1

CONSTRUCTIA NAVEI CCUURRSSUULL 33 3.1. COEFICIENŢI DE FINEŢE 3.2. DEPLASAMENT. DEAWEIGHT. TONAJ REGISTRU BRUT ŞI NET 3.3. BORD LIBER ŞI SCĂRI DE PESCAJ 3.1. COEFICIENŢI DE FINEŢE Reprezintă raportul adimensional al unei curbe închise sau volumul unui corp şi figura geometrică regulată sau poliedrul regulat care-l încadrează. Coeficienţii de fineţe ai unei nave sunt de două feluri: de arie (2) şi de volum (3). 1. Coeficientul plutirii de plină încărcare CWP (sau "α") Coeficientul plutirii de plină încărcare este un coeficient de fineţe de arie şi este definit ca fiind raportul dintre aria suprafeţei plutirii şi aria dreptunghiului cu laturile L şi B, în care se înscrie.

Relaţia de definiţie este:

BLSC CWL

WP ⋅==α unde

SCWL – aria plutirii de plină încărcare, în [m2] L – lungimea navei, în [m] B – lăţimea navei, în [m]

Relaţiile de calcul, deoarece în general SCWL nu se cunoaşte, sunt relaţii experimentale funcţie de coeficientul bloc CB sau de forma secţiunilor navei la extremităţi. Valorile uzuale se încadrează în gama: CWP = α = 0,65 – 0,88, valorile mai scăzute corespunzătoare unor CB scăzuţi. Pentru nave fluviale gama este mai restrânsă: 0,73 – 0,85. 2. Coeficientul secţiunii maestre CM (sau "β") Coeficientul secţiunii maestre CM = β este un coeficient de fineţe de arie ce reprezintă raportul dintre aria suprafeţei imerse ωO şi aria dreptunghiului cu laturile B, T în care ea se înscrie.

Relaţia de definiţie este:

TBCM ⋅

== ⊗ωβ unde

⊗ω – aria secţiunii imerse la cuplul maestru, în [m2]

B – lăţimea navei, în [m] T – pescajul navei, în [m]

Valorile uzuale se încadrează în gama: CM = β = 0,50 – 0,99, valorile mai mari fiind caracteristice navelor cu forme pline, navigaţiei în ape interioare, valorile medii navelor tip remorchere de linie iar cele mai mici navelor mici de pasageri şi remorcherelor portuare.

2

3. Coeficientul bloc CB (sau "δ")

Coeficientul bloc este un coeficient de fineţe volumic şi este definit ca raportul dintre volumul carenei V (∇) şi volumul paralelipipedului cu laturile L, B, T în care se înscrie carena navei.

Relaţia de definiţie este:

TBLTBLVCB ⋅⋅

∇=

⋅⋅== δ unde

V = ∇ – volumul carenei, în [m3] L – lungimea navei, în [m] B – lăţimea navei, în [m] T – pescajul navei, în [m]

Coeficientul bloc BC depinde de tipul navei şi de viteza acestuia prin intermediul unui criteriu de similitudine adimensional: criteriul Froude (Fn), ce are expresia:

LgvFn N

⋅= unde vN – viteza navei, în [m/s]

g – acceleraţia gravitaţională, în [m/s2] L – lungimea navei, în [m] Dacă coeficientul bloc CB nu se cunoaşte, se pot folosi relaţii experimentale de forma :

FnACB ⋅−= 68,1 unde A are diverse valori, funcţie de tipul şi numărul de elice. Valori uzuale CB la diverse nave:

Şlepuri de mică viteză (Fn <0,15) 0,85 – 0,95 Nave de mică viteză (Fn <0,22) 0,80 – 0,85

Nave de viteză medie(0,22<Fn <0,35) 0,65 – 0,75 Nave rapide de pasageri (Fn >0,35) 0,55 – 0,65 Remorchere, spărgătoare de gheaţă 0,45 – 0,55

4. Coeficientul prismatic vertical CVP (sau "χ") Coeficientul prismatic vertical CVP este un coeficient de fineţe volumic ce reprezintă raportul dintre volumul carenei ∇=V şi volumul prismei cu aria bazei SCWL, înălţimea T în care se înscrie carena navei.

Relaţia de definiţie este:

TSC

CWLVP ⋅

∇== χ unde

∇=V – este volumul carenei, în [m3] SCWL – aria plutirii de plină încărcare, în [m2] T – pescajul navei, în [m]

3

Ca verificare, valoare lui CVP =χ determinată mai sus trebuie să fie identică cu valoarea

obţinută din relaţia: αδ

==WP

BVP C

CC .

