerie i se termin odat custabilizarea micrii navei pe o traiectorie circular.

n timpul fazei de evoluie, asupra navei acioneaz urmtoarele categorii de fore#forele hidrodinamice#

* rezis tena tota l la naintare ID$* fore le de rezis ten transversale$* fore le exercita te pe pana crmei$

fora de inerie a navei i apei antrenate n micare odat cu nava$fora centrifug a navei i apei antrenate n micare odat cu nava$fora de mpingere a elicei.

e ntreaga durat a fazei de evoluie, forele ce acioneaz asupra navei variaz,iar descrierea matematic a traiectoriei curbilinii a navei este dificil.

4a sfritul fazei de evoluie se a!unge la o stare de echilibru caracterizat prinacceleraii rectilinii i unghiulare nule, traiectoria centrului de greutate al naveidevenind circular.

Haza de giraie stabilizat ncepe n momentul n care micarea navei sedesfoar pe o traiectorie circular i dureaz atta timp ct crma rmne bandat cu

unghiul respectiv.

)


4/20

n primele dou faze ale giraiei traiectoria centrului de greutate al navei estereprezentat de o curb cu curbur variabil, pe cnd n faza giraiei stabilizate, aceasttraiectorie este un cerc.

Horma tipic a curbei de giraie a unei nave este reprezentat n figura ).0.

*i+. 3.1nceputul giraiei l reprezint punctul aflat pe direcia iniial de deplasare a

navei, care coincide cu centrul de greutate al navei n momentul n care ncepe bandareacrmei.

Caracterizarea micrii de giraie a unei nave se face cu a!utorul urmtorilorparametri#

diametrul de giraie 'g, reprezint diametrul traiectoriei circulare descrise decentrul de greutate al navei, n timpul giraiei stabilizate. 9aloarea diametrului de giraiedepinde n special de valoarea unghiului de band al crmei %scade cnd unghiul de

band crete& i ntr*o msur mai mic de viteza navei%creterea vitezei navei,determin creterea diametrului de giraie&.

diametrul tactic de giraie 't, reprezint distana dintre planul diametral alnavei la nceputul perioadei de giraie i poziia acestuia dup schimbarea direciei

iniiale a navei cu 0E--. Jxperimental s*a constatat c t g' : %-, * 0,1&' , dar

determinarea lui practic pentru fiecare nav n parte se face n poligonul de testare amanevrabilitii$

naintarea sau avansul 0l , reprezint distana parcurs de centrul de greutate alnavei n sensul de naintare iniial, de la punctul de ncepere a giraiei pn n punctul

corespunztor modificrii direciei iniiale a navei cu --

. Jxperimental s*a constatat cnaintarea 0 gl : %-,G * 0,1&' $

transferul direct 1l , reprezint deplasarea lateral a centrului de greutate alnavei, din momentul nceperii giraiei pn n momentul n care direcia iniial a navei

s*a modificat cu --. Jxperimental s*a constatat c 1 gl : %-, * -,G&' $

transferul invers )l , reprezint deplasarea lateral a centrului de greutate alnavei n primele momente ale giraiei, deplasare care are loc spre bordul opus bandriicrmei, aproximativ %- @ -,0&'g.

Doi parametrii definii mai sus, se pot obine cu a!utorul curbei de giraie, care sepoate determina att analitic ct i experimental.

arametrii micrii de giraie ai unei nave sunt influenai de caracteristicileconstructive ale acesteia i de condiiile de exploatare. +stfel, diametrul de giraie scade

)G


5/20

la aprovarea navei, crete la apuparea acesteia, se dubleaz la mers napoi, scade odatcu creterea pesca!ului mediu al navei.

n cazul n care nava se afl n perioada de giraie stabilizat, vezi figura ).1,fiecare punct de pe lungimea ei, descrie o anumit circumferin. Dotalitatea acestorcircumferine au un centru comun K3L, care se numete centrul de giraie al navei.

*i+. 3.%>nghiul format ntre planul diametral al navei i vectorul vitez rectilinie

instantanee al centrului de greutate al navei se numete unghi de deriv i se noteaz cu.

6e consider c unghiul de deriv este pozitiv cnd vectorul vitez este ndreptatn afara cercului de giraie negativ cnd este ndreptat n partea opus.

9iteza unghiular a tuturor punctelor navei este aceeai i este constant n timp,n timp ce viteza liniar depinde de distana la care se afl punctul respectiv fa decentrul de giraie. 'istana respectiv se mai numete i raza de giraie a punctuluirespectiv.

