cursul nr. 3 bis

TEORIA, CONSTRUCŢIA ŞI VITALITATEA NAVEI – SUPORT DE CURS (TM)

© S.L. Dr. Ing. Victor HRENIUC, U.M.C. – 2015 1

CURSUL NR. 3 Geometria navei: Plane de referinţă şi dimensiuni principale

Corpul navei, denumit şi cocă (engl. hull), este partea structurală principală a navei, care asigură exploatarea acesteia corespunzător cerinţelor navigaţiei şi destinaţiei ei. Forma exterioară a corpului navei a rezultat în urma unei practici îndelungate şi ea este o suprafaţă geometrică tridimensională având o formă „oarecare” în sensul că nu corespunde unui corp geometric regulat (cilindru, paraboloid, hiperboloid, sferă etc.). Prin urmare, această formă nu poate fi exprimată prin relaţii matematice de formă simplă, ea fiind definită de regulă prin puncte sau cu mijloace de calcul numeric .

Suprafaţa geometrică teoretică a corpului al navei este definită geometric prin intermediul unui desen (plan de forme sau similar) alcătuit din aşa numitele linii teoretice (notate L.T.). Acestea sunt linii fără grosime teoretică care definesc cotele desenului şi care pot fi trasate fie pe suprafaţa interioară a învelişului etanş (Figura 3.1. – a) în cazul navelor confecţionate din table relativ subţiri din oţel sau de Al, fie pe suprafaţa exterioară a învelişului etanş (Figura 3.1. – b) în cazul navelor construite din lemn, ferociment, răşini armate cu fibră de sticlă, KEVLAR® sau fibră de carbon, variante constructive care conduc de regulă la o grosime relativă mărită a învelişului etanş.

a) Liniile teoretice la interiorul înveli şului (înveliş relativ subţire – table metalice)

b) Liniile teoretice la exteriorul învelişului (înveliş relativ gros – lemn / mat. compozite)

Fig. 3.1. Modalităţi de amplasare a liniilor teoretice L.T. în raport cu învelişul etanş

Corpul navei are o formă tridimensională complexă cu aspect general fusiform, fiind apropiată de forma cilindrică în regiunea centrală şi ascuţită către extremităţi, scopul urmărit fiind micşorarea rezistenţei opuse de apă la înaintarea navei. Prin urmare, trecerea de la o regiune la alta a corpului se face cât mai lin, fără frângeri, evitându-se astfel generarea de vârtejuri sau desprinderi ale fileurilor de apă. Concomitent, forma extremităţilor poate varia de la un tip de navă la altul, în funcţie de viteza predicţionată, materialul de construcţie, criterii estetice sau chiar de „modă”.

În general, la navele de viteză mare extremităţile sunt mult mai fine faţă de acelea ale navelor de viteză mică, de asemenea gradele de plenitudine (coeficienţii de fineţe) au valori mult



mai scăzute, efectul urmărit fiind reducerea rezistenţei la înaintare (şi deci a puterii instalate) în contextul vitezelor necesare de valoare sporită.

În vederea descrierii complete a formei tridimensionale a corpului teoretic al navei, acesta se raportează la un triedru cartezian (trei plane reciproc perpendiculare două câte două, intersecţiile a câte două dintre acestea definind axele de coordonate carteziene). Cele trei plane menţionate mai sus se numesc plane de referinţă şi au caracteristicile principale definite în continuare, după cum urmează:

A. Planul diametral (P.D. – engl. Center Line) – este un plan principal de referinţă

poziţionat vertical – longitudinal. În majoritatea covârşitoare a cazurilor, acest plan este şi plan de simetrie longitudinală, divizând prin urmare corpul navei în două părţi simetrice (jumătăţi) şi anume tribord – Tb. (jumătatea din dreapta privind în sensul de marş) şi babord – Bb. (jumătatea din stânga privind în acelaşi sens). Intersecţia acestui plan cu suprafaţa tridimensională a învelişului etanş se concretizează într-un contur închis alcătuit din linii teoretice (Figura 3.2.), în sens orar având: L.T. punte (partea de sus a corpului navei), L.T. etravă (partea din faţă a corpului navei), L.T. fund – chilă (partea de jos a corpului navei) şi L.T. etambou (partea din spate a corpului navei).

Fig. 3.2. PLANUL DIAMETRAL – poziţionare şi linii teoretice asociate Puntea este structura etanşă care delimitează corpul navei în partea superioară. De

regulă, L.T. a punţii în planul diametral prezintă o curbură longitudinală (Linia punţii în P.D. – L.P.D.), particularitate constructivă denumită selatură (engl. sheerline). Selatura ca atare a apărut în mod natural, fiind un rezultat firesc al experienţei nautice. Astfel, efectul direct al curburii longitudinale este supraînălţarea extremităţilor navei, aceasta având drept consecinţă evitarea ambarcării premature pe punte a apei provenită de la valurile deferlate de etravă în timpul tangajul pe hulă, păstrând astfel o punte uscată la prova.

Formele selaturii sunt foarte diverse, ele depinzând de o serie de criterii, unele de natură constructivă (materialul de construcţie al navei de ex.) altele de natură estetică sau ţinând de gradul de agitaţie al apei în zona de navigaţie a navelor respective.

Sumarizând, tipurile principale de selatură sunt următoarele:



- Selatura parabolică (standard ): are forma unei parabole cu concavitatea în sus. Este varianta primordială, apărând încă din antichitatea timpurie o dată cu navele construite din lemn, forma naturală a unei scânduri supuse la încovoiere fiind o parabolă. La navele moderne (Figura 3.3.), forma parabolei este definită de regulile atribuire a de bordului liber, de unde şi atributul de standard.

