cursul-nr.1-bis

7/25/2019 CURSUL-NR.1-bis

1/46

TEORIA, CONSTRUCIAI VITALITATEA NAVEI SUPORT DE CURS (TM)

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

CURSUL NR. 1

Generaliti; Caliti nautice; Clasificarea sumara navelor

1.1. Teoria, Construcia i Vitalitatea Navei generaliti

Teoria Navei este o disciplin a mecanicii aplicate care studiaz calitile nautice alenavei. Cteva precizri i definiii:

Nava este un solid rigid (n Teoria Navei) i etan, destinat navigaiei prin plutire(la suprafaa apei sau n imersiune controlat) i menit a ndeplini scopuri precisconturate: transport de mrfuri (navele comerciale) sau scopuri speciale (navelemilitare).

Calitile nauticesunt cerine tehnico funcionale ce trebuiesc ndeplinite ntr-o

msurmai mare sau mai micde ctre orice navca atare, pierderea uneia sau amai multora determinnd schimbarea statutului acesteia (de ex. din nav nepav).

Calitile nautice despre care vorbim sunt urmtoarele:

Flotabilitatea ; Stabilitatea ; Nescufundabilitatea ; Calitatea de a efectua oscilaii line (engl. seakeeping) ; Caliti de mar; Manevrabilitatea ;

Stabilitatea de drum.Ca disciplin, Teoria Navei este structurat n dou mari pri i anume Statica Navei

care studiaz primele trei caliti nautice adic flotabilitatea, stabilitatea i nescufundabilitateaurmatdeDinamica Naveicare abordeazrestul calitilor nautice i anume oscilaiile, calitilede mar, manevrabilitatea i stabilitatea de drum.

Construcia Navei este o disciplin complementar ce studiaz nava din perspectivaRezistenei Materialelor, nava fiind de astdatconsideratca un solid deformabil ce este supussolicitrilor definite de Teoria Navei, structura rezistenta acesteia fiind astfel definit, calculati realizatn consecin.

Vitalitatea Naveieste de fapt o disciplin de sintez i studiaz capacitatea oponent anavei la factorii perturbatori sau care pot afecta sigurana navigaiei, domeniile de studiu inndfie de capitole speciale din Teoria Navei (nescufundabilitatea i stabilitatea de avarie) fie dedomenii cu totul diferite (protecia la incendiu i combaterea acestuia, clase de structuri anti-focetc.).

n cele ce urmeazvom explicita sumar caracterul fiecrei caliti nautice, prezentareadetaliata acestora fiind abordatulterior i constituind de fapt scheletul prii deTeoria Naveiaprezentului suport de curs.

1.2. Caliti nautice

Flotabilitatea este calitatea nautic ce presupune plutirea n echilibru a navei (lasuprafaa apei sau n imersiune cazul submarinelor) ntr-un mod impus i


2/46



controlabil. Caracterul impus i controlabil este esenial deoarece definete controlulasupra calitii nautice respective, pierderea acestuia avnd de regul dreptconsecinpierderea calitii nautice creia i este ataat. Astfel, dacne referim laflotabilitate, pierderea acestei caliti nautice (scufundarea navei) are evident uncaracter de dezastru, n acest context restul calitilor nautice rmnnd frobiect.

Flotabilitatea se asigur iniial din construcie prin prevederea navei cu unnveli tridimensional etan realizat din diferite materiale (lemn, tabl din diversemetale, rini armate cu fibre de diferite proveniene). Ulterior, meninereaetaneitii nveliului pe durata exploatrii navei face obiectul unor cerine cucaracter extrem de sever (tratament i msuri antirugin, ntreinere adecvat amijloacelor de obturare a deschiderilor necesare n nveliul etan garnituri alediverselor capace, ferestre sau ui, valvule sau prize de bordaj etc.).

Stabilitatea este calitatea nauticce presupune redresarea navei anterior nclinate de ocauzexterioar, atunci cnd cauza exterioarcare a provocat nclinarea i nceteazaciunea.

Numim redresaremicorarea unghiului de nclinare a navei. nclinrile navei

mpreun cu unghiurile asociate pot avea caracter temporar (band), permanent(canarisire) sau alternat (n cazul oscilaiilor induse de hul, fie pur transversale ruliu, fie pur longitudinale tangaj, fie combinate balans).

Numim cauz exterioar un fenomen fizic de natur mecanic saumeteorologicce poate provoca nclinarea navei dar care, prin natura sa, nu modificdistribuia greutilor de la bord, acestea din urm fiind considerate amaratecorespunztor i prin urmare imobile n condiii normale. Ca natur, cauzeleexterioare pot avea caracter general (de exemplu rafalde vnt, val izolat, giraie) saucaracter specific (parmde remorcla travers la remorchere sau salvde artilerie

ntr-un bord la navele militare).Trebuie menionat faptul c exist i aa numitele cauze interioare, acestea

fiind de asemenea fenomene de naturmecanicce provoacnclinarea navei dar care,prin natura lor, sunt asociate de astdatcu modificarea distribuiei greutilor de labord (de exemplu deplasarea mrfii sau inundarea asimetric).

Stabilitatea se asigurn primul rnd constructiv, prin impunerea ncdin fazade proiectare i apoi de construcie a unei distribuii adecvate de greuti, distribuiecare s conduc la un centru de greutate avnd o amplasare ct mai cobort. Dinacest punct de vedere, existnave (de reguldin categoria ambarcaiunilor - velierecu chil lestat sau diverse ambarcaiuni de servitute cum ar fi pilotinele,ambarcaiunile de cutaresalvare sau chiar brcile de salvare propriuzise.) la carestabilitatea poate fi total asigurat(nave auto-redresabile engl.: self uprighting).

La toate celelalte nave, asigurarea stabilitii n decursul exploatrii navei seface respectnd cu strictee instruciunile aflate la bord i furnizate de proiectantulnavei (Informaia de stabilitate pentru comandant engl.: Stability booklet),instruciuni ce fac referire la diferitele variante acceptabile ale distribuiei de greutidecurgnd direct din manevrele de greuti asociate procesului de ncrcare descrcare a navei. Foarte important, pierderea stabilitii navei (rsturnarea) seproduce numai din cauza echipajului, fie prin ignorarea sau, mai grav, nerespectareaacestor indicaii fie din cauza unei amarri defectuoase sau insuficiente a mrfii nmagaziile navei, sarcince revine de asemenea personalului ambarcat.

De asemenea, trebuie menionat faptul casigurarea stabilitii are un caracterde prioritate absolut fiind poate mult mai important chiar dect asigurarea

flotabilitii, din urmtoarele motive: Pierderea stabilitii (rsturnarea navei) este un proces de foarte scurtdurat

(cca.510 secunde) i care, odat amorsat, are un caracter ireversibil,


3/46



neexistnd nici o posibilitate de aciune eficient pentru oprirea saucontracararea acestuia, nemaivorbind de vreo posibilitate de salvare apersoanelor de la bord.

Pierderea stabilitii (rsturnarea navei) provoac aproape sigur pierdereaflotabilitii (scufundarea navei), la unghiuri mari de nclinare producndu-seinundarea cocii prin deschideri (ui, ferestre, hublouri etc.) care pot fineobturate la momentul respectiv

Nescufundabilitatea este calitatea nautic ce presupune pstrarea flotabilitii i astabilitii n condiii de avarie n cazul inundrii corpului iniial etan al navei.Flotabilitatea de avarie semnificplutirea navei n condiii de relativsiguran daravnd o imersiune superioarcelei de plinncrcare (la limitcu puntea principalla nivelul apei), asociatde regul i cu nclinri combinate permanente (apupare,aprovare sau canarisire)

Inundarea corpului etan al navei se poate produce n situaia pierderiiintegritii sau a funcionalitii diferitelor mijloace de obturare a deschiderilor n

nveliul etan al cocii. Mult mai periculoas este ns perforarea propriu-zis anveliului etan al cocii prin aa numita gaur de ap. Gurile de ap pot aveadiferite proveniene, pornind de la cauze aparent minore (rugina de ex.) i terminndcu unele avnd caracter de dezastru (euare, explozie, coliziune). Acestea din urmgenereazde regulguri de apde dimensiuni apreciabile, mergnd uneori pnlasecionarea completa corpului navei.

Nescufundabilitatea se asigur iniial (ncdin etapa de proiectare) prin aanumitele mijloace pasive (sau constructive) ca de exemplu compartimentarea etana corpului navei i alocarea unui bord liber suficient, ea fiind meninutn prin aanumitele mijloace active (ntreinerea adecvat a mijloacelor de nchidere apenetraiilor la nveliul etansau, cnd este cazul, utilizarea mijloacelor de reducere

a debitului apei de inundare sau a pompelor de golire).Meritmenionat faptul cnescufundabilitatea poate fi asigurattotal (navenescufundabile unsinkable) n cazul navelor de dimensiuni reduse (ambarcaiunile),la navele mai mari nescufundabilitatea fiind posibil a fi asigurat doar parial(plutire de avarie cu un anumit numr de compartimente etane inundate).

Calitatea de a efectua oscilaii line (engl. seakeeping).Nava n navigaie poate ficonsiderat ca fiind un solid fr legturi, echilibrul navei fiind generat strict deechilibrul forelor care acioneazasupra sa (sistem oscilator liber). Dacnavigaiaare loc pe mare agitat (hul remanent sau hul de vnt - furtun), fora deflotabilitate sufermodificri att de direcie ct i de mrime, efectul fiind acela deinducere a unor micri oscilatorii asupra navei ca atare (transversale ruliu ilongitudinale tangaj), oscilaii caracterizate primordial de mrimea vitezeiunghiulare (sau implicit a perioadei asociate).

Astfel, aceste oscilaii pot fi difereniate ca avnd fie un caracter lin(vitezunghiular mic / perioad mare), fie un caracter dur (vitez unghiular mare /perioadmic). Duritatea excesiva oscilaiilor (mai ales a celor transversale) esteduntoare pentru cinduce o stare de disconfort asupra personalului ambarcat (rulde mare) i, de asemenea, induce suprasarcini (uneori de valoare apreciabil deordinul a 1,5 2 g n ambele sensuri) n structura navei sau, mai ales, n organelemobile ale diferitelor maini sau mecanisme.

Problema care apare este aceea cefectul reducerii duritii oscilaiilor este o

aciune antagonistcu realizarea unei stabiliti suficiente, astfel co nav stabiloscileaz dur iar o nav mai puin stabil va oscila lin, rezolvarea problemeinecesitnd prin urmare realizarea unui compromis de naturtehnic.


4/46



Compromisul mai sus menionat se realizeazastfel:

Se asigur primar stabilitatea, pierderea acesteia fcnd fr obiectrestul elementelor tehnice menionate;

Duritatea oscilaiilor (preponderent acelea transversale) se atenueazcu mijloace adiacente specifice denumite stabilizatoare de ruliu.

Acestea sunt dispozitive sau agregate de diferite tipuri sau configuraii(chile de ruliu, cisterne active sau pasive, giroscoape, stabilizatoare cuaripioare etc.) care, prin diferite moduri de acionare, reduc duritatea(viteza unghiular) a oscilaiilor la limite rezonabile.

Calitile de mar reprezintacea calitate nauticcare presupune deplasarea naveintr-un sens i cu o anumitvitez, ambele impuse i controlabile.