+adar mrimile care caracterizeaz deplasarea navei n timpul micrii de giraiesunt unghiul de deriv , raza de giraie a centrului de greutate al navei R i vitezaliniar a centrului de greutate al navei v. n vorbirea curent, mrimile caracteristicedeplasrii centrului de greutate al navei n timpul micrii de giraie, sunt asimilate cuunghiul de deriv al navei, raza de giraie a navei i viteza navei pe timpul micrii degiraie.

>nghiul de deriv, raza de giraie i viteza liniar ale fiecrui punct de pe

lungimea navei, pot fi exprimate prin mrimile , I i v ale centrului de greutate alnavei prin urmtoarele relaii#

al : M arctg $Ia

%).0&

aI : Icos

cos alarctgR

+

$ %).1&

a av : vI NI : vcos

cos alarctgR

+

, %).)&

unde#

)F


6/20

a , aR i av @ reprezint unghiul de deriv, raza de giraie i respectiv vitezaliniar ale punctului a$

al @ reprezint distana punctului a fa de centrul de greutate al navei, fiindpozitiv nspre prova i negativ nspre pupa.

n cazul n care punctul ase afl ntre pupa i prova, iar mi!locul de guvernare l

reprezint crma clasic, raportul Rla

nu depete valorile -,1 * -,)-.Oinnd cont de acest lucru, n formulele de mai sus se poate aproxima

a aarctg l NI l NI i se obin urmtoarele expresii#

a : al

R+ $ %).5&

aI : Icos

cos% &al

R

+ $ %).&

av : vcos

cos al

R

+

. %).G&

e planul diametral al navei %sau pe prelungirea acestuia&, se gsete un punctnumit centru de rotaie, n care unghiul de deriv : -. oziia acestui punct

pe lungimea navei, este dat de relaia x-: I sin oziia centrului de rotaie, geometric, este dat de punctul de intersecie dintre

planul diametral al navei cu perpendiculara cobort pe acest plan din centrul de giraie,%fig. ).1&.

n cazul n care distana x-se va raporta la lungimea navei la linia de plutire DWLL

, se va obine - - 'P4 'P4x : x N4 :% IN4 & sin ,formul care caracterizeaz ndeprtarea relativ a centrului de rotaie fa de centrul degreutate al navei.

*i+. 3.3.

'ac unghiurile de deriv sunt mici %nu depesc -0 @ 1--&, ceea ce reprezint o

caracteristic pentru giraia navei cu crme clasice, se poate aproxima sin irezult# - 'P4x : %IN4 &

)E


7/20

+a cum rezult din calculele teoretice i din determinrile experimentale

efectuate asupra modelelor de nave, mrimea -x depinde ntr*o mic msur de raza de

giraie, iar pentru nave din clase diferite, la unghiuri de bandare a crmei mai mari de

1--, se gsete ntre limitele -x : -,) @ -,G-, ceea ce nseamn c centrul de rotaie se

gsete n regiunea extremitii prova a navei.n toate punctele care, fa de centrul de rotaie, se gsesc spre pupa navei,unghiurile de deriv sunt pozitive, iar curentul vine dinspre bordul exterior.

n punctele aflate spre prova navei, fa de centrul de rotaie, unghiurile de derivsunt negative, iar curentul vine dinspre bordul interior.

Iaza de giraie raportat la lungimea navei la linia de plutire 'P4IN4 , se numete

raz de giraie relativ i alturi de diametrul relativ de giraie g 'P4' N4 , sunt folosite

ca msur a capacitii de giraie a navei.

Dimpul necesar pentru rotirea navei cu )G--, se numete perioad de giraie gD i

se calculeaz cu formula#

gD : 1 INv . %).F&n acest caz, viteza unghiular de rotire a navei n micarea de giraie stabilizat se

poate exprima prin#

g: vNI : 1 N D . %).E&

n perioadele de efectuare a manevrei crmei i de evoluie a giraiei, elementeledeplasrii navei se modific n timp.

n concluzie, parametrii care caracterizeaz deplasarea navei %fig. ).)& pe otraiectorie curbilinie sunt#

unghiul de deriv , dintre planul diametral al navei i vectorul vitez rectilinieinstantanee a centrului de greutate al navei$ viteza liniar instantanee a centrului de greutate al navei v, care este tangentla traiectorie$ viteza unghiular instantanee de rotaie , caracteristic micrii de rotaie anavei n !urul axei verticale care trece prin centrul su de greutate$ unghiul traiectoriei , adic unghiul dintre planul diametral al navei,corespunztor unei poziii instantanee a acesteia i planul diametral corespunztor

poziiei iniiale a navei$ unghiul vitezei rectilinii C, dintre vectorul vitez rectilinie instantanee acentrului de greutate i planul diametral corespunztor poziiei iniiale a navei$

coordonatele centrului de greutate al navei,Q

0

Q

0 yix $ raza de giraie a centrului de greutate al navei R.n cazul n care nava se deplaseaz pe mare linitit, legtura cinematic ntre

mrimile definite mai sus se stabilete cu a!utorul urmtoarelor formule#d v d

dt R dt

= = + $ %).&

=c $ %).0-&

cv

dt

dxcos

Q

0= $ %).00&

cvdt

dy

sin

Q

0

= . %).01&

)