Fig. 3.3. Selatură parabolică (standard) – aspect general Acest tip de selatură se întâlneşte frecvent la navele mici sau mijlocii, caz în care curbura parabolei este cu atât mai accentuată (gradul de supraînălţare al extremităţilor la fel) cu cât gradul de agitaţie al mării în zonele unde navigă navele este mai ridicat. Astfel, dacă se navigă în Atlanticul de Nord (zonă reputată ca fiind dificilă pentru navigaţie, mai ales iarna) navele respective vor avea o selatură extremă (Figura 3.4. – a). La polul opus, navigaţia în Marea Arabiei de exemplu (zonă de navigaţie fără probleme meteorologice deosebite) conduce la o construcţie având o selatură minimală a navelor din zonă (Figura 3.4. – b).

a) Selatură parabolică accentuată (Drakkar viking – reconstituire)

b) Selatură parabolică aplatizată (Dhow arab - 2010)

Fig. 3.4. Variante constructive extreme ale selaturii parabolice

La momentul actual, selatura parabolică se mai utilizează la construcţiile noi numai dacă este cazul de nave la care criteriul estetic este primordial (yachturi, nave de pasageri sau reconstituiri fidele ale unor nave de epocă), preţul de cost ridicat (trasaj complicat) precum şi complicaţiile de realizare (suprafeţe cu dublă curbură de realizat



din table iniţial plane) făcând prohibitivă utilizarea acestei variante constructive la navele de transport mărfuri.

- Selatura de tip linie frântă: în acest caz parabola se înlocuieşte cu o linie frântă, mai exact o succesiune de trei (Figura 3.5. – sus) sau două (Figura 3.5. – jos) segmente de dreaptă în succesiune. Are avantajul unui compromis pe deplin acceptabil între calităţile nautice (supraînălţarea extremităţilor se păstrează) şi preţul de cost (suprafaţa punţii devine diedrală, formă evident cu mult mai uşor de executat direct din table plane).

Prin urmare, varianta prezentată este folosită la aproape toate navele de construcţie modernă, de la acelea de mărime mică până către acelea de mărimi medii şi chiar mari. De notat de asemenea că nici aspectul estetic nu are prea mult de suferit, identificarea diferenţei dintre parabolă şi linia frântă fiind uneori dificilă de la distanţă (vezi din nou Figura 3.5. – sus).

Sus: Selatură de tip linie frântă (3 segmente succesive: prova, centru, pupa)

Jos: Selatură de tip linie frântă (2 segmente succesive: prova, centru)

Fig. 3.5. Variante constructive ale selaturii de tip linie frântă

- Selatura de tip linie dreaptă: în această variantă, linia punţii este o dreaptă orizontală pe toată lungimea navei (Figura 3.6.), soluţie constructivă cu cel mai mic preţ de cost. Este caracteristică navelor mari şi foarte mari la care bordul liber apreciabil (peste 5,0 m) face practic inutile supraînălţările constructive amintite ale extremităţilor. De regulă, extremitatea prova este completată cu o suprastructură înaltă (3,0 ÷ 3,50 m) denumită teuga sau, la navele foarte mari (peste 200.000 tdw), teuga poate lipsi complet, ea fiind înlocuită cu un parapet înalt (2,0 ÷ 2,5 m).



Fig. 3.6. Selatură tip linie dreaptă – aspect general

- Selatura negativă: este o parabolă cu concavitatea în jos şi apare de regulă la ambarcaţiunile glisoare rapide. Motivul este asigurarea unei vizibilit ăţi către prova îmbunătăţite (mai ales în regimurile tranzitorii când ambarcaţiunea este puternic apupată). De asemenea, un alt motiv serios al utilizării acestei variante este acela al aspectului estetic, navele fiind de regulă destinate agrementului nautic (Figura 3.7.).

Fig. 3.7. Selatură negativă – aspect general

Etrava este structura etanşă care delimitează corpul navei către sensul uzual de marş (partea din faţă – prova). Formele L.T. a etravei sunt extrem de diverse, acestea ţinând cont de considerente hidrodinamice, funcţionale, constructive sau estetice, uneori chiar de „modă” – vezi etrava dreaptă verticală (plumb stem). În general, navele metalice au împrumutat iniţial formele etravelor navelor construite din lemn (material care nu permite în general o prea mare varietate a formelor realizabile), progresul tehnologic (sudura în principal) permiţând ulterior dezvoltarea unor forme având o complexitate remarcabilă (vezi etrava cu bulb de ex.)

Ca tipuri conceptuale principale de etrave, se pot identifica următoarele opţiuni:

- Etrava dreaptă propriu-zisă (straight stem): principial, L.T. a acestui tip de etravă este o linie dreaptă care poate avea o multitudine de moduri de înclinare, de regulă ţinând cont de destinaţia navei, de considerente hidrodinamice sau de navigabilitate, de epoca de construcţie sau chiar de „modă” (vezi mai jos).

Printre variantele constructive cu frecvenţă mai ridicată putem enumera:

- Etrava dreaptă verticală (plumb stem) – prezintă o L.T. verticală, racordată cu L.T. a fundului printr-un arc de cerc sau de parabolă. Provine de la navele de mici dimensiuni construite din lemn (Figura 3.8. – a) , utilizarea sa la navele metalice până în anii ' 50 ai Sec. XX (în ciuda calităţilor nautice precare – ambarcare facilă a apei



peste prova la tangajul pe hulă, bordajele în zonă fiind verticale) putând fi considerată ca una dintre inerţiile tehnice greu de justificat (Figura 3.8. – b).

a) Etravă dreaptă verticală clasică (cuter de pilotaj construit din lemn)

b) Etravă dreaptă verticală modernă (pasager construcţie metalică)