La deplasarea cu o anumitvitez, asupra navei se exercitfore de rezistendin partea mediilor prin care se deplaseazi anume:

Din partea apei forehidrodinamice(n marsau la staionare n curent); Din partea aerului fore aerodinamice (n mar sau la staionare sub

aciunea vntului).Prin urmare, pentru atingerea i apoi meninerea unei anumite viteze de mar

este necesaraplicarea permanenta unei fore egale i de sens contrar mpingere.Aceast foreste generatde un agregat numit propulsor, acesta primind n acestscop energie de la o instalaie de for.

Instalaiile de forpot fi exterioare(energie eoliansau solar) sau interioare(energie muscularsau diverse forme de energie mecanic abur, combustie internsau extern, electricsau nuclear)

Pe de altparte, propulsoarele sunt dispozitive sau agregate care, pe baza unordiverse fenomene fizice, produc o fornumitmpingere, forcare trebuie sfie de

mrime reglabilcu finee i obligatoriu reversibil. Dupmodul n care genereazmpingerea, propulsoarele pot fi:

Propulsoare active vela, rotoarele Flettner, zmeu (energie eolian); Propulsoare reactive rama, vsla, pagaia, padela (energie muscular) sau

elicea naval / aerian, roata cu zbaturi, propulsoarele cu jet sau MHD(energie mecanic).

O caracteristic definitorie a oricrui sistem propulsiv naval este aceea acapacitii de a asigura, ct mai rapid i cu efort minimal, inversarea sensului foreide mpingere a propulsorului indiferent de valoarea instantanee a traciunii necesare.Acest deziderat impune cerine constructive specifice instalaiilor primare de for

cum ar fi motoare reversibile (motoarele Diesel n 2 T), reductoare inversoare sauchiar construcii deosebite ale propulsoarelor ca atare (propulsoare azimutale Schottel, Voith Schneider, Azipodsau elice cu pas reglabil.).

Manevrabilitatea reprezint calitatea nauticcare presupune schimbarea drumuluinavei ntr-un mod impus i controlabil.

Drumul navei reprezint de regul unghiul dintre direcia momentan dedeplasare a navei i un reper standard (Nordul Adevrat sau Gro, Nordul Magnetic,relevment la un reper prova etc.). Schimbarea drumului navei se face prinintermediul unei instalaii de guvernare, aceasta acionnd direct un agregatdenumit mijloc de guvernare care execut propriu-zis i nemijlocit schimbarea

necesarla un moment dat a drumului navei.Mijloacele de guvernare sunt dispozitive sau agregate care, pe baza a diferiteprincipii fizice, produc fore sau momente capabile sroteascnava n jurul unui ax


5/46



vertical, schimbnd astfel i drumul sau direcia de deplasare a acesteia. Din punctde vedere conceptual, mijloacele de guvernare pot fi:

Mijloace de guvernare propriu-zise: crme (cu pan, rame crm) saucrme speciale ( Schilling, Becker, etc.); Crme - propulsor : Duze Kort rotative, propulsoare azimutale de tip

Schottel, Voith Schneider, AZIPOD sau motoare n configuraieoutboard.

Instalaiile de guvernare sunt sisteme cu acionare manual sau mecaniccare exercito aciune directasupra mijloacelor de guvernare asociate. Acestea sepot prezenta de reguln urmtoarele variante constructive:

Instalaii manuale: direct pe eche sau cu demultiplicare mecanic(troe); Instalaii mecanice (main de crm): instalaii cu abur, electrice sau

hidraulice.

O variantconstructivi operaionalinedita instalaiei de guvernare esteaceea constituitde Sistemul de Poziionare Dinamic(denumit uneori prescurtat

DPde la englezesculDynamically Positionning). Acest sistem (care poate asiguraevident i guvernarea convenional) este destinat n mod special meninerii fixe apoziiei navei doar prin aplicarea difereniatpe direcie azimutala traciunii unorpropulsoare dedicate, nava neavnd legturi materiale (ancore, parme, lanuri etc.)la fund, mal sau geamanduri de legare). Sistemul este necesar pentru operarea unornave tehnice de naltspecializare (nave de foraj, nave de asistenscafandri, navede pozare conducte submarine etc.), nave care opereaz la adncimi apreciabile(1.500 4.000 m), condiii care fac prohibitive mijloacele uzuale de fixare.

Stabilitatea de drum reprezint calitatea nautic care presupune revenirea navei,anterior deviate de la drum, la drumul iniial, atunci cnd perturbaia exterioarce a

provocat devierea i nceteaz aciunea. Perturbaiile exterioare sunt de regulfenomene meteorologice (rafale de vnt, valuri de hulsau valuri izolate), aciuneaacestora fiind absolut ocazional(ntmpltoare chiar) i avnd frecvene aleatorii.

Este de remarcat c revenirea la drumul iniial se poate face i prinacionarea, mai mult sau mai puin ferm, a mijloacelor de guvernare din dotare.Aceast acionare, de regul inevitabil, trebuie s fie ns caracterizat printr-oamplitudine minim, valorile excesive ale acesteia ducnd fie la accentuareaoboselii echipei de cart (cu consecinele de rigoare) fie la uzura prematur a unorcomponente ale instalaiei de acionare (pilotul automat ndeosebi).

Problema specificcare apare n aceastsituaie este aceea cstabilitatea dedrumeste antagonistcu manevrabilitatea, adico navmanevrabilnu poate inesingurdrumul (fugede la drum) iar o navstabilpe drum este puin manevrabil(intrgreu n evoluie). Rezolvarea problemei conduce la adoptarea unui compromisde natur tehnic, compromis legat de destinaia i regimul de operare al naveirespective, n modul urmtor:

La navele la care regimul de manevrperformantreprezintpeste 85 %din timpul de exploatare (remorchere de manevr), se accentueaz dinconstrucie manevrabilitatea (raport L/B de valoare micadicnave scurtei cu lime relativ mai mare), sacrificndu-se parial stabilitatea de drum;

La navele care navigpeste 85 % din timpul de operare pe drum constant(navele de curslung) se accentueazdin construcie stabilitatea de drum

(raport L/B de valoare medie ctre mare adicnave mai lungi i cu limerelativ mai mic), sacrificndu-se prin urmare parial manevrabilitatea. Pede alt parte, manevrabilitatea astfel pierdut se poate compensa cu


6/46



mijloace suplimentare de manevr (bow / stern thruster-e, propulsoareprincipale azimutale) sau pur i simplu cu mijloace exterioare de manevr(se apeleazla remorcherele de manevrdin zon).

1.3. Clasificarea sumara navelorNot: Clasificarea care urmeaztrateazla modul informativ (de unde adjectivul sumar)

diferitele caracteristici tehnico - operaionale ale diverselor tipuri de nave analizate.Detalierea i prezentarea n extenso a acestora se va face ulterior n capitolul intitulatTIPURI DE NAVE COMERCIALE.De asemenea, tipurile de nave notate cu asterisc *i textul asociat redactat n font deculoare indigosunt tratate numai pentru a pstra coeziunea domeniului, informaiilelegate de acestea nefiind necesare ca atare la examinarea final, nefigurnd deci nsubiectele de examen.

Navele ca atare pot fi clasificate ntr-o multitudine de moduri, criteriile de departajareputnd fi foarte diverse (tipul de marf transportat, zonele de navigaie, modul de asigurare apropulsiei, materialul de construcie etc.). Dac ne referim strict la direcia caracteristicdisciplinei Teoria Navei, criteriul de clasificare asociat este acela al modului n care navig(saurealizeazdeplasarea). Urmrind direcia menionatmai sus, putem astfel deosebi urmtoarelecategorii principale de nave:

I. Nave de suprafa:

Nave de deplasament;

Nave glisoare;

Nave pe aripi portante; Nave pe pernde aer.

II. Submersibile:

Submarine;

Batiscafe.

Ca o prim precizare, navele de suprafa sunt destinate a naviga n mod normal pesuprafaa de separaie ap aer a Oceanului Planetar. Spre deosebire de acest lucru,submersibilelesunt destinate a naviga n mod normal dedesubtul suprafeei de separaie ap aer

(n imersiune controlat), acestea putnd evident naviga i la suprafa (n emersiune) dacsituaia o cere. Evident cnavele de suprafapot ajunge n de asemenea n imersiune ns, nacest caz, situaia nu este una normal, nava fiind scufundati deci cu alt statut juridic (epav).O aseriune asemntoare se poate face cu privire la imersiunea submersibilelor, pierdereacontrolului asupra acesteia avnd evident consecine similare.

Vom trece n revist n continuare la modul expeditiv principiile care guverneazmodurile de navigare sau de operare ale categoriilor de nave prezentate n clasificarea sumardemai sus.

NAVE DE SUPRAFA; Nave de deplasament

Acest tip de nave navigprin plutire n orice regim de deplasare (regim de marsau destaionare la ancor sau la cheu) la nivelul suprafeei de separaie ap aer. n consecin,


7/46



caracteristica definitorie n acest caz este faptul ca nava va avea permanent scufundat(imers) oparte a corpului etan, parte denumitoperviesau caren. De menionat faptul ccealaltpartea corpului etaneste situatprin urmare la suprafa(emers) fiind prin urmare vizibil, avnddenumirea de opermoart.

Datoritdiferenei de densitate pe feele adiacente nveliului etanimers al carenei navei(aer la interior i apla exterior), pe suprafaa acestuia se dezvolt fore de presiune de naturhidrostatic (denumite uneori i fore arhimedice). Aceste fore au o direcie normal(perpendicular) pe suprafaa nveliului etan, sensul de acionare fiind de la mediul mai densctre cel mai puin dens adic de la exteriorul ctre interiorul navei. Dat fiind c, datoritgeometriei i a robusteii transversale a structurii navei, componentele orizontale ale acestora seanuleazca fiind egale i de sens contrar, rmn active doar componentele verticale (Figura 1.1.).

Fig. 1.1. Subdiviziuni ale corpului etanal navei i aciunea forelor hidrostatice

Aceste componente nsumate genereazfora de flotabilitate a navei, forcare nu poatefi echilibratdect de greutatea navei. Dat fiind cgreutatea navei (deplasamentul) are o valoarevariabil, caracteristicdiferitelor situaii de ncrcare ale navei, volumul imers al carenei va fide asemenea variabil. Mrimea acestui volum (caracterizat direct de imersiunea carenei pescajul navei) este definitde expresia numeric a legii lui Archimede, prin urmare pescajulfiind, la densitate constanta apei din exterior, direct dependentde greutatea (deplasamentul)navei.

Merit menionat faptul c nsi denumirea de deplasament atribuit greutii naveiderivdirect din enunul legii lui Archimede i anume: Un corp scufundat ntr-un lichid este

mpins de jos n sus de o for egal cu greutatea volumului de lichid dezlocuit (engl.displaceddeplasat).