8/20

3.3.1. Ecuaiile di,ereniale ale mi#c'rii naei &e "raiec"orie- n"im&ul +iraiei

n cele ce urmeaz vom stabili forma ecuaiilor n cazul giraiei, innd cont deforele i momentele care acioneaz asupra corpului, determinate n subcapitolulanterior.

'eoarece giraia navei sub aciunea mi!loacelor de guvernare activ poate avea oraz orict de mic, aceasta nu prezint o importan deosebit pentru determinareacaracteristicilor de manevrabilitate a navei. "iraia navei sub aciunea instalaiilorclasice de guvernare se face pe o traiectorie precis determinat, a crei mrimereprezint un indicator obiectiv pentru manevrabilitate i, prin urmare, pentru

capacitatea de guvernare a navei respective.Jtapele pe care nava le parcurge la modificarea traiectoriei de mar printr*o giraiesunt urmtoarele#

a. presupunnd c traiectoria iniial este una rectilinie, se bandeaz crma cu unanumit unghi. n acest mod ia natere o fora hidrodinamic care are doucomponente# una orientat n sens opus deplasrii navei i una perpendicular

pe traiectorie %for transversal&$b. n primele momente dup orientarea crmei, sub aciunea forei transversale se

produce deriva %micarea lateral a navei&. Draiectoria centrului de greutate securbeaz, centrul de curbur se afl n partea opus direciei spre care a fostorientat crma. Curbura traiectoriei conduce la apariia unor fore centrifuge.

+ceast for face echilibrul forei transversale aprut datorit crmei, iarcuplul dat de aceste fore va fi echilibrat de momentul forelor de inerie alenavei.

c. deplasarea lateral %la travers& a navei conduce la apariia unghiului de deriv,i curentul de ap, care iniial se scurgea de*a lungul planului diametral, ncepes se loveasc de bordul exterior n raport cu direcia n care s*a efectuatorientarea crmei.

+cest fapt conduce la apariia unei fore laterale pe corpul navei, for ndreptatspre partea n care s*a executat orientarea crmei i al crei punct de aplicaie se aflspre prova centrului de greutate. 6ub aciunea momentului acestei fore laterale nceperotirea navei n !urul unei axe verticale. n aceast poziie, centrul de curbur se afl n

interiorul traiectoriei curbe, iar fora centrifug i modific direcia i acioneaz sprepartea opus rotirii navei.

n aceast faz, fora centrifug este echilibrat de forele laterale care acioneazasupra crmei i asupra corpului, iar momentul dat de aceste fore este echilibrat demomentul forelor de inerie.

e parcursul perioadei descrise, fora care acioneaz asupra crmei se micoreazca urmare a influenei exercitate de unghiul de deriv. 2ar fora care acioneaz asupracorpului navei crete ca urmare a creterii unghiului de deriv, iar punctul su deaplicaie se deplaseaz spre pupa. Iaza de curbur a traiectoriei se micoreaz treptat

pn cnd se stabilizeaz la valoarea razei de giraie stabilizate.d. giraia stabilizat ncepe cnd forele i momentele care acioneaz asupra

corpului navei i crmei acesteia se echilibreaz i devin constante n timp.

5-


9/20

Calculul elementelor din perioada de manevr i de evoluie pe traiectoriastabilizat se bazeaz pe ecuaiile difereniale pentru micarea navei n plan orizontal.

Jcuaiile de micare sunt stabilite fa de axele legate de nav. 3riginea sistemuluide coordonate se afl n planul cuplului maestru, la intersecia acestuia cu '#

=+

++=+++++

+++=++++

x

yyy

xxXx

Mdt

dwkI

NPRwvkvdt

dvkv

dt

dvkV

TNPRwvkVdt

dvkvdt

dvkV

hh

Hh

&0%

cos&0%cos&0%sin&0%

sin&0%sin&0%cos&0%

GG

001111

110000

%).50&n care#

,h hx yR R * forele hidrodinamice care acioneaz asupra corpului navei$

hh yx PP,

* forele hidrodinamice ce acioneaz asupra mi!loacelor deguvernare$

,x yN N * forele care apar datorit mi!loacelor de guvernare active$

xT * mpingerea elicei$

xM * momentele hidrodinamice ce apar pe corpul navei$n cazul cnd nava nu are mi!loace de guvernare activ, -== yx NN .