Fig. 3.8. Etrava dreaptă verticală (plumb stem) – evoluţie operaţională

- Etrava dreaptă oblică (raked stem) – prezintă o L.T. oblică, fie înclinată normal către prova (Figura 3.9. – a), fie înclinată invers către pupa (etrava inversată sau cu „pinten” – ram bow: Figura 3.9. – b) şi care este racordată cu L.T. a fundului printr-un arc de cerc sau de parabolă. De remarcat faptul că, deşi comportamentul la tangaj pe hulă al etravei oblice normale este net superior (valurile sunt deferlate lateral datorită formei evazate a bordajului în zonă), utilizarea intensivă a acestei variante constructive a trenat până în anii ' 50 ÷ 60 ai Sec. XX, fiind totuşi actualmente practic generalizată. De asemenea, etrava inversată, provenită de la navele militare ale Sec XIX, are în prezent un reviriment, o serie de construcţii civile (vezi din nou Figura 3.9. – b) sau militare adoptând forma mai sus menţionată.

a) Etravă dreaptă oblică normală (înclinare către prova)

b) Etravă dreaptă oblică inversată (înclinare către pupa – etravă cu pinten)

Fig. 3.9. Etrava dreaptă oblică (raked stem) – variante conceptuale

- Etrava dreaptă „curbat ă” (curved stem): principial, L.T. a acestui tip de etravă este o linie curbă de înclinaţie normală (către prova) şi având o curbură de un anumit tip. Astfel, în funcţie de materialul de construcţie, de caracteristicile zonei de navigaţie şi, nu în ultimul rând, de tradiţie sau de criterii preponderent estetice, putem identifica următoarele forme tipice principale: etrava concavă (Figura 3.10. – a), etrava convexă (Figura 3.10. – b) şi etrava cu inflexiune (concav / convexă sau de tip clipper: Figura 3.10. – c). De notat că actualmente, astfel de soluţii constructive



relativ complicate sunt adoptate, de regulă, numai pentru realizarea navelor la care criteriile estetice joacă un rol preponderent.

a) Etravă dreaptă „curbat ă” (curbur ă concavă)

b) Etravă dreaptă „curbat ă” (curbur ă convexă)

c) Etravă dreaptă „curbat ă” (curbur ă concav / convexă)

Fig. 3.10. Etrava dreaptă „curbat ă”: (curved stem) – variante conceptuale - Etrava cu bulb (bulbous bow): principial, L.T. a acestui tip de etravă este o linie oblică cu înclinare normală (către prova) care se cuplează cu L.T. care reprezintă conturul longitudinal al bulbului prova. Din punct de vedere geometric, formele bulbului prova au evoluat de la o simplă creştere de volum a carenei în zona perpendicularei prova (Figura 3.11. – a) la forme actualmente din ce în ce mai complexe şi având prin urmare o eficienţă sporită (Figura 3.11. – b).

a) Bulb de concepţie timpurie (dezvoltare conic – verticală la pp. prova)

b) Bulb de concepţie avansată (bulb proeminent cu dezvoltare laterală)

Fig. 3.11. Etrava cu bulb: (bulbous bow) – evoluţie conceptuală

Bulbul prova este un apendice volumic care are o formă bine studiată, rolul său fiind acela de a diminua componenta rezistenţei de val din ansamblul rezistenţei totale la înaintare a navei. Acest efect pozitiv se realizează pe seama reducerii în principal a amplitudinii valului prova generat de navă, proces care diminuează energia de propagare a acestuia şi deci, pe cale de consecinţă, pierderile de putere necesare asigurării acestei energii de natură parazită.



- Etrava eliptică: în acest caz, L.T. a etravei în plan longitudinal este o dreaptă verticală racordată printr-un arc de cerc sau de parabolă cu L.T. a fundului, denumirea provenind de la secţiunile orizontale aferente, secţiuni care au forma unor semielipse. Ca o particularitate constructivă, etrava de acest tip prezintă o evazare periferică deasupra plutirii sub forma unui „cozoroc” care previne ambarcarea prematură a apei peste prova (Figura 3.12.). Acest tip de etravă se poate găsi la navele mari şi foarte mari, construcţii relativ lente la care rezistenţa de frecare este preponderentă, componenta de val a rezistenţei la înaintare fiind mult diminuată şi prin urmare formele prova putând avea un grad de plenitudine mai accentuat.

Fig. 3.12. Etrava eliptică – aspect general

- Etrava tip „spărgător de gheaţă” – este caracterizată de o L.T. compusă pe partea imersă dintr-o dreaptă oblică de înclinare mare ( 60,0 ÷ 55,0° faţă de verticală) racordată deasupra plutirii la o altă dreaptă oblică, de astă dată având o înclinare mult mai moderată (Figura 3.13.).

Fig. 3.13. Etrava tip „spărgător de gheaţă” – aspect general Înclinarea mică faţă de orizontală a porţiunii imerse a etravei permite ridicarea corpului navei pe gheaţă în procesul de atac prin avans a acesteia, spargerea propriu-zisă având astfel loc datorită în principal greutăţii emerse suspendate a navei şi nu energiei de impact a acesteia. De notat că procedeul este foarte eficient, grosimile capabil a fi sparte în acest fel având valori de cca. 5,0÷6,0 m.



- Etrava tip „lingur ă” (spoon bow): prezentă la majoritatea navelor fluviale moderne, este caracterizată de o L.T. oblică şi uşor convexă, atât în plan longitudinal cât şi în plan transversal (Figura 3.14.). Forma convexă cu dublă curbură care rezultă în acest mod permite dezeşuarea facilă a navelor fluviale puse pe uscat din diverse motive (inclusiv eşuarea voluntară). Astfel, o etravă clasică de formă ascuţită penetrează mult mai adânc sedimentele şi conduce la forţe de adeziune / sucţiune mult sporite, complicându-se deci apreciabil manevra respectivă, manevră oricum destul de dificilă.