Valorile uzuale se încadrează în gama: CVP = χ = 0,75 – 0,97, valorile mai scăzute corespunzătoare unor CB şi CWP scăzuţi. Influenţează distribuţia volumului carenei pe înălţime. 5. Coeficientul prismatic longitudinal sau cilindric CP (sau "ϕ") Coeficientul cilindric CP = ϕ este un coeficient de fineţe volumic ce reprezintă raportul dintre volumul carenei ∇=V şi volumul prismei cu aria bazei ωO şi înălţimea L, în care se înscrie carena navei.

Relaţia de definiţie este:

LC

OP ⋅

∇==ω

ϕ unde

∇ = V – volumul carenei, în [m3]

⊗ω – aria secţiunii imerse la cuplul maestru, în [m2] L – lungimea navei, în [m]

Ca verificare, valoarea lui CP = ϕ din relaţia de mai sus trebuie să fie identică cu cea obţinută pe baza relaţiei:

βδ

==M

BP C

CC

Valorile uzuale pentru nave se încadrează în gama: CP = 0,45 – 0,65, după cum urmează: 2. remorchere 0,45 – 0,60 3. nave mici de pasageri 0,50 – 0,65 4. nave rapide 0,55 – 0,63 3.2. DEPLASAMENT. DEADWEIGHT. TONAJE In conformitate cu principiul lui Arhimede, asupra oricărui corp scufundat în apă acţionează două forţe opuse, fenomenul aplicându-se şi asupra navei în acelaşi fel. Prima forţă notată cu P este determinată de însăşi greutatea navei, ea are punctul de aplicaţie în centrul de greutate al navei G şi este îndreptată pe verticală în jos. Sub influenţa acestei forţe nava tinde să se scufunde (să intre în imersiune) A doua forţă este determinată de presiunea apei asupra corpului navei. Această forţă de împingere notată cu D acţionează pe verticală în sus şi are punctul de aplicaţie în centrul de greutate al volumului imers al navei C care se numeşte centru de carenă. Mărimea acestei forţe de presiune D, care acţionează de jos în sus este egală cu greutatea apei dezlocuite de navă:

D = γ. V sau ∇⋅=∆ γ

în care :D - este greutatea apei dezlocuite de navă în stare de plutire; γ - greutatea specifică a apei; V - volumul carenei (partea navei scufundată în apă). Pentru ca o navă să plutească în stare de echilibru este necesar să fie îndeplinite următoarele două condiţii:

4

• Greutatea apei dezlocuite să fie egală cu greutatea navei . D = P = γ. V (ecuaţia flotabilităţii)

• Centrul de greutatea al navei şi centrul de carenă să se găsească pe aceeaşi verticală.

Forţe care acţionează asupra navei: P - greutatea navei (cu punct de aplicaţie în G - centrul de greutate); D - deplasamentul (forţa de flotabilitate, cu punct de aplicaţie în C - centrul de carenă). Deplasamentul Greutatea volumului de apă dezlocuit de carena navei se numeşte deplasament. Tot prin deplasament se mai înţelege şi greutatea totală a navei, pentru că o navă pluteşte numai atunci când greutatea ei P este egală cu greutatea apei D dezlocuită de carena ei:

D = γ. V Deplasamentul se măsoară în tone forţă [tf] (deplasament masic) sau în metri cubi (deplasament volumetric), acesta din urmă reprezentând volumul carenei V sau ∇. In mod obişnuit greutatea navei se poate obţine prin însumarea tuturor greutăţilor aflate la

bord ∑=n

ipD1

, cu alte cuvinte prin însumarea greutăţii corpului navei, maşinilor şi

instalaţiilor, rezervelor de combustibil, lubrifianţi, apă, echipajului şi încărcăturii utile (marfa). Este evident că deplasamentul navei nu este întotdeauna aceeaşi, ci diferă de la o situaţie de încărcare la alta. Din acest motiv în practică se folosesc două noţiuni pentru exprimarea deplasamentului:

D = DO + DW [kN]

1. deplasamentul navei goale (D0) reprezintă greutatea navei goale fără combustibili, lubrifianţi, apă, balast, echipaj, provizii, marfă. Aceasta este o mărime constantă calculată de şantierul constructor şi înscrisă în documentaţia tehnică a navei;

2. deplasamentul de plină încărcare (D) reprezintă greutatea navei încărcate până la linia de plutire de plină încărcare. Se compune din deplasamentul navei goale, combustibili, lubrifianţi, apă, balast, echipaj, provizii, marfă;

1. Deplasamentul navei goale DO Mai este numit şi deplasamentul uşor (light ship).

DO = DCE + DAM+INST + DMP [kN] Are în compunere următoarele grupe de mase:

- Corpul etanş al navei; - Amenajări, instalaţii şi echipament; - Motor de propulsie complet instalat şi instalaţii aferente;

2. Deplasamentul de plină încărcare D Este deplasamentul gol la care se adaugă următoarele grupe de mase:

- încărcătura utilă (marfa); - rezervele de apă, combustibil, ulei pentru maşini şi instalaţii; - provizii pentru echipaj.