'eterminarea parametrilor micrii se poate face prin integrarea ecuaiilor %).50&cu a!utorul mi!loacelor electronice de calcul.

n scopul simplificrii calculelor se poate considera c n cazul unghiurilor micisin = iar 0cos =

4iniarizarea ecuaiilor conduce la determinarea elementelor giraiei care suntcaracteristice giraiei stabilizate. Jcuaiile liniarizate permit simplificarea calculelor i nunele cazuri ele pot fi folosite cu succes pentru evaluarea comparativ a influenei unormodificri ale formei corpului navei i ale suprafeei crmei asupra calitilor demanevrabilitate ale navei.

Iezolvarea ecuaiilor difereniale liniare permite stabilirea principalelor elementeale micrii navei i anume#

* unghiul de deriv, $

* viteza unghiular adimensional , cu condiia s se cunoasc legea devariaie a unghiului de bandare a crmei :f%t& sau :f%&.oziia navei n fiecare moment al micrii poate fi stabilit cu a!utorul unghiului

%relevmentului& , unghiul de orientare al vitezei v precum i coordonatele centruluide greutate Gx si Gy .

Ielevmentul se determin din ecuaia#

s

d

ds

d

dq

d

dp

d

d+=++ )01

1

)

)

1 %).0&

>nghiul de orientare a vitezei v se afl cu a!utorul expresiilor v = ,

iar coordonatele centrului de greutate al navei Gx si Gy se stabilesc cu a!utorulexpresiilor#

50


10/20

-

-

cos

sin

GG v

GvG

xx v d

L

yy v d

L

= =

= =

%).1&

unde#-

v

v

v =

3.3. $ANEVRA NAVEI CU IN/TALA(IE DE GUVERNARECU C0R$

3.2.1. Crma. Clasi,icarea crmelor

n principal, instalaiile de guvernare cu crm se compun din# crm * montat de obicei n pupa navei, n sia!ul elicei sau n afara acestuia$ mecanismul de acionare a crmei @ care poate fi de mai multe tipuri constructive,

care are ca scop poziionarea crmei la unghiul dorit$ elementul de comand @ timona.

+ciunea crmei se bazeaz pe faptul c fora hidrodinamic, care ia natere pe

pana acesteia, la un unghi de atac, se transmite corpului navei prin intermediulelementelor de legtur %axul crmei&.

Crma este compus din %fig. ).0G& 0* pana crmei ,de obicei, o construciemetalic care poate fi cu profil hidrodinamic sau plat i din 1 * axul crmei prinintermediul cruia se realizeaz bandarea crmei.

*i+. 3.14

51


11/20

Hora hidrodinamic care apare pe crm se datoreaz diferenelor de presiunedinamic pe cele dou fee ale penei crmei , la orientarea sa cu un anumit unghi fa dedirecia curentului de ap. Hora hidrodinamic este proporional cu ptratul vitezei decurgere sau, cu oarecare aproximaie, cu ptratul vitezei de deplasare a navei. entrumrirea eficacitii crmei, aceasta se aeaz n sia!ul elicei, unde curentul de ap are o

vitez mai mare dect viteza de deplasare a navei.Crmele se clasific dup urmtoarele criterii#0. 'up modul de cuplare a penei crmei cu corpul navei %fig. ).0F&, crmele

pot fi#simple @ avnd articulaii multiple cu corpul navei$semisuspendate @ articulaia cu corpul navei fiind ntr*un punct de pe

nlimea penei crmei$suspendate @ susinute complet de axul crmei.

1. 'up poziia pe care o ocup axul crmei fa de muchia de atac a crmei,crmele pot fi#

necompensate @ axul crmei este dispus n bordul de atac al profiluluipenei crmei$compensate @ axul crmei este situat la o anumit distan de bordul de

atac al profilului penei crmei.'eplasarea axului crmei fa de bordul de atac al profilului crmeiinflueneaz mrimea momentului hidrodinamic care acioneaz asupracrmei.

). 'up forma profilului penei crmei n planul orizontal, crmele pot fi#plate$hidrodinamice.

5. 'upa forma penei carmei in plan logitudinal#

'reptunghiulare$ Drapezoidale$ Horma oarecare

Crmele utilizate la navele maritime actuale au, n general, un profilhidrodinamic, care poate fi unul din urmtoarele #


12/20

influeneaz prea puin capacitatea de guvernare a navei, n timp ce momentul n axulcrmei sufer o cretere brusc, necesitnd o rezisten mecanic sporit i o putereridicat pentru acionare.