Fig. 3.13. Etrava tip „lingur ă” (spoon bow) – aspect general

- Etrava cu „crinolin ă”: este caracteristică navelor fluviale moderne destinate navigaţiei prin împingere. Crinolina ca atare este o structură evazată preponderent orizontală având o formă rectangulară în plan, ea putându-se ataşa unei etrave drepte clasice (la navele convertite ulterior la navigaţia prin împingere – Figura 3.14) sau putând fi integrată din start unei construcţii cu etravă de tip „lingură” (Figura 3.15), acesta fiind cazul navelor de concepţie modernă.

a) Conversie remorcher de linie b) Conversie şlep remorcat

Fig. 3.14. Etrava cu „crinolină” adaptată (conversie nave existente la navigaţia prin împingere)



a) Remorcher – împingător b) Barjă împinsă

Fig. 3.14. Etrava tip „lingură” cu crinolin ă integrată (nave destinate din concepţie navigaţiei prin împingere)

De notat că prezenţa crinolinei, caracteristică constructiv - operaţională care

asigură integrarea navelor în convoiul împins prin cuplarea facilă a acestora atât bord la bord (şiruri ) cât şi succesiv prova / pupa (dane), poate fi identificată (vezi din nou Figura 3.14. şi Figura 3.15.) atât la navele care posedă propulsie proprie (împingătoarele sau motonavele autopropulsate) cât şi la navele fără propulsie proprie (barjele sau şlepurile împinse).

Fundul este structura etanşă care delimitează corpul navei în partea inferioară. Această

construcţie este caracterizată de o L.T. care poate avea diferite forme, forme dependente de considerente ţinând de operabilitate, de anumite aspecte hidrodinamice, de materialele de construcţie sau chiar de tradiţie. Se poate astfel separa în primul rând categoria fundului de formă rectilinie (Figura 3.15.), cu variante constructive fie o dreaptă orizontală (majoritatea navelor comerciale de o largă gamă dimensională: Figura 3.15. – a) fie o dreaptă oblică ascendentă către prova (pescadoare, remorchere sau nave cu vele: Figura 3.15. – b), fie o dreaptă oblică ascendentă către pupa (nave de pescuit sau agrement cu carenă „tetraedrică” ce navigă în regim de semideplasament: Figura 3.15 – c).

a) Fund plat orizontal b) Fund ascendent către pv. c) Fund ascendent către pp.

Fig. 3.15. Variante constructive ale fundului rectiliniu



O a doua mare categorie este aceea a fundului cu L.T. de formă curbilinie (Figura 3.16.),

domeniu foarte vast ca forme în speţă (arce de cerc, de parabolă sau curbe înfăşurătoare de diferite provenienţe). De regulă, date fiind complicaţiile de trasaj şi de punere în operă (forma învelişului rezultă cu dublă curbură), această categorie este alocată navelor cu buget de construcţie ridicat (ambarcaţiuni de agrement sau de competiţie, replici de nave de epocă etc.).

Fig. 3.16. Fund curbiliniu (carenă de tip elipsoidal) – aspect general

Etamboul este structura etanşă care delimitează corpul navei în partea opusă sensului obişnuit de marş (partea din spate – pupa). La navele cu număr impar de elice (una sau trei) este străbătut de o structură numită tub etambou, construcţie complexă prin care se face trecerea în exterior a arborelui portelice (arbore rotativ) simultan cu etanşarea necesară dintre suprafaţa în mişcare de rotaţie a acestuia şi restul navei. Etamboul susţine de asemenea şi instalaţia de guvernare (cârma cu pană sau cârmele – propulsor, după caz) fie prin intermediul unui pinten, fie prin suspendare direct de structura acestuia.

Din punct de vedere arhitectural, la fel cum am arătat şi la discuţia despre etravă, L.T. ale etamboului sunt încă de o diversitate şi mai mare, deoarece acesta nefiind direct în curentul de apă incident datorat deplasării navei, libertatea alegerii formelor acestuia este cu mult mai mare. Astfel, criteriile hidrodinamice au o pondere relativ mai redusă, lăsând astfel locul acelora de natură constructivă (materiale de construcţie ca atare, procedee tehnologice), operaţionale sau, din nou, legate de tradiţii sau chiar de „modă”.

La fel ca şi la formele etravei, variantele constructive proprii construcţiei etamboului navelor din lemn s-au perpetuat (uneori afişând o inerţie inexplicabilă la o primă examinare) şi la navele de construcţie metalică.

Prin urmare, putem deosebi principial următoarele soluţii constructiv – operaţionale: - Etamboul de tip „evantai” (fantail stern): îşi are originea în construcţia din lemn a velierelor de transport din Sec. XIX printre care clipperele (nave cu vele de mare viteză destinate transportului ceaiului din China în Europa ocolind Africa pe ruta pe la Capul Bunei Speranţe). Din punct de vedere arhitectural, este caracterizat de o boltă pupa de formă conică în gen evantai, extinsă de la plutire până la o linie de frântură situată la nivelul punţii principale deschise (Figura 3.17 – a).

Aşa cum am afirmat mai sus, forma respectivă s-a perpetuat (aparent inexplicabil, singurul criteriu viabil putând fi acela de ordin estetic) şi în domeniul navelor construite din table metalice, ultimele construcţii de gen (nave comerciale sau militare) fiind finalizate în anii '30 ai secolului trecut (Figura 3.17. – b).



a) Construcţie din lemn (clipper) (CUTTY SARK: 1869 – 1938)

b) Construcţie metalică (pasager oceanic) (M/V DOULOS : 1914 – prezent)

Fig. 3.17. Etambou de tip „evantai” – variante constructiv / operaţionale

- Etamboul de tip „crucişător” (cruiser stern): variantă constructivă apărută iniţial în domeniul militar în a doua jumătate a Sec. XIX şi propagată apoi si în domeniul civil, forma respectivă „supravieţuind” până în anii '70 ai secolului trecut. Motivele apariţiei precum şi justificarea conceptuală sunt înfăţişate sumar în Figura 3.18.