De notat de asemenea c n aceast categorie se ncadreaz peste 90 % din naveleconstruite, destinaia acestora fiind preponderent comercial. Gama dimensionalare o extinderemaximal, de la ambarcaiuni de civa metri pnla gigantismul atins n domeniu (petrolierelede tip U.L.C.C. 550.000 tdwsau mineralierele de tip ChinaMax 400.000 tdw.). Configuraiaarhitecturala carenei este relativ convenional(bordaje preponderent verticale sau cu evazare

redus, fund plat orizontal sau uneori n V, cu unghiul de stelare avnd o valoare mic(2 4 ).Pe de altparte, gama de viteze este mai modest(viteze maxime atinse de cca. 40,00 45,00 Nd.), motivul principal fiind rezistena la naintare de valoare apreciabil exercitat de


8/46



deplasarea navei prin ap. Aceastsituaie conduce la necesitatea unor puteri instalate uneori demrimi prohibitive (peste 250.000 300.000 C.P.), de regulrentabil de utilizat doar la navelemilitare.

De fapt acest din urm aspect (atingerea i apoi meninerea unei viteze ridicate ncontextul unei puteri instalate rezonabile) a condus la dezvoltarea celorlalte tipuri de nave desuprafamenionate anterior. Direcia urmrita fost aceea a scoaterii corpului navei din apprin diferite soluii constructive, soluii care au permis uneori chiar desprinderea totala corpuluinavei de suprafaa pe care se deplaseaz(navele pe pernde aer cu fustinelarperiferic), curezultate absolut notabile din punct de vedere operaional. Prin urmare, n continuare vom urmriacest deziderat (atingerea i apoi meninerea unei viteze ridicate n contextul unei puteri instalaterezonabile), specificnd, la fiecare tip de nav, modalitile specifice n care acesta s-a realizat,cu toate aspectele pro i contra asociate.

NAVE DE SUPRAFA; Nave glisoare* (vezi Nota de la . 1.3)

Acest tip de nave navign regim de marcu corpul etanparial imers, ridicarea din ap

a carenei n mar fiind datorat susinerii acesteia de ctre forele hidrodinamice (fore deportan). Dei aceste fore apar i la navele de deplasament, n acest caz ele contribuind larezistena la naintare a carenei, la navele glisoare prezena acestora este de dorit i este chiarcutat, efectul acestora fiind dirijat ns ctre o contribuie pozitiv. n aceast direcie,configuraia arhitectural este tipic (Figura 1.2.), n spe coca are fund stelat cu unghi devaloare mare (uneori mergnd pnla 25,00 30,00), gurna este ascuit(unghiular) iar fundulare suprafaportantapreciabilla pupa (oglindpupa imersn staionare).

Fig. 1.2. Configuraie tipicde carenglisoare

Este de notat c, n gestiunea echilibrului pe vertical, ponderea forelor de portanesteapreciabil(80,0085,00 % din deplasament), restul fiind contribuia forelor hidrostatice. Prin

urmare, nava navigcu corpul aproape complet emers (Figura 2.3.), aceasta alunecnd (glisndsau plannd engl.planning) pe suprafaa apei, uneori chiar desprinzndu-se total de aceasta, ncazul navigaiei pe hul. Pe de altparte, este evident faptul c, n staionare la cheu, n ancor


9/46



sau n deriv, navele glisoare plutesc ntru-totul similar cu navele de deplasament, volumulcarenei n aceastsituaie fiind nsde o valoare corespunztor mrit.

Fig. 1.3. Atitudine tipicde carenglisoare n marla mare vitez(cca. 350km / h)

Viteza apreciabil a acestui tip de nave le face propice utilizrii civile n domenii caagrementul sau competiiile sportive, nave de intervenii rapide sau de cutare-salvare (S.A.R. SearchAndRescue), nave de pasageri sau de tip ferry, precum i utilizri militare (aa numitelevedete de diferite tipuri i destinaii). Ca ordin de mrime dimensional, gama este destul demodest, valorile maxime ale deplasamentelor fiind cel mult de ordinul sutelor de tone. Deasemenea, meritmenionat faptul cacest gen de nave deine i recordul de vitezpe ap, att lacategoria propulsie mecanic (realizat n acest caz printr-o soluie destul de exotic adic nspeun motor turboreactor de avion F/A 18: Figura 1.4.a) sau chiar i la categoria propulsie cuvele, nava avnd o configuraie la fel de exotic (n spe vel rigid tip arippe coc de tipcatamaran asimetric: Figura 1.4. b).

a) Spirit of Australia:356 Nd ( 641 km / h) 1978 prezent

b)Macquarie Innovation:44,71 Nd ( 80,74 km / h) 2007

Fig. 1.4. Nave glisoare deintoare de recorduri de vitezpe ap

NAVE DE SUPRAFA; Nave pe aripi portante* (vezi Nota de la . 1.3)

La acest tip de nave dezideratul scoaterii din apa corpului navei este dus mai departe,deplasarea acesteia la viteza de maravnd loc n condiia n care corpul propriu-zis al navei estecomplet afardin ap(emers), n aprmnnd doar un sistem portant alctuit n principiu dinnite aripi portante avnd de regulo configuraie special. Aripile portante sunt ataate la corpulnavei prin intermediul unor montani, structurcare transmite n acelai timp ctre corpul navei

i forele portante generate de aripi.La viteza de mar, distana dintre fundul navei i suprafaa apei poate avea valoriapreciabile (2,00 4,00 m,n funcie i de configuraia de baza sistemului portant), aspect ce


10/46



permite navigaia lejeri n condiii de confort pentru personalul ambarcat, indiferent de gradulde agitaie al suprafeei pe care se deplaseaz. La fel ca la navele glisoare, n regim de staionarela ancor / la cheu sau n deriv, acestea plutesc ca orice nav de deplasament, pescajul naceastsituaie fiind evident cu mult superior fade acela caracteristic regimului de mar.

Portana creatde aripi este generatpe criterii hidrodinamice, procesul fiind ntru-totulasemntor cu acela care este utilizat n cazul avioanelor, diferena unic fiind aceea a valoriidensitii fluidelor n spe, cu consecinele asociate. Astfel, apa avnd o densitate de cca. 1.000de ori mai mare dect aerul, aria portant a aripilor (la portan egal) va fi deci cu mult maimicla navele cu aripi portante fade avioane. Prin urmare, dacun avion este de regulo aripde dimensiuni generoase care are ataat (eventual.) un fuzelaj cu un gabarit mult mai redus, lao nav pe aripi portante sistemul de aripi este destul de bine disimulat, uneori pn la limitaobservabilitii.

Sistemul portant ca atare poate fi configurat n trei variante (Figura 1.5) i anume de tipavion (deplasamentul este preluat preponderent de aripa din prova, aceasta avnd prin urmaredimensiuni majorate), de tip ra canard (deplasamentul este preluat preponderent de aripadin pupa) i de tip tandem (deplasamentul este repartizat oarecum n mod egal pe ambele

sisteme portante de la prova i de la pupa).

Fig. 1.5. Configuraii posibile ale sistemului de aripi portante

Problema principialcare apare la conceperea acestui tip de nave este aceea a realizriiechilibrului pe vertical. Portana, ca orice for de tip hidrodinamic, depinde n principal deviteza de deplasare prin legea cunoscut:

PPSVCP =

2

2

1 [N] (1.1)

unde: CP: coeficientul de portanal profilului aripii;

: densitatea apei (1.000 kg/m3apdulce sau 1.025 kg/m3apde mare convenional); V: viteza de deplasare a navei (m/s); SP:aria suprafeei portante a aripilor.

Pe de altparte, deplasamentul navei este practic constant, acesta nefiind n nici un cazdependent de vitez. Dat fiind cechilibrul pe verticaleste dat evident de relaia .ctPD == ,apare imediat evidentnecesitatea gsirii i aplicrii unei configuraii a sistemului portant care sconduc, ntr-un fel sau altul, la scderea portanei P odat cu creterea vitezei V. Aceastparticularitate constructiv funcional va trebui astfel s poat compensa influena notabil avitezei (cretere cu ptratul vitezei), prin micorarea corespunztoare a restului factorilor careintervin n formula (1.1).

La o primanaliz, la o vitezde marimpusde beneficiar i la navigaia ntr-o anumitarie geografic (viteza V i densitatea apei fiind prin urmare constante), rmn ca posibile


11/46



variabile coeficientul de portanCPi aria suprafeei portante SP. Alegerea variantei de utilizatare o importancrucialn acest caz, acionarea fie directfie implicit(naturalsau de la sine)asupra valorilor uneia sau a celeilalte dintre mrimile explicitate mai sus definind n mod directconfiguraia sistemului portant i, n final, categoria constructiva navei pe aripi portante.

Astfel, pornind de la simplu la complex, vom putea deosebi urmtoarele categoriiconstructive de nave pe aripi portante:

A. Nave cu aripi parial imerse (surface piercing foils)

Aripile portante ale acestui tip de nave, parial imerse, intersecteazprin urmare suprafaalibera apei. Echilibrul pe verticalse realizeazn acest caz recurgnd la varianta modificriiariei suprafeei portante SP. Soluia n spe este o opiune tehniccu un caracter mai simplu,modificarea parametrului SPfcndu-se natural datoritgeometriei sistemului portant, n speciala formei aripilor n plan transversal. Astfel, dac adoptm o configuraie cu seciuni rectilinii(aripi n Vsau aripi trapezoidale varianta acelora n Vavnd intercalato poriune orizontalla mijloc: Figura 1.6. a) sau cu seciuni curbilinii (arce de cerc, de elipssau de parabol), vom

remarca c, odatcu creterea vitezei (nava avnd tendina de ridicare datoritcreterii portanei),anvergura utilAU a aripilor se reduce de la sine datorit configuraiei geometrice n plantransversal a aripilor (Figura 1.6. b).

Dat fiind faptul caria suprafeei portante SPeste produsul dintre coarda Ca profiluluiaripii i anvergura utilAU a acesteia i cum, de regul, suplimentar i coarda Ca profilului estede mrime variabil(variaie cresctoare cu pescajul: valori mari la suprafa uneori chiar prinprevederea de aripi suplimentare i valori mici la adncime), prin ridicarea navei din poziia 1

n poziia 2 odatcu creterea vitezei, ambii parametri se reduc avnd drept efect reducerea arieisuprafeei portante cu consecina reducerii portanei asociate (sau mai corect, meninereaconstanta acesteia odatcu creterea vitezei).

a) Configuraie cu aripi de formtrapezoidaln seciune transversal

b) Influena geometriei n Va aripilorasupra mrimii suprafeei portante SP

Fig. 1.6. Particulariti constructive i funcionale ale aripilor portante parial imerse

n final, fenomenul se va stabiliza la un anumit pescaj, de regul pescajul alocatdeplasamentului maxim i a vitezei de mar intenionate. Aripile suplimentare menionate maisus, iniial imerse, devin emerse la viteza de mar, rolul lor temporar fiind acela de a facilita

ieirea ct mai rapida navei pe aripile de marstabilizat.Aspectul general mpreuncu elementele constructive specifice ale unei nave din aceast

categorie sunt nfiate n Figura 1.7.


12/46



Fig. 1.7. Aspect general i elemente constructive specifice ale unei nave pe aripi portanteparial imerse (surface piercing foils)

Se poate remarca n Figura 1.7 faptul cnavele de acest gen au corpul etanimers (carena)de o form asemntoare cu navele glisoare (fund stelat, gurne ascuite), aspect explicabil dinpunctul de vedere al rapiditii trecerii de la regimul de deplasament la acela de sustentaiestabilizat pe aripi, regimul de glisare fiind n acest caz un regim tranzitoriu cu caracter util.Sistemul de aripi portante este, n majoritatea cazurilor, configurat n varianta de tip avion,seciunea transversala aripilor fiind de regulo combinaie ntre segmente de dreaptsuccesive(polilinie) i elipse sau arce de cerc. De asemenea, se remarci prezena aripilor suplimentareamplasate att pe suporii exteriori ai aripilor din prova ct i la mijlocul lungimii navei, poziiaacestora fiind, aa cum s-a afirmat anterior, emersn regim de mar.