În afara deplasamentului, pentru caracterizarea capacităţii de transport a navelor se folosesc două noţiuni: capacitate de încărcare şi tonaj.

5

Diferenţa dintre deplasamentul de plină încărcare şi deplasamentul gol se numeşte Deadweight sau capacitatea de încărcare şi se notează DW.

DW = DU + DComb + DRez + DEch [tdw] Deadweight-ul DW este deci capacitatea maximă de transport a unei nave, exprimate în tone şi reprezintă greutatea maximă ce se poate încărca pe o navă până la pescajul maxim permis. Capacitatea de încărcare cuprinde:

- greutatea marfă - greutatea combustibili şi lubrifianţi - greutatea apă tehnică, potabilă, sanitară şi de balast - greutatea echipaj, bagaje, provizii.

Deadweight-ul se măsoară ca şi deplasamentul în tf, însă pentru a se înţelege că este vorba despre capacitatea de încărcare a navei se notează tdw. Capacitatea netă de încărcare sau deadweight net cuprinde numai greutatea mărfurilor ce pot fi transportate şi se obţine din deadweightul navei la linia de plină încărcare prin scăderea tuturor greutăţilor ce constituie mărfuri. Capacitatea utilă de încărcare este greutatea maximă a mărfurilor şi pasagerilor cu bagaje. Tonajul In limbajul marinăresc expresia tonaj este folosită pentru a exprima mărimea navei (volumul interior al navei). Prin tonaj se înţelege capacitatea volumetrică a compartimentelor interioare ale navei. Tonajul este o măsură de volum exprimată în tone registru TR, iar tona registru este egală cu volumul a 100 picioare cubice sau 2,83 m3. In practică, mărimea navelor se exprimă în două feluri:

• Tonaj Registru Net (TRN) - volumul compartimentelor destinate transporturilor mărfurilor şi pasagerilor.; Redă capacitatea de utilizare a unei nave.

• Tonaj Registru Brut (TRB) - volumul tuturor compartimentelor destinate pentru maşini şi instalaţii, magazii de marfă, tancuri de combustibil, compartimente de locuit (inclusiv suprastructuri). El redă dimensiunile maxime ale unei nave.

Tonajul net este o fracţiune din tonajul brut ce reflectă capacitatea economică a navei. Net Register tonnage – Tonaj Registru Net

În funcţie de tonaj, navele plătesc diferite taxe în timpul realizării contractului de transport, printre care:

- taxe portuare – pentru intrare şi operarea navei în port; - taxe de pilotaj – funcţie de tonaj, pescaj, distanţa pe care nava o parcurge şi timpul

de pilotaj;

6

- taxe pentru faruri; - taxe de canal – funcţie de tonajul net; - taxe de remorcare – funcţie de tonaj, timp, loc etc.

Din 1982 denumirea corectă este: Tonaj net (NT) şi tonaj brut (GT). Noul concept de tonaj simplifică procedurile de măsurare a navelor şi se aplică uşor tuturor tipurilor de nave, fără a influenţa soluţiile constructive în detrimentul siguranţei navei. 3.3. MĂRCI DE BORD LIBER ŞI SCĂRI DE PESCAJ Rezerva de flotabilitate Rezerva de flotabilitate este volumul etanş VT al navei dispus deasupra liniei de plutire. Este interpretată ca fiind volumul de apă care ar trebui ambarcat la bord pentru ca nava să se scufunde. Mărimea rezervei de flotabilitate depinde de înălţimea bordului liber F.