Fig. 3.18. Evoluţia de la etamboul de tip „evantai” la etamboul de tip „ cruci şător”

Motivaţia apariţiei variantei de etambou denumit şi tip „crucişător” a fost aceea a vulnerabilităţii accentuate a maşinii de cârmă la focul de artilerie inamic. Astfel, forma de etambou tip „evantai” nu permitea în nici un fel amplasarea maşinii de cârmă într-o poziţie protejată sub puntea cuirasată. Soluţia (aplicată evident la un crucişător, de unde şi denumirea….) a venit sub forma unei forme radical diferite, astfel bolta pupa, mult mai evazată şi aproape orizontală, este complet imersă, partea emersă mult mai ascuţită fiind curbată tipic către prova. În noua configuraţie, maşina cârmei se poate amplasa lejer sub protecţia punţii cuirasate, problema părând a fi fost rezolvată (cel puţin până la inventarea torpilei autopropulsate de către englezul Robert Whitehead în anul 1894….). Prin urmare, etamboul de tip „crucişător” (numit uneori şi de tip „canoe”) a dominat design-ul construcţiilor navale peste un secol, existând astfel nenumărate variante militare (Figura 3.19 – a) sau civile (Figura 3.19. – b).



a) Construcţie tipică (pupa ascuţită) (H.M.S. CAROLINE: 1914 – 2011)

b) Construcţie modificată (pupa mai lată) (M/V REGAL EMPRESS: 1953 – 2009)

Fig. 3.19. Etambou de tip „crucişător” – variante constructiv / operaţionale - Etamboul de tip „lingur ă”: este o variantă modernă simplificată a etamboului de tip „crucişător” în sensul că se elimină curbura accentuată către prova a L.T. din planul longitudinal, forma generală rămânând însă tot cu dublă curbură dar mai elansată către pupa (Figura 3.20.), uneori având chiar şi o muchie aparentă în P.D.

Fig. 3.20. Etambou de tip „lingură” – aspect general

- Etamboul cu „oglindă” ( transom stern): apare conceptual prin secţionarea unui etambou de tip „lingură” cu o suprafaţă plană sau curbată (cu simplă sau chiar cu dublă curbură), suprafaţă materializată apoi în zona interioară a bordajului printr-un perete



transversal exterior etanş care constituie de fapt oglinda propriu-zisă. Motivaţia conceptuală a acestui tip de etambou provine de la navele construite din lemn, soluţia constructivă cu oglindă eliminând necesitatea curbării la şi la pupa a scândurilor învelişului exterior, construcţia fiind astfel mult uşurată. Variantele apărute au căpătat succesiv şi potenţe estetice din ce în ce mai rafinate, astfel că de la oglinda plană simplă (Figura 3.21. – a) s-a trecut la oglinda cilindrică cu simplă curbură (Figura 3.21. – b) şi apoi la oglinda paraboloidală cu dublă curbură (Figura 3.21. – c).

a) Oglindă simplă (suprafaţă plană)

b) Oglindă cilindric ă. (suprafaţă cu simplă curbură)

c) Oglindă paraboloidală. (suprafaţă cu dublă curbură)

Fig. 3.21. Oglinda pupa – variante constructive din lemn La navele comerciale de construcţie metalică, adoptarea soluţiei cu oglindă pupa permite mărirea spaţiului util de sub puntea principală, spaţiu utilizabil pentru diverse amenajări gen tancuri de apă, magazii având diferite destinaţii sau chiar cabine de locuit. De remarcat că la unele tipuri de nave comerciale (portcontainerele), adoptarea acestei variante este chiar obligatorie (conturul optim al spaţiului de marfă fiind cel rectangular), lăţimea oglinzii fiind în acest caz egală cu lăţimea navei la cuplul maestru (Figura 3.22.).

Fig. 3.21. Oglindă pupa de lăţime maximală (portcontainer de mare capacitate)

Ca variante constructive moderne, dacă îngustarea corpului navei la pupa nu pune probleme majore se utilizează oglinda triunghiulară (Figura 3.22. – a), în caz contrar fiind preferată opţiunea pentru oglinda trapezoidală (Figura 3.22. – b).



a) Construcţie cu oglindă triunghiular ă b) Construcţie cu oglindă trapezoidală

Fig. 3.22. Etambou cu „oglindă” – variante constructive moderne Pe lângă variantele constructiv – operaţionale prezentate succint mai sus, variante care se

bucură de o extindere apreciabilă, există şi soluţii aplicabile unor domenii de amploare mai redusă, fie ca zonă de navigaţie, fie ca număr de nave construite. Putem menţiona aici navele fluviale autopropulsate, remorcherele de manevră sau alte nave tehnice. Dintre opţiunile constructive proprii acestor categorii de nave, putem menţiona pe scurt:

- Etamboul cu „boltă”: este o construcţie caracteristică remorcherelor de manevră (mai ales acelea cu două linii de arbori), nave care au propulsoare (elice sau propulsoare azimutale de diferite genuri) caracterizate de un diametru apreciabil. În vederea protecţiei propulsoarelor la cavitaţie, ingestie de aer sau la lovire în timpul manevrelor, acestea sunt suspendate dedesubtul unei structuri în consolă (boltă pupa), construcţie care are de regulă o formă circulară sau eliptică în plan orizontal (Figura 3.23.)

Fig. 3.23. Etambou cu „boltă” – aspect general

- Etamboul cu „semitunele”: este o variantă întâlnită la navele autopropulsate care navigă preponderent în zone de navigaţie cu adâncime limitată. Pentru a permite instalarea unor propulsoare de mare diametru (parametru de mare importanţă în



atingerea unui randament rezonabil) în contextul unui pescaj limitat, o soluţie este amplasarea elicelor în semitunele la pupa, construcţii extinse către prova sub forma unor canalizaţii în formă de „S” (Figura 3.24.). În acest mod se pot utiliza elice cu diametru mărit, chiar superior pescajului navei (palele în repaus sunt parţial emerse), deoarece în timpul funcţionării semitunelele se umplu cu apă, elicele funcţionând astfel fără probleme.