De asemenea, este evidenti o altcaracteristicmai puin salutari anume unghiul denclinare accentuat al liniilor de arbori portelice (vizibilde altfel i n Figura 1.6. a). Aceastconfiguraie este oarecum inevitabil, mai ales dacdorim o transmisie directfrangrenaje dedeviere (V drivesauZ drive), din cauza diferenei de nlime (diferencu caracter funcional ideci imuabil) dintre propulsoare i motoarele de acionare, mai ales dac dorim amplasareaacestora din urmct mai la pupa.

Concluzionnd, soluia tehniccu aripi parial imerse (surface piercing foils)prezentat

mai sus este prin urmare o variantmai simpli, prin urmare, mai accesibileconomic, att laachiziia iniial ct i ulterior n exploatare. Sistemul de aripi este fix, acesta fiind bulonat destructura navei n faza de construcie, echilibrul navei pe verticali la giraie se realizeazde lasine (implicit), n exploatare nefiind prin urmare necesare dect eventuale operaiuni de

ntreinere de amploare limitati cu caracter rutinier. Mai mult dect att, nivelul de pregtire alechipajului (cel puin la utilizrile n domeniul civil) este cel mult de nivel mediu (calificare lanivel de timonier sau motorist), cu efecte de asemenea benefice asupra economicitii exploatriiacestui tip de nave.

Prin urmare, navele de acest tip ocupsegmente de pian domeniul navelor de pasageripe rute rapide Figura 1.8, ele concurnd cu succes alte tipuri de nave (glisoare de pasageri,catamarane de mare vitez, nave pe pernde aer etc.).


13/46



Fig. 1.8.Passenger ferrype aripi portante parial imerse (surface piercing foils)(navde tipPT 50pe rutde navetn portul Sydney)

Zonele de navigaie posibil a fi abordate sunt nslimitate de nsui principiul conceptualcare stla baza construciei acestora, amplasarea aripilor portante n vecintatea suprafeei liberea apei fcndu-le susceptibile la influena marcanta valurilor de hul. n consecin, utilizareacomerciala acestui tip de nave este limitate la ape interioare (Figura 1.9. sus) sau la brae demare adpostite ca de exemplu rade ntre insule, estuare sau lagune maritime (Figura 1.9. jos).

Pasager fluvial pe rul Amstel (Amsterdam)

(navde tip VOSHODmodernizat) - sus

Pasager de rad(Pireu insula Egina)

(navde tipKOMETAmodernizat) - jos

Fig. 1.9. Utilizri civile tipice ale navelor cu aripi parial imerse (surface piercing foils)


14/46



Ca n multe alte domenii, performanele ridicate n ceea ce privete viteza i mobilitateaau atras evident i atenia factorilor de planificare sau de decizie din domeniul militar.Consecinele imediate au fost iniierea de studii i proiecte n domeniu, unele rmase n faza detestare (Figura 1.10), altele finalizate cu succes i utilizate apoi intensiv (Figura 1.11.).

H.M.C.S. Bras d'Or n probe de mare(vitezpeste 63Nd, 1969)

H.M.C.S. Bras d'Or n starea actual(Muse maritime du Qubec)

Fig. 1.10. Prototip navde patrulare antisubmarin:H.M.C.S. Bras d'Or, Canada, 1963.(configuraie de tipcanard, propulsie cu turbine cu gaze i elice supercavitante)

SARANCHA n probe de mare(vitez58Nd, 1973)

SARANCHA la cheu cu aripile rabtute n sus(aripile prova n lateral, aripa pupa spre napoi)

Fig. 1.11. Navrapidde atac: Proiect 124 (cod NATO: SARANCHA), U.R.S.S., 1977.(configuraie de tipavion, propulsie cu turbine cu gaze i elice supercavitante)

B. Nave cu aripi complet imerse (fully submerged foils)

Aripile portante ale navelor aparinnd acestei variante constructiv operaionale au oconfiguraie generalde forma unui Tinversat (Figura 1.12. a), ele fiind amplasate n regim demar, spre deosebire de soluia tehnic cu aripi parial imerse, ntr-o poziie de aceast datcomplet imers (imersiune de cca. 2,00 3,00 m: Figura 1.12. b). Evident c n regim destaionare navele respective plutesc ca orice nav de deplasament, sistemul portant fiind de

regulrabtut ntr-o poziie emersn vederea uurrii manevrelor de acostare n special.


15/46



a) Aripportantcomplet imersprova(configuraie n T inversat)

b) Aripportantcomplet imersprova(n funcionare la viteza de mar)

Fig. 1.12. Particulariti constructive ale aripilor complet imerse (fully submerged foils)

Configuraia sistemului portant cu utilizarea cea mai frecventeste aceea de tip canard(repartiie 70 % / 30 %), prin urmare aripa din pupa (rabatabilde reguln sus pe lateralsauctre napoi) fiind de dimensiuni majorate n comparaie cu aceea din prova (rabatabilde obiceictre n sus i nainte, ntr-o fantprevzutn etrav(Figura 1.13).

Fig. 1.13. Particulariti constructive ale aripilor complet imerse (fully submerged foils)(aripprova rabtutn staionare configuraie n Tinversat, volet de bord de fug)

Analog cu situaia ntlnit la navele cu aripi parial imerse, forma carenei estecaracteristicnavelor glisoare (fund cu stelare accentuati gurne unghiulare ascuite), propulsiafiind ns asiguratde propulsoare cu jet, soluia cu elice supercavitante rmnnd de regulnfaza de prototip. Propulsia cu jet ofercaracteristici operaionale mult superioare, printre alteleeliminndu-se total neajunsul liniilor de arbori cu nclinare excesiv sau angrenajele de maridimensiuni dacse utilizeaztransmisii n Vsau n Z.

Dat fiind caripile sunt complet imerse, aria suprafeei portante SPeste constanti, prinurmare, nu poate contribui la realizarea echilibrului pe vertical al navei. n consecin, ncondiiile unei viteze de deplasare V i a unei densiti a apei ambele constante, singuramrime a crei variaie negativ ar putea conduce la realizarea echilibrului pe vertical estecoeficientul de portanCP. Acest parametru este o caracteristicfuncionala profilului aripii,acesta suferind o variaie cresctoare / descresctoare de formcvasiliniaro datcu modificareaunghiului de incidenal corzii aripii fade viteza incident(Figura 1.14.). Astfel, dacvom


16/46



asigura, ntr-un fel sau altul, o variaie corespunztoare a incidenei aripii, vom putea realiza nconsecini echilibrul pe verticalal navei, indiferent de viteza de deplasare a acesteia.

Fig. 1.14. Particulariti operaionale ale aripilor complet imerse (fully submerged foils)(realizarea echilibrului pe verticalprin modificarea unghiului de incidenal aripii)

Consecina imediata necesitii variaiei unghiului de incidenal aripii este recurgereala o construcie articulat a sistemului de aripi portante. Astfel, aripile portante pot fi fiebasculante n ntregime (vezi din nou Figura 1.14.) fie fixe avnd doar un volet de bord de fug

(Figura 1.13). Problema majora acestei soluii este aceea a comenzii unghiului de inciden,repetabilitatea pe termen lung a aciunii valurilor datorate hulei fcnd practic imposibilcomanda manual (relativ uzual la avioane), soluia adoptat fiind aceea a automatizriicomplete a sistemului (Figura 1.15).

Fig. 1.15. Sistem automat de acionare al aripilor complet imerse (configurare general)


17/46



Schema bloc a unui astfel de sistem este urmtoarea: semnalul generat de senzorii primari(accelerometre pe direciile vertical i orizontal lateral) este alocat unui bloc digital decomand control (calculator de proces), acesta elabornd n mod corespunztor un semnal decomandpentru instalaia hidraulicde manevra incidenei aripilor. Configurarea operaionalmenionatmai sus conduce la o reacie practic instantanee a sistemului, timpul de rspuns alinstalaiei fiind de ordinul a 0,3 0,5 secunde, n aceste condi ii stabilizarea navei la navigaia pehul(Figura 1.16 a) sau n giraie, ambele la vitezmaxim(Figura 1.16 b) nemaifiind astfelo problem.

a) Stabilizare la navigaia pe hul(vitez48Nd) b) Stabilizare n giraie

Fig. 1.16. Evoluii performante datorate sistemului automat de comand/control al aripilor(navde atac de tipPHM PEGASSUS, configuraie de tipcanard, propulsie cu turbine cu

gaze i propulsor cu jet, U.S. Navy, 1977 1993)

Se poate remarca faptul c, acelai factor care conduce la performanele ridicate alesistemului de aripi portante adnc imerse, este n acelai timp i punctul slab al acestuia.Necesitatea (rezolvat cu succes de altfel) de a asigura permanent o variaie a unghiului deinciden al aripilor a avut drept consecin o construcie complicat i prin urmare relativscump (senzori de complexitate ridicat, calculator de proces, aripi articulate cu acionarehidraulic etc.). Mai mult dect att, n contextul complexitii operative crescute, gradul decompetenal echipajului este necesar a fi cu mult mai ridicat, fiind prin urmare necesar cel

puin o pregtire la nivelul de ofier mecanic sau de punte. Aceast chestiune are implicaiieconomice majore n operarea navelor de acest tip, nivelul salarial sau al diferitelor alte cheltuielicu personalul fiind prin urmare corespunztor mai ridicat.

Concluzionnd, gradul de sofisticare operaional, cheltuielile operative apreciabile ipreul de cost ridicat au fcut prohibitivutilizarea acestui tip de nave n domeniul comercial,acestea nefcnd faconcurenei altor tipuri de nave cu operabilitate mai puin oneroas. Prinurmare, cu excepia unor prototipuri rmase ca atare, singura navcu aripi portante adnc imersecare s-a afirmat i a supravieuit pe piaa navelor de pasageri pe rute de navetde lungime micctre medie esteBOEING JETFOIL(Figura 1.17.). Iniial utilizate pe rute din Hawaii sau HongKong, actualmente rutele operate de aceste nave au ca punct nodal portul Singapore, destinaiileacoperind zone extinse din Indonezia i Malaezia. Calitile evolutive de excepie ale acestui

sistem portant permit navigarea n siguran meninnd viteza maxim n condiiile de traficmaritim extrem de aglomerat din Hong Kong, Strmtoarea Singapore sau Strmtoarea Malacca ( Figura 1.17.).


18/46



a)BOEING JETFOILn navigaie(giraie la viteza de mar 43Nd)

b)BOEING JETFOILpregtit pentru transport(sistemul portant rabtut, suport tip container)

Fig. 1.17.Passenger ferrype aripi portante complet imerse (fully submerged foils)(navde tipBOEING JETFOIL, configuraie de tipcanard, propulsie cu turbine cu gaze i

propulsor cu jet, S.U.A., Hong Kong, Japonia, Singapore, 1974 prezent)

Fig. 1.18.BOEING JETFOILla vitezde marn trafic aglomerat (Hong Kong 1980)

La fel ca i n cazul navelor pe aripi parial imerse, utilizrile militare nu au ntrziat s-ifacapariia. Interesul factorilor de decizie din domeniu a fost trezit de caracteristicile operativeperformante, sistemul automat de stabilizare oferind posibilitatea concepiei i construciei unorplatforme de stabilitate ridicatdestinate lansrii de armament ofensiv sau defensiv. Mai multdect att, acelai sistem permite intervenia operativeficienti imediatn situaii de agitaiea mrii care ar face imposibilintervenia altor tipuri de nave, mai ales din gama celor rapide.