6uprafaa total a crmelor unei nave, suprafa necesar pentru asigurareaguvernabilitii navei, depinde de dimensiunile i de destinaia navei, de forma acesteia

la pupa, viteza maxim de deplasare i de poziia crmelor fa de propulsoare. entrucompararea suprafeelor crmelor la nave cu dimensiuni diferite, s*a adoptat o formulempiric de stabilire a ariei crmelor funcie de lungimea navei i de pesca!ul acesteia#

4 D

6:+

%).E1&

unde 4 * lungimea navei$ D @ pesca!ul navei$

+ @ coeficient ales funcie de destinaia navei, astfel#

Tabelul 3. 1'J6D2


13/20

nava va fi guvernabil pe mare linitit. n situaiile n care unghiul critic depeteunghiul maxim de rotire al crmei, nava respectiv este complet neguvernabil i nu va

putea iei din giraia stabilizat pn la oprirea deplasrii ei.ractica a demonstrat c, n cazul n care nava are o traiectorie dreapt, unghiul

de orientare a crmei necesar pentru echilibrarea unghiului de ambardee al navei

%datorat unor fenomene aleatorii& de regul, depete unghiul critic de orientare acrmei. +cesta poate fi considerat nu numai ca un criteriu de apreciere a capacitii deguvernare, ci i ca mi!loc de evaluare a stabilitii de drum n exploatare a navei.

>nghiul critic de orientare a crmei poate fi determinat cu relaii empirice>nghiul critic de orientare a crmei U7este negativ deoarece orientarea crmei

trebuie fcut ntotdeauna n bordul opus sensului de rotire al navei.'up datele obinute din calculul valorilor permanente ale unghiului de deriv V

sau ale vitezei unghiulare adimensionale # L

R= , la toate unghiurile posibile de

orientare a crmei, n ambele borduri, incluznd i unghiurile critice, se poate construi o

diagram care s ilustreze capacitatea de guvernare a navei @ diagrama capacitii deguvernare.+ceast diagram poate fi realizat, fie urmrind dependena V :f%U&, fie W :

f%U&, cu toate c literatura de specialitate recomand prima reprezentare. n figura ).0Eeste prezentat o diagram a capacitii de guvernare, n ambele cazuri de reprezentare#

*i+. 3.17

Cu a!utorul diagramei capacitii de guvernare a navei se pot rezolva o serie deprobleme, printre care amintim#* aprecierea stabilitii teoretice a navei pe drum drept. 6tabilitatea teoretic este

atestat de valoarea pozitiv a derivatelor#d

d

i

d

d

n vecintatea originii.

* aflarea valorilor critice ale unghiului de orientare a crmei k , unghiului dederiv V7i a vitezei unghiulare adimensionale .

* evaluarea comportrii navei n cazul unor unghiuri mari ale crmei.n cazul n care nava dispune de stabilitate teoretic pe traiectorie dreapt, orice

modificare adus poziiei crmei se traduce n schimbarea, ntr*un singur sens a

elementelor giraiei. n aceste condiii, dac nava a executat iniial o giraie spre tribord,

5


14/20

dup reorientarea crmei cu un unghi ct de mic spre babord, nava va intra n giraiectre bordul babord.

entru nava care nu prezint stabilitate teoretic pe traiectorie dreapt, caracterulunivoc al dependenei elementelor micrii fa de unghiul de orientare a crmei nu maiexist n zona unghiurilor de orientare aflate ntre * U7 i U7. 4a aceste nave, odat cu

orientarea crmei n bordul care se caracterizeaz prin ramura superioar a diagrameicapacitii de guvernare %de exemplu tribord&, nava va executa giraia spre tribord i nu*i va modifica direcia de giraie pe msura reorientrii crmei spre babord, pn cndunghiul de orientare nu atinge valoarea * k . Cnd crma a!unge la U7, stabilitateamicrii se pierde i nava, schimbndu*i direcia de giraie, ncepe s se roteasc spre

babord, cu unghiul de deriv V i cu viteza unghiular , care corespund punctelor depe ramura inferioar a diagramei la k = . Cu alte cuvinte, la k = , elementelemicrii navei, corespunztoare punctului critic superior, iau valorile corespunztoareramurii inferioare a diagramei.

'eterminarea domeniului valorilor unghiului de deriv V i a vitezei unghiulare

la care micarea permanent stabilizat nu este posibil. +cest domeniu se afl, ndiagram, ntre valorile unghiului de deriv V7i vitezei unghiulare W7 care corespundpunctelor critice inferioare i superioare ale curbei.