Fig. 3.24. Etambou cu „semitunele” – aspect general

În final, o menţiune cu caracter special poate fi făcută pentru etamboul de tip „sanie” , variantă tipică navelor de viteză mare. Aceste construcţii sunt caracterizate de o parte imersă (carenă) de mare fineţe (fund diedral stelat, etravă ascuţită şi etambou plat cu oglindă), prin urmare fundul cu diedru moderat are o L.T. în formă de curbă uşor ascendentă către pupa, terminându-se cu o oglindă care surmontează o boltă de regulă rectangulară în plan (Figura 3.25.).

Fig. 3.25. Etambou de tip „sanie” – aspect general B. Planul plutirii de plină încărcare (C.W.L.: Constructive Water Line) – este un plan

principal de referinţă poziţionat orizontal – longitudinal şi reprezintă convenţional suprafaţa orizontală a apei în situaţia de încărcare amintită mai sus. Intersecţia acestui plan cu învelişul etanş al corpului navei se constituie (în plan orizontal) într-un contur închis alcătuit din L.T. şi care delimitează suprafaţa plutirii de plină încărcare, suprafaţă având aria SCWL (Figura 3.26). Planul plutirii de plină încărcare împarte astfel corpul etanş al navei în două părţi principale şi anume partea imersă (scufundată) – carena sau opera vie precum şi partea emersă (opera moartă).



Fig. 3.26. PLANUL PLUTIRII DE PLIN Ă ÎNCĂRCARE – C.W.L. (poziţionare şi linii teoretice asociate)

În vedere laterală, planul reprezentat de C.W.L. este o linie dreaptă orizontală. Intersecţia

acestei drepte cu conturul secţiunii în P.D. a învelişului etanş poate fi urmărită în Figura 3.27., construcţia respectivă permiţând astfel definirea primei categorii de dimensiuni ale navei, pe acelea situate în plan longitudinal – orizontal şi anume lungimile.

Fig. 3.27. Dimensiuni principale – lungimi



În primul rând, dacă urmărim intersecţia C.W.L. cu conturul sus menţionat putem identifica două puncte de intersecţie, unul situat pe etravă şi celălalt pe etambou. Dacă coborâm câte o perpendiculară pe C.W.L. din fiecare dintre aceste puncte vom defini, în ordine, perpendiculara prova (notată cu PPPV – la intersecţia etravei cu C.W.L.) şi perpendiculara pupa (notată cu PPPP – la intersecţia etamboului cu C.W.L.).

Observaţie: Poziţia perpendicularei prova PPPV definită mai sus este univocă. Cu privire

la perpendiculara pupa PPPP, modalitatea de definire a acesteia ca fiind trasată la intersecţia etamboului cu C.W.L. este utilizată în calculele legate de Teoria Navei şi disciplinele conexe. Pentru calcule de Bord Liber, de Tonaj sau de dimensionare structurală, perpendiculara pupa notată PPPP' se poate trasa fie la axul cârmei, fie printr-un punct situat la o anumită distanţă de perpendiculare prova PPPV , distanţă stabilită clar la momentul respectiv.

Dacă măsurăm pe orizontală distanţa între perpendiculara prova PPPV şi perpendiculara

pupa PPPP vom obţine lungimea între perpendiculare LPP. În situaţia în care perpendiculara pupa este trasată la intersecţia etamboului cu C.W.L. (PPPP), această dimensiune coincide cu lungimea la plutire LWL, fiind denumită pe scurt lungime teoretică L adică:

LPP = LWL = L ( 3.1.)

Evident că în situaţia în care perpendiculara pupa este definită în alt mod (PPPP'),

corespunzător lungimea între perpendiculare se notează cu LPP' (numită uneori şi lungime de calcul L – a nu se confunda cu lungimea teoretică L !!) iar relaţia cu lungimile mai sus definite este de astă dată următoarea:

LPP ≠ LWL = L ( 3.2.)

Dacă se măsoară pe orizontală distanţa dintre punctele constructive extreme prova / pupa

ale navei se obţine lungimea maximă LMAX (engl. L.O.A. – Length Over All ). De notat că lungimea maximă se măsoară între punctele constructive extreme ale navei, indiferent unde se află situate acestea (Figura 3.28.), uneori fiind necesară şi introducerea unei lungimi suplimentare şi anume lungimea corpului (engl. hull) notată LCOCĂ (vezi Figura 3.28 – b).

a) Etravă cu bulb proeminent b) Velier cu extensii apreciabile la extremităţi

Fig. 3.28. Particularităţi de definire a lungimii maxime LMAX



C. Planul cuplului maestru ( - engl. Midship Section): este un plan principal de

referinţă poziţionat vertical – transversal la jumătatea lungimii între perpendiculare LPP. acest plan împărţind astfel corpul navei în două parţi (câteodată identice – jumătăţi). Astfel, partea din faţă (orientată către sensul obişnuit de marş) cuprinsă între şi extremitatea anterioară a etravei poartă denumirea de prova. Corespunzător, partea din spate (orientată către partea opusă a sensului obişnuit de marş) cuprinsă între şi extremitatea posterioară a etamboului se numeşte pupa (Figura 3.29.).

De notat faptul că expresiile prova şi pupa au şi sens topologic (de poziţionare relativă) în sensul că, de exemplu, motorul de propulsie se află în pupa navei dar este situat în prova elicei sau că vinciul de ancoră este amplasat în prova navei dar se află în pupa nărilor de ancoră.

Intersecţia acestui plan cu învelişul etanş al corpului navei generează un contur închis denumit Secţiune Maestră (vezi din nou Figura 3.29.) şi care este alcătuit din următoarele linii teoretice: L.T. punte (partea de sus a corpului navei), L.T. fund (partea de jos a corpului navei) şi L.T. bordaje (flancurile laterale ale corpului navei).

Fig. 3.29. PLANUL CUPLULUI MAESTRU ( ) – poziţionare şi linii teoretice asociate

Bordajul este structura etanşă ce delimitează corpul navei în părţile laterale (în borduri). L.T. a bordajului se intersectează cu L.T. a punţii într-o zonă denumită centură (engl. sheer), concomitent intersecţia L.T. a bordajului cu L.T. a fundului făcându-se într-o zonă denumită gurnă (engl. chine sau bilge). De asemenea, locul geometric al punctelor centurii pe lungimea navei se numeşte Linia Punţii în Bord (L.P.B.).