De notat c, din punct de vedere al gamei dimensionale, navele construite se ncadreazn categoriile micctre medie (vedete de patrulare, de atac cu rachete, torpiloare etc. vezi dinnou Figura 1.16), deplasamentele acestora nedepind totui cteva sute de tone.

NAVE DE SUPRAFA; Nave pe pernde aer * (vezi Nota de la . 1.3)

Urmrind ideea care a fost enunatla nceputul expunerii (atingerea unei viteze ridicaten contextul unei puteri instalate rezonabile), putem gndi, la extrem, o navcare snu mai aib


19/46



de loc vreun contact cu suprafaa pe care se deplaseaz. Soluia constructiv care a ndeplinitacest deziderat este aceea constituitde navele pe pernde aer, aceste nave navignd, n regimde mar, pe un strat de aer (perna de aer) de presiune relativ sczut(0,30 0,60 bar), strat deaer generat i ntreinut de o instalaie de sustentaie (ventilatoare axiale sau centrifugale). Prinurmare, n regim de marnava plutete (engl. hoveringde unde i denumirea dehovercraft) peun strat de aer (Figura 1.19.), n regim de staionare la cheu sau n derivaceasta plutind pe ap

n regim de deplasament la fel ca orice alt tip de nav. De notat clipsa contactului cu suprafaade deplasare anuleaz total fora de frecare dintre nav i aceasta, aprnd prin urmareposibilitatea dezvoltrii unor viteze apreciabile n regim comercial economic).

Fig. 1.19. CUSHIONCRAFTn probe de sustentaie(prototipBritten Norman Ltd., M. Britanie, 1960)

Este de remarcat faptul c, avnd n vedere absena oricrui contact cu suprafaa dedeplasare, natura acesteia nu prezint nici o importan, uneori aceasta fiind denumit pur isimplu ecran. Rezultastfel n primfazcacest tip de nave are, inclus n nsi principiul defuncionare, caracterul amfibiuadiccapacitatea operaionalde a schimba regimul de navigaie(de la terestru la maritim i invers) n mod direct, frnici un fel de modificare constructivsau

de dotare suplimentar. Modul de operare amfibiu este foarte tentant pentru zonele cu alternanap-uscat, att n utilizri civile cum ar fi aprovizionare n zone izolate sau greu accesibile(mlatini, delte, zone cu gheaspart), nave rapide de pasageri pe rute de navetde amploarescurt ctre medie, nave de intervenie la inundaii etc. sau n utilizri militare, unde sunt denenlocuit n operaiunile de desant maritim sau de susinere a capului de pod de la coast.

Pe de altparte, lipsa contactului cu suprafaa de sprijin conduce i la probleme mai puindezirabile. Astfel, propulsia nu este posibil a fi realizatdect cu mijloace proprii domeniuluiaeronautic (elice aeriene sau jeturi de aer dirijate adecvat) iar guvernarea aiderea (crmeaeriene, propulsoare azimutale sau jeturi de aer dirijate adecvat). Mai mult dect att, lipsafrecrii cu suprafaa de deplasare conduce la dispariia forelor centripete, fore care menin nava

pe traiectorie n viraje, abordarea acestora necesitnd tehnici de pilotaj specifice (viraje prinderapaj n genul celor de la automobilele de raliu).


20/46



De-a lungul timpului, evoluia concepiei i construciei navelor pe pern de aer acunoscut (simultan sau secvenial) variantele constructiv - operaionale tratate n continuare.

A. Nave cu fustinelarperiferic(ACV Air Cushion Vehicle)

Aceastvariantconstructivare structura conceptualnfiatn Figura 1.20.

Fig. 1.20. Navcar ferryde tip cu fustinelarperiferic configurare conceptual

n principiu, navele de acest gen au perna de aer delimitatde o structurelastic(fustinelarperiferic) avnd o construcie de tip cortin, de tip balon sau cu degete). Fusta permitedepirea obstacolelor (aa numita capacitate de trecere adicdistana de la platforma navei lasuprafaa de deplasare: valoare rezonabilcca. 2,00 2,50 m) n condiiile unei seciuni redusede scpare a aerului din pern (lumina fustei adicdistana de la marginea inferioara fusteila suprafaa de deplasare: valoare rezonabilcca. 0,20 0,30 m).

Datoritperimetrului apreciabil al seciunii de scpare a aerului din pern, debitul necesaral instalaiei de sustentaie este relativ ridicat, aceasta necesitnd prin urmare o putere instalatde valoare apreciabil. Concomitent, randamentul redus (0,20 0,30) al elicelor aeriene necesarepropulsiei n gama de viteze proprie acestor nave (40,00 60,00 Nd) conduce de asemenea lanecesitatea unei instalaii de for de putere apreciabil. Aspectele operaionale de mai susconverg ctre cerina dotrii acestor nave (att pentru sustentaie ct i pentru propulsie) cuagregate energetice din domeniul aeronautic (motoare de aviaie cu piston sau turbomotoare deelicopter), dotri tehnice scumpe i caracterizate de un consum specific de combustibil devaloare ridicat(mai ales turbinele cu gaze).

Concomitent, pentru reducerea greutii proprii a corpului navei (pentru micorareaputerii alocate instalaiei de sustentaie) se utilizeaz de asemenea materiale din domeniul

aeronautic (aliaje de aluminiu sau chiar materiale mai exotice cum ar fi fibra de carbon saufibrele aramidice - Kevlar-ul). Toate aceste cerine conduc n final la o construcie scump i


21/46



relativ pretenioasn exploatare, care, cel puin la ora actual, nu mai este tentant(mai ales ndomeniul civil) dect dacare caracter amfibiu.

Prin urmare, n domeniul civil au mai supravieuit cteva nave de tip car ferrype rutescurte (peste Canalul Mnecii: Figura 1.21.), existnd ns nave noi pentru intervenie sauaprovizionare n zone greu accesibile (Figura 1.22.). De remarcat i faptul cconceptul cu fustinelar periferic a suscitat interesul publicului larg la nivel de hobby, astfel existnd o piaenormde modele construibile n kit-uri (Figura 1.23.) sau competiii dedicate acestui gen devehicul.

a) SRN4n regim de tranziie de la mareliberla rampa de ncrcare / descrcare

b) SRN4n regim de operaiuni comercialepe rampa de ncrcare / descrcare

Fig. 1.21. Ultimul supravieuitor al navelor pe pernde aer de tipcar - ferry(navde tip SRN4, 250pasageri, 30autoturisme, deplasament full 320tone, vitez60Nd.

propulsie cu turbine cu gaze, M. Britanie, rutDover-Boulogne:1968 2000)

a)BHC 400 n configuraie de intervenie(la viteza de mar)

b)BHC 400n configuraie de transport personal(n staionare la mal)

Fig. 1.22. Navde intervenie rapid(navde tipBHC 400 British Hovercraft Corporation, deplasament 70tone, vitezde mar

45Nd, Canadian Coast Guard, Canada, 2000 prezent)

Fig. 1.23.Hovercraftde agrement sportiv construibil nkit


22/46



Aa cum era de ateptat, performanele ridicate ale acestui gen de nave (ne mai vorbindde caracterul amfibiu), au atras atenia factorilor decizionali din domeniul militar. Prin urmare,pe lngnave de patrulare de mai micimportan, au aprut construcii care speculeazdirectaspectul amfibiu i anume nave de desant maritim propriu-zis (care doar transportpe plajele dedebarcare trupele i tehnica de lupt Figura 1.24.) sau nave de desant i sprijin al trupelordebarcate (care asigur, pe lngtransportul la plaje al trupelor sau a tehnicii de lupt, sprijinululterior cu foc al acestora, navele fiind narmate corespunztor Figura 1.25.).

a)LCACn marctre plaja de debarcare b)LCACn faza de descrcare a tehnicii de lupt

Fig. 1.24. Navde desant maritim propriu zis de tipLCAC(Landing Craft Air Cushion, 200tone, vitez40Nd., U.S. Navy , 1986 prezent)

a)ZUBRn marctre plaja dedebarcare

b)ZUBRn faza de descrcare a tehnicii de luptide sprijin cu foc a trupelor debarcate

Fig. 1.25. Navde desant maritim i sprijin cu foc a trupelor debarcate(navtipZUBR Proiect 1232.2, 535tone, vitez60Nd., V.M.F. Rusia , 1988 prezent)

B. Nave cu perei laterali rigizi (SES Surface Effect Ship)

Aceast categorie constructiv operaional de nave pe pern de aer a aprut ca oncercare de a contracara dezavantajele navelor cu fust inelar periferic (seciune mare descpare a aerului din perni propulsoare de randament sczut). Ideea centraleste aceea de alimita (pnla anulare) scprile din pernpe laturile din borduri ale acesteia, n acest scop fiindprevzui perei laterali rigizi (side walls), fusta rmnnd ca atare doar la prova i la pupa.Pereii laterali au o construcie foarte zveltn seciune transversal(tip cuit) i rmn imeri

n mar, scprile aerului din pernfiind astfel dirijate doar ctre fustele de la extremiti. Poziia

imers n mara pereilor laterali permite de asemenea instalarea de propulsoare din domeniulnaval, aiderea i pentru mijloacele de guvernare (Figura 1.26.).


23/46



Fig. 1.26. Navcar ferryde tip cu perei laterali rigizi configurare conceptual

Aspectele conceptual constructive menionate mai sus (reducerea drastica scprilordin pern pn la 75 % precum i utilizarea propulsoarelor de tip naval, la vitezele de marcurente acestor nave elicele navale avnd un randament cu mult mai mare 0,50 0,75) permitutilizarea de aceastdata motoarelor Diesel rapide (de genul motoarelor de camion) att pentru

sustentaie ct i pentru propulsie. De notat ctoate aceste avantaje de natureconomicse obinpltind preul renunrii la caracterul amfibiu al navei, sacrificiu acceptabil n anumite contexteoperativ economice.

Aceastcaracteristicde concept are implicaii majore n operarea economica navelorrespective, efectul fiind penetrarea pe piai apoi utilizarea cu succes a navelor de acest tip nsegmentul navelor rapide pe rute de mrime mic medie (nave de pasageri n regim de navetFigura 1.27.).

a)HOVERMARINE HM2: 1968 - prezent(60pasageri, 35,00Nd, 4 x Cummins V8)

b)HOVERMARINE HM5: 1982 - prezent(200pasageri, 36,00Nd, 2 xMTUV12)

Fig. 1.27. Nave de tippasseger-ferrycu perei laterali rigizi(construciiHOVERMARINE Ltd., Marea Britanie)


24/46



Concomitent, au aprut i alte utilizri civile, domeniile de interes fiind acelea unde estenecesar principial o vitez de valoare ridicat (ambulane, nave pompier sau de servituteportuar Figura 1.28.).

a)HOVERMARINE HM2: variantnavdeservitute n portul Rotterdam (Olanda)

b)HOVERMARINE HM2: variantnavpompier n portul Tacoma (S.U.A.)