>nghiul de deriv n micarea stabilizat a navei Vstab %respectiv stab.& i, caurmare, a razei de giraie Istabpentru orice unghi de orientare a crmei, inclusiv unghiulmaxim.

3.2.3. Guernarea naei su! aciunea n"ului

+ciunea vntului exercitat asupra navei este echivalent cu aplicarea pe partea

navei dispus deasupra liniei de plutire, a unor fore aerodinamice care depind de formai mrimea suprafeei expuse i de fora i direcia vntului. Horele aerodinamicedatorate vntului determin apariia unor momente care rotesc nava, att n !urul uneiaxe verticale, ct i n !urul unei axe longitudinale. n acest fel, pe lng devierea naveide la drumul su, apare i o nclinare transversal a acesteia %bandare&.

n cazul n care nava execut o micare de giraie, influena exercitat de vnt serezum la modificarea traiectoriei micrii efectuate de nav, iar ca rezultat al acesteiinfluene traiectoria respectiv ia forma curbei prezentate n figura ).0#

*i+. 3.18

5G


15/20

n cazul deplasrii navei pe drum drept, momentul forei date de vnt tinde sroteasc nava i s o aduc pe direcia sa, sau s o ncline sub vnt, iar fora respectivdetermin apariia derivei @ abaterea transversal fa de traiectorie.

entru a combate aciunea vntului este necesar orientarea navei cu un anumit

unghi fa de direcia de deplasare dorit. n cazul n care se constat c orientareacrmei la unghiul maxim nu permite deplasarea navei pe drumul dorit, capacitatea deguvernare a navei se pierde.

n cazul n care nava se deplaseaz n condiiile unui vnt puternic, n general,nu se poate adopta un unghi constant de orientare a crmei, deoarece, n acest caz,crma trebuie orientat n permanen pentru echilibrarea unghiurilor de ambardee alenavei.

n determinarea influenei vntului asupra deplasrii navei este necesar s se facdistincie ntre vntul real %absolut& i vntul aparent %relativ&. +stfel, vntul real estevntul raportat la sistemul de axe solidar cu mntul, iar vntul aparent este celraportat la sistemul de coordonate legat de nav %fig. ).1-&.

n cazul navei n deplasare, viteza vntului real se adun geometric cu vitezacurentului determinat de deplasarea navei respective, astfel nct viteza vntului aparentdifer n mrime i direcie fa de vntul real#

1 1 1- -

1 1 1-

1 cos% &

arccos1

i k k k

i ki k

i k

v v v v v

v v v

v v

= + +

+ = + +

%).E)&

*i+. 3.%9

unde# vi@ viteza vntului aparent$v7@ viteza vntului real$v- * viteza curentului datorat deplasrii navei$V @ unghiul de deriv

X7@ unghiul vntului realXi@ unghiul vntului aparent.

5F


16/20

Iezolvarea problemei privind elementele caracteristice ale deplasrii pe drumdrept se simplific prin introducerea urmtoarelor ipoteze simplificatoare#

* se consider c viteza vntului este constant ca valoare i ca direcie, n toateplanele paralele cu planul plutirii navei$

* nu se iau n consideraie forele i momentele determinate de perturbaiile

vntului$* modificarea vitezei de deplasare datorat influenei vntului nu este luat nconsideraie$

* raportul vitezei determinate de propulsor fa de viteza navei se presupune ceste constant pentru toate vitezele de deplasare i c este acelai pentru condiiile datede marea linitit, n condiiile vntului$

* nu se iau n consideraie tanga!ul navei i nici deriva datorat vntului.

3.:. $ETODE E;PERI$ENTALE PENTRU PROGNO&erimen"ale

'eterminrile experimentale care se fac la o nav n ceea ce privete(anevrabilitatea navei, au urmtoarele scopuri#

evaluarea eficienei mi!loacelor de guvernare activ$ evaluarea capacitii de giraie i a stabilitii de drum a

navei$ evaluarea manevrabilitii navei n cazul micrii n baza

ineriei$ msurarea unghiului de band al navei aflat n micare de

giraie.Doate aceste determinri se fac pe baza unui program de probe elaborat de

proiectant, program care cuprinde n detaliu determinrile care se fac, modul deexecutare a acestora, mi!loacele folosite, personalul care particip la efectuareadeterminrilor, precum i tabelele n care se trec rezultatele msurtorilor.