De remarcat faptul că din punct de vedere constructiv, atât centura (Figura 3.30.) cât şi gurna (Figura 3.31.) se pot realiza atât în variantă ascuţită (unghiulară) cât şi în variantă rotunjită (racordată). Varianta uzuală pentru construcţia zonei centurii este acea unghiulară, alternativa de tip racordat fiind alocată de regulă navelor de dimensiuni sporite. Concomitent, construcţia uzuală a zonei gurnei este acea racordată, varianta construcţiei unghiulare fiind proprie navelor realizate din materiale greu deformabile în suprafeţe cu dublă curbură (placaj de ex.) sau la care se caută un preţ de cost mai redus pentru structura învelişului exterior etanş, acesta fiind alcătuit numai din suprafeţe cu simplă curbură (plane sau cilindrice), soluţie tehnică mult mai uşor de pus în operă.



a) Construcţie unghiulară b) Construcţie racordată

Fig. 3.30. Centura (sheer) – variante constructive

a) Construcţie unghiulară b) Construcţie racordată

Fig. 3.31. Gurna (chine sau bilge) – variante constructive

În vedere transversală, planul reprezentat de C.W.L. este o linie dreaptă orizontală. Intersecţia acestei drepte cu conturul Secţiunii Maestre poate fi urmărită în Figura 3.32., construcţia respectivă permiţând astfel definirea celei de-a doua categorii de dimensiuni ale navei, pe acelea situate în plan transversal – orizontal şi anume lăţimile.

Fig. 3.32. Dimensiuni principale – lăţimi



Urmărind intersecţia C.W.L. cu L.T. ale bordajelor, putem astfel identifica două puncte simetrice de intersecţie (Tb.+ Bb.), distanţa măsurată pe orizontală dintre aceste două puncte definind lăţimea la plutire BWL fiind de asemenea denumită şi lungime teoretică B.. De asemenea, măsurând pe orizontală distanţa dintre punctele constructive extreme ale navei în plan transversal, se mai poate defini lăţimea maximă BMAX.

La navele de construcţie uzuală (bordaje preponderent verticale) lăţimea la plutire BWL este identică cu lăţimea maximă BMAX , după relaţia:

BMAX = BWL = B ( 3.3.)

Dacă bordajele sunt fie de formă evazată, fie „intrată” (engl, thumble home) fie cilindrică,

lăţimea maximă BMAX va fi diferită de celelalte două, amplasarea ei relativă faţă de acestea putând fi diferită (Figura 3.33.), noua relaţie dintre acestea fiind următoarea:

BMAX > BWL = B ( 3.4.)

a) Bordaj puternic evazat (BMAX deasupra BWL)

b) Bordaj cilindric (BMAX dedesubtul BWL)

Fig. 3.33. Lăţimea maximă BMAX – particularit ăţi de amplasare În Figura 3.32. se mai poate identifica un element constructiv – operaţional caracteristic

şi anume curbura transversală a punţii (engl. deck camber). Această particularitate conceptuală este adoptată în vederea drenării apei de pe puntea navei, apă provenită de la ploaie sau de la stropii valurilor de hulă la navigaţia pe mare agitată. De regulă, forma curburii transversale este definită de o L.T. curbă (parabolă, arc de cerc sau alte construcţii grafice), existând şi variante simplificate (secţiune trapezoidală – diedru dublu) sau chiar secţiune triunghiulară (diedru simplu). Indiferent de forma secţiunii, parametrul caracteristic este săgeata f a curburii transversale a punţii în P.D., valoarea uzuală (standard) a acesteia fiind dată de relaţia:

f = Bpunte / 50 ( 3.5.)

Datorită faptului că lăţimea Bpunte a navei este variabilă pe lungimea navei (după o lege oarecare definită de regulă grafic), rezultă că şi valoarea săgeţii fi este de asemenea variabilă adică:

Bpunte = Bipunte (L) ⇒ f = fi (L)= Bipunte / 50 (3.6.) unde i este o secţiune transversală oarecare – Figura 3.34.



Cum de regulă nava este ascuţită la extremităţi (Bipunte = 0) rezultă că şi săgeata fi asociată este nulă, adică în vedere laterală linia punţii în bord L.P.B. se apropie de linia punţii în planul diametral L.P.D. pe măsură ce ne deplasăm de la cuplul maestru către extremităţile prova / pupa, în aceste puncte cele două linii având puncte comune (vezi din nou Figura 3.34.).

Fig. 3.34. L.P.D. şi L.P.B. – alură poziţionare reciprocă

D. Planul de bază (P.B. – engl. Baseline): este un plan auxiliar de referinţă poziţionat orizontal – longitudinal, trasat prin punctul de intersecţie al L.T. a fundului cu Planul Cuplului Maestru (Figura 3.35). De regulă, fundul navelor comerciale are o construcţie de tip plan (L.T. orizontală – fund plat) şi deci Planul de bază P.B. coincide cu planul fundului. Dacă L.T. a fundului este oblică (indiferent de orientare), o parte a navei se află dedesubtul Planului de bază P.B. iar restul ( de regulă partea majoritară) se află deasupra acestuia (vezi din nou Figura 3.35.). Deşi este un declarat plan auxiliar de referinţă, Planul de bază P.B. este al treilea plan al triedrului cartezian (celelalte fiind Planul diametral P.D. şi Planul cuplului maestru ), triedru legat intrinsec de navă şi urmărind fidel mişcările acesteia.