Fig. 1.28. Alte variante civile ale naveiHM2(construciiHOVERMARINE Ltd., Marea Britanie)

Aa cum era de ateptat, i n acest caz factorii militari de decizie s-au artat interesai deacest tip de nave. Caracteristica funcional care a suscitat atenia de aceast dat (exceptndevident pe aceea a vitezei ridicate) este pescajul foarte redus n regim de mari lipsa careneiimerse, volumul imers al pereilor laterali fiind practic neglijabil. Pentru o nav militarsusceptibil a fi supus atacului cu arme sub ap (mine, torpile), lipsa carenei imerse este unatribut salutar, att efectul distructiv al unei eventuale explozii submarine ct i gradul de riscsau capacitatea de a iniia o astfel de explozie fiind reduse drastic n comparaie ndeosebi cunavele de deplasament.

Prin urmare, n primul rnd s-au concretizat o serie de construcii de nave dragoare rapidesau de nave de patrulare relativ imune la mine sau la atacul cu torpile (Figura 1.29).

a) Navde dragaj i contramsuri mine(clasa OKSOY, 20,00Nd, corp fibrde sticl,

2 xMTUV 12 + propulsor cu jet,Norvegia, 1994 - prezent)

b) Navde patrulare i atac(corvetclasa SKJOLD, 274tone, 60,00Nd,

corp fibrde sticl, turbine cu gaze +propulsor cu jet, Norvegia, 1996 prezent)

Fig. 1.29. Nave pe pernde aer cu perei laterali rigizi variante militare


25/46



De aceastdat(cel puin n domeniul militar), construciile realizate au atins dimensiunimult mai mari dect celelalte tipuri de nave rapide, gabaritul mrit fcnd posibil instalareaextinsde armament i permind astfel configurarea acestora cu destinaii mai agresive cum arfi nave de atac sau de atac i sprijin logistic (Figura 1.30.).

a) Navde atac cu rachete ghidate(clasaBora, 1.050tone, 35,00Nd,

propulsie CODOG + elice,Rusia, 1994 - prezent)

b) Navde sprijin logistic i atac cu rachete ghidate(Proiect clasa3KSES, 1.000tone, 100,00Nd,

turbine cu gaze + propulsor cu jet, lansator derachete tip VLS, S.U.A, 1979)

Fig. 1.30. Nave pe pernde aer cu perei laterali rigizi variante militare de marecapacitate i performane

C. Nave pe pernde aer dinamic(WIG Wing In Ground effect)

Dei sunt ncadrate n categoria navelor pe pernde aer, navele pe pernde aer dinamic(denumite uneori i ecranoplane) i bazeazfuncionarea pe un cu totul alt principiu i anumeacela al efectului de sol asupra funcionrii unei aripi de avion. n acest context, este de notat cperna de aer este creat prin nsi deplasarea vehiculului, staionarea acestuia conducnd deregulla dispariia sustentaiei. Acest din urmaspect este o problemmajorla plecarea de peloc, mai ales dacaceasta are loc de pe sol, necesitnd prin urmare mijloace particulare pentrucontracarare (de regul jetul gazelor de evacuare al motoarelor de propulsie, plasate din acestmotiv la prova, este direcionat sub structura portanta vehiculului).

Principiul de bazal apariiei efectului de sol este nfiat schematic n Figura 1.31.

Fig. 1.31. Faze principale ale apariiei efectului de sol

n linii mari, n momentul cnd altitudinea de zbor a unui avion este mai micsau egalcu aceea de ordinul corzii profilului aripii, vrtejurile marginale de la capetele aripii sunt blocatede frecarea cu solul, ele devenind astfel un gen de perei fluizi care delimiteaz pe lateral


26/46



stratul de aer de presiune pozitivexistent n mod normal pe intradosul aripii avionului. Apare nacest mod un strat de aer comprimat (pernde aer dinamic) care susine suplimentar avionul,creterea n acest mod a capacitii portante a aeronavei putnd fi apreciabil.

La greutate constant, aciunea efectului de sol este aceea de reducere a vitezei necesarei prin urmare a puterii instalate, permindu-se astfel aterizri mai line (faza de filare a pisteimai extinsca durati vitezde aterizare mai redusla putere constant: Figura 1.32. a) saudecolri mai scurte urmate de accelerri mai rapide cu aeronava n faza de efect de sol: Figura1.32. b.

a) Filare lungla aterizare a pistei(reducerea vitezei de aterizare)

b) Filare a pistei la decolare scurt(accelerare mai rapiddupdesprindere)

Fig. 1.32. Utilizarea operaionala efectului de sol n domeniul aeronautic general

Dacnsrenunm complet la calitile evolutive la mare altitudine i limitm operareavehiculului la altitudini n vecintatea solului sau a apei (denumite astfel generic ecran), vomobine o navpe pernde aer dinamic. Aceastnavpoate fi considerata fi de fapt un avioncare nu poate zbura la mare altitudine n absena efectului de sol, evoluiile i anvelopa de zborasociat fiind limitate strict la aceste condiii (altitudini de cca. 5,00 20,00 m). Meninerea

permanenta navei n regim de efect de sol poate avea avantaje deloc de neglijat, sarcina utillaputere constantfiind net superioar(factor de amplificare de 1,50 2,00 fade sarcina cu nava

n absena efectului la sol) iar vitezele dezvoltate fiind apreciabile (uneori de ordinul a 250,00 300,00 Nd). Printre dezavantaje se poate meniona dependena de starea vremii, altitudinea decroazier de valoare relativ redus fcnd extrem de dificil operarea chiar i pe hul deamplitudine medie.

Potenialul sus menionat a suscitat totui interes in domeniul civil comercial,construciile realizate pnn prezent acoperind o larggamdimensional, de la construcii nkit pentru amatori (Figura 1.33. a) i pnla utilizri mai serioase (nave de pasageri de mrimemicctre medie: Figura 1.33. b).

a)Ecranoplandisponibil nkit de construcie

(HOVERWING, 50,00Nd, altitudine pepern1,5m, Noua Zeeland, 2010)

b)Ecranoplande pasageri

(AIRFISH 8, 8 10 pasageri, 90,00Nd,deplasament 860kg, Singapore, 2004)

Fig. 1.33. Nave pe pernde aer dinamiccu utilizare n domeniul comercial civil


27/46



Evident ci factorii de decizie din sfera militarau remarcat potenialul acestui concept,realizrile nentrziind sapar, unele ri (U.R.S.S. / Rusia mai ales) crend chiar o coal ndomeniu. Astfel, viteza ridicata condus la realizarea unor variante de sprijin logistic / debarcare(Figura 1.34. a) sau chiar de atac cu rachete ghidate (Figura 1.34. b).

a)Ecranoplande sprijin logistic / debarcare(ProiectKMCaspian Monster, 544tone,

270,00Nd, U.R.S.S., 1966)

b) Ecranoplan de atac cu rachete ghidate

(clasaLUNMD 1960, 380 tone, 297,00 Nd,6 rachete SS-N-22 Sunburn, U.R.S.S., 1987)

Fig. 1.34. Nave pe pernde aer dinamiccu utilizare n domeniul militar

SUBMERSIBILE;Submarine* (vezi Nota de la . 1.3)

Submarinele sunt submersibilecare realizeazimersiunea / emersiunea (Figura 1. 35.) pebaza modificrii deplasamentului navei, n acest scop ambarcndu-se apde mare ca balast ntancuri special prevzute n acest scop, tancuri denumite direct balasturi.

Fig. 1.35. Fazele realizrii imersiunii / emersiunii unui submarin

Imersiunea se realizeazprin ambarcarea de apde mare n balasturi prin canalizaii de labaza acestora, canalizaii obturabile de valvule Kingston (Kingston-uri). Concomitent, aerul


28/46



din balasturi este evacuat prin canalizaii superioare, canalizaii obturabile de valvule denumitepurje. Din momentul umplerii complete a balasturilor, submarinul ntrn imersiune stabilizat,att Kingston-urile ct i purjele fiind prin urmare nchise. La emersiune, apa din balasturi esteevacuatcu aer comprimat prin canalizaiile inferioare, Kingston-urile fiind prin urmare deschise,submarinul i micoreazdeplasamentul i se ridicla suprafa.

De remarcat faptul c, n imersiune, interiorul balasturilor este izobar cu apa din exterior(fie cu aer comprimat la aceeai presiune, fie cu ap de balast incompresibil), prin urmarestructura exterioara tancurilor de balast n construcie uoar(nerezistent). Concomitent i naceeai idee, tancurile de combustibil (motorinDiesel) sunt umplute cu apde mare pe msurce se consum motorina (incompresibil de asemenea), cele dou lichide fiind nemiscibile iavnd greuti specifice diferite.

Structura principial a corpului unui submarin precum i compartimentarea tipic aacestuia sunt nfiate n Figura 1.36.

Fig. 1.36. Compartimentare cocsubmarin i elemente componente principale(submarin de patrulare-atac Tip XXI, Germania, 1944)

Se remarcconcepiaprincipiala corpului unui submarin modern i anume divizarea ndou corpuri incluse unul n cellalt. Astfel, la interior se gsete corpul rezistent, construcierobusti etanpresurizatla presiunea atmosferic, exteriorul prelund sarcinile din presiuneahidrostatic a adncimii de navigaie iar interiorul acestuia adpostind echipajul i majoritateaechipamentelor. Forma optima acestei structuri este aceea adaptat la solicitarea de presiuneexterioar adic un cilindru cu capace semisferice la extremiti, ansamblu completat cupenetrri (sas-uri de acces, tuburi etambou, tuburi lanstorpile, buce etanare periscoape etc.)construcii de asemenea de formcilindric.

Forma mai sus menionat nu posed n mod evident calitile nautice necesare.Soluionarea problemei se face prin includerea corpului rezistent ntr-un corp exterior, corpuluorcare nu este nevoie s fie rezistent deoarece spaiile delimitate la interior sunt izobare cuexteriorul. Astfel, tancurile de balast sau de combustibil sunt echilibrate la modul artat mai sus,restul spaiilor fiind pur i simplu inundate la navigaia n imersiune (libera circulaie). n acestmod, corpul uor poate saibo formhidrodinamic, formadaptatnavigaiei att la suprafact i n imersiune i posednd prin urmare calitile nautice necesare. Este de notat de asemenea

c, la submarinele permanente (nave la care imersiunea este regimul de navigaie preponderenti care au corpul n aa numita formde picturde ap), corpul rezistent poate fi aparent nanumite zone, zona tancurilor de balast sau libera circulaie fiind de amploare mult mai redus. O


29/46



alt caracteristic definitorie este aceea c tancurile cu umplere variabil (tancurile decompensare de exemplu) sunt prin urmare situate la interiorul corpului rezistent, fiind decisupuse doar presiunii atmosferice.