[ ]%100⋅−

=V

VVr T funcţie de tipul navei. Astfel, valoarea rezervei de flotabilitate este:

- 10 – 15% la navele fluviale - 15 – 20% la navele maritime comerciale - 75 – 100% la navele de pasageri şi - 100 – 120% la navele militare. Mărci de bord liber Înălţimea bordului liber minim admis pentru diverse tipuri de nave este reglementată prin convenţii internaţionale. În practica serviciului la bord, înălţimea bordului liber se determină cu ajutorul mărcii de bord liber. Orice navă cu propulsie mecanică are o linie de încărcare maximă, în funcţie de zonă şi anotimp, materializată prin marca de bord liber, aplicată pe bordaj în dreptul cuplului maestru în ambele borduri şi formată din: - linia punţii (o bandă metalică superioară orizontală de 300 mm lungime şi 25 mm

lăţime fixată în planul cuplului maestru la LPB. - discul Plimsoll format dintr-un inel metalic (cerc Plimsoll) intersectat de o bandă

orizontală a cărei margine superioară trece prin centrul inelului. - liniile de încărcare, pentru diferite zone geografice şi anotimpuri. Aceste linii, marcate

cu litere, sunt următoarele:

o Linia de încărcare maximă de vară V (S) – banda ce trece prin mijlocul discului Plimsoll;

o Linia de încărcare maximă în apă de mare, iarna – marcată cu I (W) o Linia de încărcare maximă de iarnă, în Atlanticul de Nord - IAN (WNA) o Linia de încărcare maximă în apă de mare, la tropice - T (T) o Linia de încărcare maximă, de vară, în apă dulce - D (F) o Linia de încărcare maximă în apă dulce, la tropice - TD (TF)

Rez. de flotabilitate

F VT

V

7

Liniile de încărcare sunt indicate prin marginea superioară a benzilor respective; cele pentru apă de mare sunt spre prova în raport cu discul de bord liber iar cele pentru apă dulce spre pupa. Observaţii:

- Discul Plimsoll, literele şi liniile trebuie să fie de culoare albă dacă se aplică pe fond închis şi invers.

- De o parte şi alta a discului şi deasupra benzii orizontale ce trece prin centrul său se aplică marca Societăţii de clasificare sau a Registrului naval de care aparţine nava.

Navigaţia pe ape interioare:

3

32

321

A) Zona 3 B) Zona 3-2 C) Zona 3-1

A) Marca de bord liber a navelor destinate zonei 3 de navigaţie interioară – valuri până la

0,6 m înălţime; B) Marca de bord liber a navelor destinate zonei 2 de navigaţie interioară cu valuri până la

1,2 m înălţime; C) Marca de bord liber a navelor destinate zonei 1 de navigaţie interioară cu valuri până la

2 m înălţime; Scări de pescaj Pentru a determina pescajul navei, se utilizează un număr de scări numerice aplicate pe bordaj, în fiecare bord, numite scări de pescaj. Acestea permit măsurarea pescajului prova şi pupa şi, în final, a pescajului mediu Tm. Orice navă la care pescajul poate să atingă 1 m trebuie să poarte spre pupa o scară de pescaj. Scările trebuie să fie gradate cel puţin în decimetri (dm) de la planul de plutire până la linia de încărcare maximă, sub formă de benzi vizibile, vopsite în alb. La navele mari maritime se prevăd scări de pescaj şi la mijlocul navei, ceea ce permite măsurarea directă a pescajului mediu. Gradarea se face în decimetri sau în picioare în raport cu linia chilei. Se întâlnesc deci 2 sisteme de marcare:

• Sistemul internaţional: Pentru scările de pescaj gradate în decimetri, numărătoarea se face din 2 în 2 dm cu cifre arabe ce au o înălţime de 1 dm (10 cm).

300 mm

540 mm

R R

N TDD

T V I IAN

230 mm

460 mm

LPB

8

• Sistemul englez: Pentru scările de pescaj gradate în picioare, numerotarea se face la fiecare picior cu cifre ce au o înălţime de 6 inch ( 1 inch = 25,4 mm )- o jumătate de picior.

Datorită formelor navelor la extremităţi, scările de pescaj nu se pot marca în dreptul perpendicularelor prova şi pupa şi deci pescajele ce se citesc pe scările de pescaj nu sunt cele din dreptul perpendicularelor prova şi pupa (Tpr şi Tpp ). De obicei, dacă nu se specifică altfel, în calculele ce se execută în mod curent în exploatarea navelor se folosesc pescajele prova şi pupa, Tpr şi respectiv Tpp, măsurate pe perpendicularele prova şi pupa. Pentru trecerea de la pescajele citite pe scările de pescaj la pescajele de calcul Tpr şi Tpp; în documentaţia navei există diagrame de corecţie a pescajelor, sau la întocmirea documentaţiei se iau direct în considerare aceste pescaje.