Fig. 3.35. PLANUL DE BAZĂ (P.B.) – poziţionare şi linii teoretice asociate

De notat că Planul plutirii de plină încărcare C.W.L., deşi declarat plan principal de referinţă, nu face parte din triedrul cartezian deoarece este un plan „convenţional”. Acest lucru se referă la faptul că amplasarea acestuia nu este univocă ci este dictată de argumente interpretabile, noţiunea de „plină încărcare” de exemplu putând fi definită în varii modalităţi diferite. Mai mult decât atât, planul unei plutiri reale oarecare W.L. (Planul plutirii de plină încărcare C.W.L. fiind astfel un caz particular) este un plan înclinat şi chiar mobil faţă de navă (la modul relativ, în



realitate nava fiind înclinată şi plutirea – apa fiind evident orizontală) şi deci neputând fi perpendicular pe celelalte două decât în cazuri particulare.

În vedere laterală, Planul de bază P.B. este reprezentat de o linie orizontală paralelă cu linia care reprezintă Planul plutirii de plină încărcare C.W.L. Dacă cele două linii sunt paralele adică Planul de bază P.B. este paralel cu planul plutirii W.L. (în acest caz chiar C.W.L..), se spune în limbaj nautic că nava este pe „chilă dreaptă” sau că nu are „asietă”. Reprezentarea în vedere laterală a elementelor mai sus menţionate permite definirea celei de-a treia categorii de dimensiuni, situate în plan transversal – vertical şi anume pescajele, bordurile libere şi înălţimile de construcţie (Figura 3.36.)

Fig. 3.36. Dimensiuni principale – pescaje, borduri libere, înălţimi de construcţie Analizând Figura 3.36., vom putea defini în primul rând pescajul teoretic T (sau d – draft

în notaţie engleză) ca fiind distanţa măsurată pe verticală la Cuplul maestru între linia care defineşte Planul de bază P.B. şi linia care defineşte Planul plutirii de plină încărcare C.W.L. Concomitent, pe perpendiculara prova PPPV şi pe perpendiculara pupa PPPP, măsurând pe verticală distanţele între aceleaşi linii ( P.B. şi plutirea oarecare W.L.) vom putea defini respectiv pescajul prova TPV şi pescajul pupa TPP.

Dacă nava este pe chilă dreaptă, cele trei pescaje au valori egale adică:

TPV = TPP = T ( 3.7.)

Dacă nava are asietă (plutirea W.L. nu este paralelă cu planul de bază – vezi din nou Figura 3.36), putem avea următoarele situaţii:

− Aprovare: TPV > TPP ≠ T ( 3.8.)

− Apupare: TPP > TPV ≠ T ( 3.9.)

Putem de asemenea defini şi pescajul mediu Tm , mărime măsurată de asemenea la Cuplul maestru şi care are valoarea numerică rezultată din relaţia:

2PPPV

m

TTT

+= ( 3.10.)



De notat faptul că pescajul mediu Tm, deşi măsurat la Cuplul maestru la fel ca şi pescajul teoretic T, nu coincide cu acesta din urmă decât în cazuri cu totul particulare (valoare nulă a abscisei XFO a centrului de greutate FO al suprafeţei plutirii – Figura 3.37.). În această ultimă situaţie cu caracter special, centrul de greutate FO al suprafeţei plutirii se află la jumătatea lungimii navei pe plutirea de pescaj T şi, prin urmare, la modificarea asietei navei variaţia pescajelor prova şi pupa este egală.

Fig. 3.37. Pescajul mediu Tm şi pescajul teoretic T (particularit ăţi de definire şi poziţionare reciprocă)

De remarcat că pescajul ca atare este singurul parametru monitorizabil în exploatare, în

acest scop existând aplicate pe bordaj aşa numitele „scări / mărci de pescaj” amplasate la prova şi la pupa, navele cu o lungime mai mare de 120 m având o scară de pescaj amplasată şi la mijlocul navei.

În al doilea rând (vezi din nou Figura 3.36.), dacă măsurăm pe verticală la Cuplul maestru distanţa dintre orizontala trasată la nivelul punctelor centurii (linia punţii în bord – L.P.B.) şi Plutirea de plină încărcare C.W.L., vom putea defini astfel bordul liber teoretic F. Deoarece de regulă nava are selatură, către extremităţile navei linia punţii în bord L.P.B. se depărtează de orizontala Plutirii de plină încărcare C.W.L., prin urmare bordul liber are o variaţie pe lungimea navei, variaţie de forma:

Fi = Fi (L) ≠ F (3.11.) unde i este o secţiune transversală oarecare – Figura 3.38.

Bordul liber F este esenţial în definirea rezervei de flotabilitate a navei, valoarea alocată

fiind definită printr-un procedeu de calcul dedicat, rezultatul fiind un Certificat de bord liber.

Fig. 3.38. Bordul liber F (particularit ăţi de definire şi alură variaţie pe lungimea navei – Fi )

În al treilea rând (vezi încă o dată Figura 3.36.), dacă măsurăm pe verticală la Cuplul

maestru distanţa dintre orizontala trasată la nivelul punctelor centurii (linia punţii în bord – L.P.B.) şi Planul de bază P.B., vom putea defini astfel înălţimea de construcţie teoretică H (sau D – depth în notaţie engleză). De asemenea, din aceeaşi figură rezultă şi relaţia:



H = F + T ( 3.12.)

Datorită variaţiei cu selatura a bordului liber Fi – vezi relaţia (3.11.), înălţimea de construcţie H va suferi de asemenea o variaţie pe lungimea navei după o relaţie de forma:

Hi = Hi (L) ≠ H sau Hi = Fi + T ( 3.13.)

De precizat suplimentar că, în cazul în care fundul navei este oblic ( L.T. fund ≠P.B.), înălţimea de construcţie Hi se măsoară de la linia punţii în bord L.P.B. până la fundul navei în secţiunea i şi nu până la planul de bază P.B. (Figura 3.39.).

Fig. 3.39. Înălţimea de construcţie H (particularit ăţi de definire şi alură variaţie pe lungimea navei – Hi )

cursul nr. 3 bis

Documents