Problema principala submarinului este asigurarea propulsiei n imersiune, soluia idealfiind aceea a motorului unic (acelai sistem energetic asigurpropulsia att la suprafact i nimersiune). n mod evident, mainile termice uzuale (maini cu abur cu piston, turbine cu aburisau cu gaze sau motoare Diesel) nu se pot utiliza n imersiune, problemele asigurrii oxigenuluipentru procesele de ardere a combustibilului precum i evacuarea gazelor arse ridicnd problemetehnice serioase, uneori insurmontabile. Prin urmare, soluia tehnicadoptatiniial a fost aceeas motorului binaradico instalaie care utilizeazun tip de propulsie la suprafai un alt tip depropulsie n imersiune, motorul unic (propulsie manual sau electricpe baterii ) fiind utilizatdoar la realizri cu autonomie redus.

Soluia salutar a propulsiei unice a submarinului a venit o dat cu implementarea ndomeniu a energiei nucleare, instalaiile de propulsie care utilizeaz acest principiu rezolvndcomplet i la superlativ toate problemele generate de autonomia redusa bateriilor electrice deacumulatori (limitarea vitezei n imersiune, condiii de confort precare etc.). Astfel, submarinele

cu propulsie nuclearau o autonomie practic nelimitatiar condiiile de confort sunt de departemai bune (mergnd pn la saun i piscin pe submarinele sovietice / ruseti lansatoare derachete balistice din clasa Typhoon). Prin urmare, o clasificare a submarinelor poate fi fcuturmrind drept criteriu modul de realizare a propulsiei, putndu-se astfel deosebi urmtoarelecategorii constructiv operaionale:

A. Submarine cu motorbinar

Aa cum s-a menionat mai sus, acest tip de submarine utilizeazla navigaia la suprafaun anumit tip de instalaie de for(n fazincipientde natureolian: Figura 1.36 a , cu abur:Figura 1.37. b iar ulterior n fazmai avansatmotoare Diesel), n imersiune propulsia fiind

asiguratfie manual (Figura 1.37. a) fie cu motoare electrice de curent continuu alimentate debaterii de acumulatori (Figura 1.37. b). De remarcat faptul c, n cazul utilizrii energieiprimare mecanice (maini cu abur sau motoare Diesel), la navigaia la suprafa acesteaefectund ncrcarea bateriilor de acumulatoare utiliznd motoarele electrice de propulsiefuncionnd n regim de generator.

a) Submarin cu vele / propulsie manual(NAUTILUS, constructorR. Fulton, S.U.A., 1798)

b) Submarin cu propulsie abur / electric(Tip K, Marea Britanie, 1895)

Fig. 1.37. Submarine cu propulsie binarde construcie incipient


30/46



Este evident faptul c, dei sistemele prezentate n Figura 1.37. pot asigura primarfuncionalitatea submarinelor n spe, modul de asigurare a funcionrii precum i complexitateaoperaionala acestora sunt departe de idealul eficienei sau simplitii. Trecnd peste aparentulexotism al prototipului lui Robert Fulton, putem remarca timpul apreciabil de intrare nfuncionare a instalaiei cu abur (de ordinul orelor) precum i manevrele destul de complicate deintrare / ieire din imersiune (rabatere couri de fum, stingere / aprindere focuri la cldri etc.).

Din momentul apariiei aviaiei, aceste manevre complicate i de duratau devenit totalinacceptabile, timpii necesari n acest context fiind de ordinul minutelor. Soluia a fost oferitdepropulsia primarcu motoare Diesel, la momentul respectiv acestea evolund suficient din punctde vedere tehnic pentru a se impune definitiv n domeniu. Configurarea generala varianteloracestei instalaii de propulsie Diesel electrice este nfiatn Figura 1.38.

Fig. 1.38. Configuraii principiale sisteme de propulsie Diesel - electrice

Aa cum se poate vedea n Figura 1.38. stnga, sistemul tradiional (utilizat nperioada 1900 1950) este alctuit dintr-un motor Diesel care acioneaz, prin intermediul unuicuplaj intermitent, o mainelectricde curent continuu care, la rndul su, acioneazarboreleportelice prin intermediul unui reductor i unui al doilea cuplaj intermitent. Motoarele Diesel imainile de curent continuu sunt situate n compartimente separate, arborele de legturdintremotorul Diesel i maina de curent continuu penetrnd peretele etanprintr-o trecere etandeconstrucie special. Concomitent, exist la bord un banc de baterii de acumulatori, bateriiamplasate ntr-un alt compartiment i care sunt conectate la maina de curent continuu.

La navigaia n imersiune, propulsia de realizeaz prin intermediul mainii de curentcontinuu care funcioneazn regim de motor, alimentarea acesteia fcndu-se de la bateriile de

acumulatori. n aceast situaie, motorul Diesel este decuplat de maina electric de curentcontinuu, aceasta fiind ns cuplat la propulsor. La suprafa, propulsia se poate realiza fie nacelai mod (atunci cnd situaia tacticnecesito deplasare silenioas) fie, n mod curent, cumotorul Diesel cuplat la maina electricde curent continuu care funcioneazde ast dat nregim de generator, aceasta ncrcnd bateriile de acumulatori i rmnnd n acelai timpcuplatcu arborele portelice. Dacse dorete ca procesul de ncrcare al bateriilor sfie scurtat,submarinul poate staiona la suprafa cu arborele portelice decuplat de la generator, acestaprelund astfel ntreaga putere furnizatde motorul Diesel.

Sistemul are dezavantajele complexitii mecanice (cuplaje intermitente, treceri etane deconstrucie fragil pentru arbori rotativi) asociat cu gabaritul propriu mai mare al instalaieielectrice de curent continuu. Toate aceste aspecte nedorite sunt complet soluionate utilizndsistemul modern de instalaie de propulsie Diesel electric(Figura 1.38. dreapta). n acest caz,motorul Diesel antreneazdirect un generator de curent alternativ trifazat iar arborele porteliceeste la rndul su antrenat direct de un motor electric de curent continuu, cele douagregate fiind


31/46



de asemenea amplasate n compartimente diferite. Tensiunea alternativ trifazat produs degenerator este redresat de un redresor trifazat care alimenteaz fie motorul de propulsie decurent continuu, fie ncarc bateriile de acumulatori (amplasate similar ntr-un compartimentseparat). Gabaritul propriu mai mic al instalaiei de curent alternativ trifazat (la putere egal) seasociazastfel cu simplitatea constructivsporit(treceri etane doar pentru cabluri construciefix) prin urmare varianta impunndu-se definitiv n construcia modern a submarinelor cupropulsie binarde tip Diesel-electric.

Dac privim construcia acestor nave la modul evolutiv, putem remarca trecerea de lavariantele de nceput (Figura 1.39.) la variantele de concepie clasic care au dominatconflictele mondiale din Sec. XX (Figura 1.40.) i culminnd cu variantele moderne deperformane ridicate din prezent (Figura 1.41.).

Fig. 1.39. Submarin cu propulsie binarde concepie timpurie (HMS HAJEN, Suedia, 1904)

(tipHOLLAND, deplasament suprafa/ imersiune 112/ 125tone, tancuri de balastinterioare, vitezsuprafa/ imersiune 8 / 7Nd, motor cu benzin/ ulterior Diesel, 160 C.P)

Fig. 1.40. Submarin cu propulsie binarde concepie clasic(USS DRUM, U.S.A., 1941)

(tip GATO , deplasament suprafa/ imersiune 1550/ 2460tone, tancuri de balastexterioare, vitezsuprafa/ mersiune 20/ 8Nd, motoare Diesel 4 x 5400 C.P.)


32/46



Fig. 1.41. Submarin cu propulsie binarde concepie modern(VYBORG, Rusia, 1986)

(tipKILO, deplasament suprafa/ imersiune 2.300/ 3.950tone, cocdubl, generatoaretrifazate, vitezsuprafa/ imersiune 20/8Nd, motoare Diesel 2 x 1000 C.P.)

Putem astfel remarca tendinele evolutive care au condus la un corp exterior (acestaavnd iniial o formadaptat navigaiei la suprafa, asemntoare prin urmare unei nave desuprafa) de form de revoluie (pictur de ap), form adaptat mai mult navigaiei nimersiune, dat fiind c submarinele Diesel electrice moderne pot fi considerate, pn la un

punct, submarine aa zis permanente. De notat c adoptarea acestei forme permite viteze maimari n imersiune dect la suprafa (vezi din nou Figura 1.41.), deoarece n imersiunecomponenta rezistenei de val este total absent.

De asemenea, pe lngdeplasarea tancurilor de balast la exteriorul corpului rezistent, sepoate observa reducerea drastica apendicilor (armament artileristic pe punte, balustrade extinse,antene radio de diferite tipuri), dotrile rmase fiind escamotabile sau chiar demontabile complet(balustradele de pe punte de ex.). Reducerea apendicilor la strictul necesar are ca drept efect osuprafamult mai neted a corpului exterior, aspect care, coroborat cu placarea acestuia cuplci de cauciuc cu rol antiecou, conduce la micorarea notabil a amprentei acustice asubmarinului n imersiune.

Merit menionat de asemenea i faptul c dezavantajul major al autonomiei reduse a

marului n imersiune (max. 24 hn condiii normale) datoritcapacitii limitate a bateriilor deacumulatori (submarinul fiind astfel forat siasfrecvent la suprafapentru ncrcarea acestora)nu pare s mai fie o problem major, sistemele de gen AIP (Air Independent Propulsion)prnd sfi rezolvat problema.

Astfel, dac utilizarea sistemului de ventilare / alimentare cu aer prevzut cu snorkel(canalizaie rabatabil sau telescopic gen periscop) permite marul cu motoarele Diesel cusubmarinul la cot periscopic (o mbuntire notabil dar cu dezavantajul c submarinulrmne vizibil pe radar dar mai ales din aer), sistemele mai avansate conduc la realizarea devalori ale autonomiei n imersiune la care nu visa nimeni cu cteva decenii n urm . Astfel,sistemele care utilizeaz motoare STIRLING (maini termice cu ciclu exterior) au ajuns laautonomii n imersiune de ordinul a 10 14zilela o vitezde 9,00Nd iar instalaiile bazate peutilizarea pilelor de combustie au ridicat tacheta la o durata imersiunii de 3 4 sptmni,valoare care se apropie de aceea proprie unui submarin cu propulsie nuclear, construciereputatpentru autonomia practic nelimitat.