n vederea executrii determinrilor experimentale menionate mai sus, se ia o

serie ntreag de msuri pentru pregtirea navei n acest scop. 'intre aceste msuri seenumer urmtoarele#

stabilirea specificaiei de ncrcare a navei$ msurarea pesca!ului prova i pupa al navei$ msurarea stabilitii reale a navei$ instalarea pe nav a mi!loacelor i dispozitivelor necesare

pentru efectuarea msurtorilor$ pregtirea echipa!ului i a echipei care efectueaz

msurtorile.+stfel, pesca!ul navei se msoar att nainte ct i dup efectuarea determinrilor

experimentale, cu a!utorul scrilor de pesca!. 3 mare atenie trebuie acordat asieteinavei, deoarece aceasta influeneaz n mod direct caracteristicile de manevrabilitate ale

5E


17/20

navei. +stfel, asieta pupa determin mrirea diametrului de giraie, n timp ce asietaprova l micoreaz.

n cazul n care starea real de ncrcare a navei difer de cea trecut nspecificaia de ncrcare, iar valorile msurate ale asietei nu corespund celor prevzuten programul de probe, se admite modificarea ncrcturii astfel nct asieta real s

devin egal cu cea prevzut n program.4a efectuarea acestor operaiuni se va avea n vedere faptul c o modificare depn la / a ncrcturii nu influeneaz n mod semnificativ manevrabilitatea navei.

(surarea stabilitii reale a navei se face atunci cnd se urmrete determinareaunghiului de band al navei n micarea de giraie i atunci cnd stabilitatea navei esterelativ mic.

3peraia de msurare a stabilitii navei se execut fie prin efectuarea probei denclinri, fie prin msurarea perioadei oscilaiilor libere ale navei pe mare linitit.

'e obicei, efectuarea probelor de manevrabilitate se face n aceeai zi cuefectuarea probei de nclinri pentru determinarea stabilitii i cu efectuarea probelorde vitez.

3.4.%. Ealuarea &er,ormanelor mi?loacelor de +uernare ac"i'

'ei n principal mi!loacele de guvernare activ se folosesc pentru combatereaefectelor negative ale vntului sau valurilor asupra manevrabilitii navei, evaluareaeficienei lor se face pe mare linitit, fr vnt.

n principiu se determin traciunea real a mi!loacelor de guvernare activ pentrua vedea dac corespunde valorii calculate prin proiect, precum i pentru stabilireaelementelor care caracterizeaz rotaia pe loc a navei, sub aciunea acestor mi!loace de

guvernare.entru determinarea traciunii reale a mi!loacelor de guvernare activ, nava esteamarat la cheu, pe parma de amarare fiind fixat un dinamometru care s reziste forei

preconizate.6e cupleaz mi!locul de guvernare activ la puterea maxim sau la o anumit

turaie, nregistrnd indicaiile dinamometrului. arma de amarare pe care este fixatdinamometrul, este poziionat pe lungimea navei, n punctul care coincide cu mi!loculde guvernare activ.

n cazul n care nava este echipat cu dou mi!loace de guvernare activ sau ncazul n care parma de acostare nu se poate fixa n zona n care este amplasat mi!loculde guvernare, se folosesc dou dinamometre fixate pe dou parme care sunt poziionate

la extremitile navei.Cunoscnd amplasarea mi!loacelor de guvernare activ pe lungimea navei icoordonatele punctelor n care sunt fixate parmele de acostare, se determin destul deuor traciunea fiecruia dintre mi!loacele de guvernare activ.

Jlementele micrii de rotaie a navei sub aciunea mi!loacelor de guvernareactiv prezint interes n primul rnd din punctul de vedere al evalurii comparative adiferitelor nave echipate cu astfel de mi!loace.

(surarea vitezei unghiulare permanente pe timpul funcionrii mi!loacelor deguvernare activ pentru o nav n staionare, se realizeaz cu a!utorul compasului i alunui cronometru.

n cazul n care nava este echipat cu duze rotative, este indicat ca ncercrile s

se execute la mai multe unghiuri de rotire ale acestora. e baza msurtorilor fcute, se

5


18/20

poate ntocmi un grafic care s evidenieze posibilitile de manevr ale navei n diferitesituaii.

3.4.3. Ealuarea manera!ili"'ii naei do"a"e cu ins"alaie de+uernare cu crm' clasic' sau cu du@' ro"a"i'

Capacitatea de manevr a navei se caracterizeaz prin diametrul de giraie i prinperioada efecturii giraiei stabilizate, la anumite unghiuri de orientare ale crmei sau aduzelor rotative.

entru caracterizarea perioadelor de manevr i evoluie trebuie s se in seamade urmtorii parametri#

timpul necesar pentru orientarea crmei cu un unghi dat$ timpul necesar modificrii traiectoriei iniiale cu un anumit

numr de grade impus$ viteza de deplasare a navei n perioada de manevr i n

perioada de evoluie a giraiei.