33/46



B. Submarine cu motor unic

Soluia propulsiv cu motor unic presupune aceeai instalaie propulsiv att pentrunavigaia la suprafact mai ales pentru navigaia n imersiune, fiind visul constructorilor desubmarine. n decursul istoriei evoluiei submarinului, soluiile posibile au constat iniial nutilizarea propulsiei manuale, construciile realizate (Figura 1.42.) avnd mai degrabun caractertemerar dect unul tehnic. Astfel, USS HUNLEYa avut trei accidente de scufundare (ultimul ndecursul atacului reuit asupra navei USS HOUSATONICn 1864), toate cele trei echipaje aflatela bord pierzndu-i viaa (inclusiv inventatorul suHorace Hunleyn al doilea accident).

a) Submarin cu propulsie manual(TURTLE, constructorD. Bushnell,corp din lemn, balasturi interioare,

S.U.A., 1775)

b) Submarin cu propulsie manual(USS HUNLEY,constructorH. Hunley,corp din oel nituit, balasturi interioare,

S.U.A., 1775),

Fig. 1.42. Submarine cu propulsie manualde concepie primitiv

Odatcu implementarea descoperirilor din electricitate n domeniul tehnic, au aprut iprimele submarine cu caliti operative acceptabile, propulsia acestora fiind asigurat, lasuprafa sau n imersiune, de motoare electrice de curent continuu alimentate de la baterii deacumulatori. Dei domeniile de utilizare sunt diverse, mergnd de la utilizri civile (Figura 1.43. a) pn la cele cu caracter militar de anvergur redus (minisubmarine sau submarine debuzunar: Figura 1.43. b), autonomia redus a acestor nave a rmas totui o penalitatemarcant, acestea necesitnd prezena unei nave mam pentru operarea n mare liber.

a) Submarin civil cu propulsie electric

(USSALVIN, deplasament 17tone, vitez2Nd, plafon 6500m, S.U.A. 1964 - prezent)

b) Submarin militar cu propulsie electric

(Tip A,deplasament 46tone, vitezsuprafa/imersiune 23,0/ 6,0Nd, 600 C.P., Japonia, 1940)

Fig. 1.43. Submarine cu propulsie complet electricde concepie evoluat


34/46



n fine, soluionarea definitivi completa problemei motorului unic a venit o datcuaplicarea practica rezultatelor cercetrilor din domeniul nuclear. Sistemele propulsive care s-audezvoltat n aceast direcie au caracteristici tehnice la superlativ, puterile instalate i mai alesautonomia fiind de departe superioare oricror alte sisteme propulsive aplicabile la submersibile.

Configuraia principial a unei instalaii nucleare de propulsie a unui submarin estenfiatn Figura 1.44.

Fig. 1.44. Configuraia principiala unei instalaii nucleare de propulsie a unui submarin(sistem cu dublu circuit)

n esen, instalaia nuclear de propulsie este o instalaie de turbine cu abur la careagentul primar nu mai este generat de o cldare navalprin arderea unui combustibil ci de ungenerator nuclear de abur(GNA). Acest agregat este de fapt un schimbtor de cldur(boiler)care genereaz abur prelund energia termic necesar de la fluidul de rcire al unui reactornuclear, n acesta din urm avnd loc o reacie nuclear de fisiune a combustibilului nuclear(uraniu natural U238, uraniu mbogit U235 sau plutoniu Pu239). Reacia de fisiune esteputernic exoterm, cldura generat fiind preluat i evacuat de agentul de rcire (agentulprimar) prin intermediul GNA ctre agentul secundar (ap distilat), acesta vaporizndu-se iapoi acionnd att turbinele de propulsie ct i pe acelea ale turbogeneratoarelor. Dup

ncheierea procesului, aburul lucrat (agentul secundar) este condensat n condensoare i apoi estereintrodus n GNAprin intermediul unei pompe de circulaie. Condensarea fiind un proces de

asemenea exoterm, cldura de vaporizare / condensare necesar a fi evacuateste preluatde apade rcire a condensorului, aceasta fiind vehiculatde o pompde rcire a condensorului.Este de remarcat faptul c, pe lngcldura generat, reacia de fisiune produce i radiaii

radioactive (radiaii de tip , radiaii de tip i radiaii de tip ). Aceste radiaii, mai alesradiaiile de tip , sunt extrem de nocive pentru organismele vii, prin urmare zona reactorului

mpreun cu circuitul primar, inclusiv GNA, este necesar a fi izolat de restul navei prin aanumita protecie biologic (straturi succesive de beton, plumb, bismut, polietilen sau altediverse materiale puternic absorbante de neutroni). Aceast protecie biologic are un gabaritapreciabil (grosimi de ordinul a 2,00 3,00 m), fapt care limiteaz utilizarea instalaiei lasubmarine de mrime cel puin medie (deplasamente peste 5.000 tone), submarinele de mrimemai micfiind dotate n continuare cu instalaii Diesel-electrice cu caracter uzual. n aceeai idee,

pentru evitarea contaminrii agregatelor de propulsie propriu-zise (turbinele, condensoarele saupompele aferente), se utilizeazinstalaii cu dublu sau chiar triplu circuit, renunndu-se completla instalaiile cu simplu circuit din perioada de pionierat.


35/46



n ceea ce privete performanele, puterile instalate ating valori de ordinul a 50.000 150.000 C.P., permind astfel viteze de 35,00 45,00 Nd n imersiune, vitezele la suprafafiind mai reduse (18,00 20,00 Nd) datorit prezenei rezistenei de val, componentcompletabsentn imersiune. O realizare cu totul notabileste autonomia practic nelimitatn imersiune,schimbul de combustibil nuclear fcndu-se la intervale de ordinul anilor, oxigenul necesarobinndu-se prin electroliza apei de mare iar apa dulce prin distilarea apei de mare, energianecesar nefiind o problem deoarece energia disponibil este la discreie. De fapt, singuriifactori care limiteazactualmente autonomia n imersiune sunt rezistena psihica echipajului irezervele de hran, patrulrile n imersiune avnd la ora actual o durat de ordinul a 6 lunicalendaristice. Din aceste motive, confortul i habitabilitatea la bordul submarinelor nuclearesunt mult mai atent abordate, condiiile la bord fiind astfel mult mbuntite, mergnd chiarpnla sauncu piscina aferentpe submarinele sovietice / ruseti de tip TYPHOON.

Din pcate, complexitatea instalaiei nucleare de propulsie s-a dovedit a fi prohibitivpentru utilizarea rentabil n domeniul comercial civil, puinele ncercri (exceptndsprgtoarele de gheasovietice / ruseti ) sfrind ca muzee sau fiind reconvertite la propulsiaconvenional. Dupcum era de ateptat, calitile excepionale (mai ales autonomia nelimitat

n imersiune) au suscitat interesul factorilor militari de decizie. Interesul era motivat de faptul cun submarin, odatintrat n imersiune, este extrem de greu detectabil i, prin urmare, constituie oameninare permanenti greu de nlturat, mai ales n contextul dotrii acestuia cu armamentofensiv de mare putere, inclusiv arme de distrugere n mas. n consecin, principalele utilizrimilitare ale submarinelor cu propulsie nuclearsunt urmtoarele:

B1. Submarine lansatoare de rachete balistice intercontinentale (SSBN)

Aceste submarine sunt dotate cu rachete balistice intercontinentale (I.C.B.M. InterContinentalBallisticMissile), armament de distrugere n mascare poate anihila total mijloacelede aprare ale oricrei ri, odat ce rachetele lansate detoneaz la int. Marea calitate a

submarinelr ca platforme de lansare este discreia acestora, poziia lansatorului fiind completnecunoscut(comparativ cu silozurile de lansare terestre sau mijloacele de atac aeriene), n acestmod fiind asigurat posibilitatea ripostei eficiente (conceptul M.A.D.: Mutual Assured

Destruction adicDistrugere ReciprocAsigurat). Configuraia tipica construciei unui astfelde submarin este ilustrat n Figura 1.45. Se remarc n primul rnd sistemul de lansare alrachetelor, acestea fiind depozitate n tuburi verticale de construcie rezistent situate ninteriorul corpului rezistent.

Fig. 1.45. Submarin lansator de rachete balistice intercontinentale ( SSBN)(compartimentare tipic seciune longitudinal)

Lansarea se face presuriznd iniial la presiunea exterioartuburile de depozitare precumi rachetele din interiorul acestora, prin utilizarea de aer comprimat la presiunea necesar.


36/46



Operaiunea permite deschiderea capacelor tuburilor de lansare, racheta ieind din tub i apoiridicndu-se la suprafasub aciunea flotabilitii proprii, racheta fiind n continuare presurizatcu aer comprimat (Figura 1.46.). n decursul ridicrii la suprafa, aerul care presurizeazracheta se destinde din cauza presiunii hidrostatice n scdere, excesul de aer ieind prin orificiispecial prevzute n acest scop i formnd o pern de aer protectoare n jurul rachetei, prinurmare aceasta nefiind n nici un moment n contact cu apa de mare.

Racheta penetreaz suprafaa apei avnd o vitez ascensional apreciabil i parcurgeapoi prin inerie o oarecare distann aer. n momentul cnd micarea ascensionalse oprete i

ncepe deplasare descendent, senzorii declaneazaprinderea motorului de propulsie al rachetei,aceasta urmndu-i apoi traiectoria ctre intele alocate.

Fig. 1.46. Dispunere i funcionare tuburi lans-rachete balistice intercontinentale(seciune transversal)

n pupa compartimentului rachetelor balistice se aflcompartimentele alocate instalaieide propulsie (n ordine: reactoarele nucleare, turbinele cu abur cu agregatele aferente, motorulelectric auxiliar i propulsoarele propriu-zise). n prova compartimentului rachetelor balistice segsesc, n ordine, spaiile sociale alocate echipajului, diverse agregate electrice (inclusivgrupurile Diesel-generatoare de avarie) postul central de comandcu un compartiment de baterii

de acumulatori la nivelul inferior i compartimentul sonarului de tip bulb de la prova.Performanele acestor submarine sunt de excepie, fcndu-le astfel propice utilizrii n

patrulri strategice n imersiune, patrulri care dureazde reguln jur de 6 luni calendaristice.Deplasamentele sunt n gamele mari i foarte mari adicde la 7.000 la 25.000 tonedeplasament

n imersiune iar vitezele sustenabile continuu sunt de ordinul a 25,00 35,00Ndn imersiune ide 16,00 20,00Ndla suprafa. Armamentul principal constactualmente n cte 6 24 tuburilansatoare de rachete balistice intercontinentale per unitate, unele submarine fiind dotate i cutorpile ghidate pentru autoaprare.

Pe de altparte, complexitatea apreciabil a construciei i mai ales a exploatrii unorastfel de nave le face puin accesibile rilor cu resurse economice mai reduse, clubul nuclearnumrnd deocamdat doar 5 state, iniial S.U.A. (Figura 1.47.) i U.R.S.S. / Rusia (Figura1.48.), ulterior Frana i Marea Britanie (Figura 1.49.), cel mai recent membru fiind evident R.P.Chinez(Figura 1.50.).


37/46



a)SSBN 599PATRICK HENRY: 1960 - 1984(tip G.WASHINGTON, deplasament

suprafa/ imersiune 6.000 / 6.900tone,vitezsuprafa/ imersiune 20,0 /25,0Nd,

15.000 C.P., 1 elice, 16 rachetePolaris AIII,)

b) SSBN 728 FLORIDA: 1982 - prezent(tip OHIO,deplasament suprafa/ imersiune

16.764 / 18.750tone, vitezsuprafa/imersiune 12,0 / 25,0Nd, 60.000 C.P., 1 elice

24 rachete Trident II,)

Fig. 1.47. Submarine nucleare cu rachete balistice intercontinentale (S.U.A.)

a)K 496 BORISOGLEBSK: 1975 - 2008(tipDELTA III, deplasament suprafa/

imersiune 10.600 / 13.700tone, vitezsuprafa/ imersiune 14,0 /24,0Nd, 60.000C.P., 2 elice, 16 rachete SS-N-18 Stingray)

b) TK 20 SEVERSTAL: 1990 - prezent(tip TYPHOON,deplasament suprafa/

imersiune 23.200 / 48.000tone, vitezsuprafa/ imersiune 22,0 / 27,0Nd, 254.800C.P., 2 elice, 20 rachete SS-N-20 Sturgeon,)

Fig. 1.48. Submarine nucleare cu ra

cursul-nr.1-bis

Documents