3.4.:. $'surarea un+iului de !andare a crmei Bdu@ei

Doate determinrile experimentale privind manevrabilitatea navei, trebuie s fiensoite de valoarea unghiului de orientare a crmei. +cesta se poate evalua cuaproximaie cu a!utorul indicatorului poziiei crmei aflat n timonerie, sau pentru maimult precizie, dup indicatorul poziiei crmei aflat pe servomotorul de guvernare dincompartimentul maina crmei.

3.4.2. $e"ode de s"a!ilire a diame"rului cur!ei s"a!ili@a"ede +iraie

'eterminarea diametrului curbei stabilizate de giraie trebuie s fie efectuat attpentru giraia la bordul babord ct i pentru giraia la bordul tribord.

"ama unghiurilor de orientare ale crmei %duzei&, la care se msoar diametrulcurbei stabilizate de giraie este stabilit prin programul de probe i depinde de scopul

pe care l au determinrile respective.+legerea metodei de determinare depinde de existena la nav a aparaturii

necesare, de locul n care se desfoar determinrile %n apropierea rmului, n afaralimitelor de vizibilitate a acestuia&, de existena anumitor repere pe mal fa de care sefac msurtorile i nu n ultimul rnd de precizia cu care trebuie determinat diametrul degiraie.

a. De"erminarea diame"rului de +iraie ,olosind s"aia de radiolocaie a naei6tabilirea diametrului curbei stabilizate de giraie atunci cnd pe nav exist staie

de radiolocaie, se bazeaz pe msurarea continu a distanei dintre nava care executgiraia i un reper fix aflat la mal, sau cnd msurtorile se fac n larg, dintre nava careexecut giraia i o geamandur ancorat.

n acest caz, diametrul curbei de giraie rezult ca diferen ntre distana cea maimare i cea mai mic, msurat ntre nav i reper %fig. ).11&.

-


19/20

*i+. 3.%%n cazul n care nava dispune de dou staii de radiolocaie, iar n zona n care se

fac msurtorile exist dou repere aflate la o distan cunoscut, se poate stabili itraiectoria curbei nestabilizate de giraie prin msurarea distanei pn la fiecare dintrecele dou repere ntr*un anumit moment, urmtoarele msurtori fiind fcute la intervaleegale de timp, de 5*G ori pe minut.

Drasarea traiectoriei se face la o anumit scar, conform figurii ).1)

*i+. 3.%3

+tunci cnd msurtorile sunt executate de o echip experimentat i pe timp

favorabil, eroarea de determinare a diametrului de giraie este -,0*-,1 4n.!. De"erminarea diame"rului de +iraie ,olosind "rasorul au"oma" de drumDrasorul automat de drum este folosit pentru nregistrarea automat a traiectoriei

navei pe hart. Curba de giraie a navei este schiat de ctre trasorul automat de drumindiferent de regiunea n care se fac determinrile, indiferent de vizibilitate.

entru efectuarea determinrilor este recomandat ca trasorul automat de drum sfie reglat pentru cea mai mare scar posibil. 'e altfel, dezavanta!ul folosirii trasoruluiautomat de drum la determinarea diametrului curbei de giraie l constituie tocmai scaramic de nregistrare i micorarea preciziei indicaiilor date de loch la deplasarea navei

pe traiectorii curbe.Curba tipic de giraie nregistrat de trasorul automat de drum este prezentat n

figura ).15.

0


20/20

*i+. 3.%:n cazul n care, ca urmare a aciunii vntului se obine o curb de giraie deschis,

diametrul curbei stabilizate de giraie va fi msurat ca distana ntre dou tangenteparalele la traiectoria nregistrat %fig. F.1 & sau ca diametru al circumferinei care areaceeai lungime ca i curba de giraie msurat ntre dou poziii consecutive ale navei.

*i+. 3.%2

c. De"erminarea diame"rului cur!ei de +iraie cu a?u"orul locului #icronome"rului

'up ce nava intr n curba stabilizat de giraie, n momentul n care traiectoriastabilit cu a!utorul compasului magnetic are valoarea , se pornete cronometrul carese oprete la valoarea M .

'iametrul curbei de giraie se calculeaz cu formula

,0gT

D v

=

, %).EE&

'g@ diametrul curbei de giraie n %m&$D @ timpul necesar pentru rotirea navei cu unghiul n %s&$v @ viteza indicat de loch n %

Guvernarea navei

Documents

Transcript of Guvernarea navei