nave maritime

8/13/2019 nave maritime

1/65

STABILITATEA Stabilitate:calitatea nautic care presupune redresareanavei anterior nclinate de o cauz

exterioar, atunci cnd cauza exterioar care a provocat nclinarea i nceteaz aciunea.Redresaresemnific micorarea unghiului de nclinare.

Cauz exterioarsemnific un fenomen fizic de natur mecanic saumeteorologic ce poate provoca nclinarea temporar a navei (band) dar care, prinnatura sa, nu modific distribuia greutilor de la bord (greutile se presupun fixe).Exemple: rafal de vnt, val izolat, giraie, parm de remorc la travers

(remorchere), salv de artilerie la travers.

Cauz interioarsemnific un fenomen fizic de natur mecanic ce modific prinnatura sa distribuia greutilor de la bord, provocnd nclinarea permanent anavei (canarisire).Exemple: deplasarea transversal a mrfii, inundarea asimetric.

Stabilitatea se asigur totalla unele ambarcaiuni (nersturnabile self uprighting ) sauparial(pn la o anumit nclinare) la restul navelor, n modul urmtor:

- constructiv:printr-o distribuie iniial de greuti care s conduc la un centru degreutate ct mai cobort;

- n exploatare:printr-o manevr adecvat de greuti (ncrcare / descrcare)respectnd cu strictee instruciunile de la bord (Stability Booklet)

Pierderea stabilitii (rsturnarea navei) trebuie evitat cu orice pre deoarece, o dat amorsat,fenomenul este rapid (cca. 10 15sec. ) i ireversibil, atrgnd de asemenea inexorabil i

pierderea flotabilitii (scufundarea navei).


2/65

STABILITATEAgeneralitiExemple de cauze exterioare:

Band din rafal de vnt (Gorch Fochpe briz tare)

Band din val izolat(Ho Tsai Fope brizani la coast)

Band din giraie (U.S.S. Nimitzn prob degiraie la vitez maxim)


3/65

STABILITATEAgeneraliti

Exemple de cauze exterioare:

Band din parm de remorc la travers(VSP Boxer n manevr)

Band din salv de artilerie

(USS Iowa bordee la tribord)


4/65

STABILITATEAgeneraliti

Exemple de cauze interioare:

Canarisire (cca. 40 ) din deplasarea mrfii(Ice Prince2008)

Canarisire (cca. 75 ) din inundare asimetric(Cougar Ace2006)


5/65

STABILITATEA - generalitiAsigurarea total a stabilitii (unghiuri de nclinare nelimitate)

Este posibil la nave de mici dimensiuni (ambarcaiuni) care sunt astfel autoredresabile(self uprighting). Serealizeazprintr-o distribuie adecvat a greutilor i a volumeloretane, astfel nct nava rsturnat este instabil i prin urmare se redreseaz.

Test de autoredresare(velier de curs oceanic)

Test de autoredresare(ambarcaiune tip SAR:Search

And Rescuecutare / salvare)


6/65

STABILITATEA - generaliti

Asigurarea parial a stabilitii(unghiuri de nclinare limitate)

Gama unghiurilor de inclinare se limiteaz prin realizarea unei distribuii controlate de greuti(cazuri de ncrcare tipizate), element care asigur predicia gamei de unghiuri de nclinare nlimitele admisibile. Controlul distribuiei de greuti este efectuat prin respectarea strict ainstruciunilor de la bord privind ncrcarea / descrcarea (Stability Bookletsau software dencrcare dedicat).

Stability Booklet (M/VBittar Express)Caz tip de ncrcare


7/65

STABILITATEA - generalitiAsigurarea parial a stabilitii(unghiuri de nclinare limitate)

Software de ncrcare dedicat(TancASC Aquarius)

Software de ncrcare dedicat(RO-ROASC Provider)


8/65

STABILITATEA - generalitiFaze ale pierderii stabilitii (rsturnare)

Faza iniial (canarisire persistenti rezistent la contramsuri)

Faza final (nclinare major asociatcu inundarea corpului etan)


9/65


Consecine ale pierderii stabilitii

Rsturnare fr pierderea

flotabilitii (caz rarisim !!!)

Rsturnare asociat cupierderea flotabilitii


10/65

STABILITATEA - generalitiTipologia nclinrilor navei

Dup direcie (separare d.p.v. pur academic):

nclinri transversale(tribordbabord); nclinri longitudinale(provapupa); nclinri reale(transversale + longitudinale).

Dup caracterul temporal: nclinare temporar (transversal band, longitudinal ambardee); nclinare permanent (transversal canarisire, longitudinal asiet); nclinare temporar oscilatorie (transversal ruliu, longitudinal tangaj).

Dup amplitudine:

nclinri la unghiuri mici(maxim 1015 ); nclinri la unghiuri mari(de la 30pn la rsturnare sau rotaie complet).

Dup modul de aciune a cauzei perturbatoare:

nclinri statice(aciune cu intensitate gradat, lent i fr acceleraii);

nclinri dinamice(aciune brutal, rapid i cu suprasarcini accentuate).


11/65


Tipologia nclinrilor navei exemple nclinri temporare

nclinare temporar transversal(band din val izolat)

nclinare temporar longitudinal(ambardee pe hul scurt)


12/65

STABILITATEA - generalitiTipologia nclinrilor navei exemple

nclinri permanente

nclinare transversal permanent(canarisire funcional velier n mar)

nclinare transversal permanent(canarisire de avariedeplasarea mrfii)

nclinare longitudinal permanent(asiet apupare)


13/65


Tipologia nclinrilor navei exemple

nclinri temporare cu caracter oscilatoriu

nclinare oscilatorie transversal ruliu

nclinare oscilatorie longitudinal tangaj


14/65

STABILITATEA - generalitiModaliti de abordare a studiului stabilitii

Stabilitatea static:

Plutirile izocarene sunt trasate prin centrul de greutate al plutirii precedente; nclinrile longitudinale / transversale au un caracter static; Amplitudinea nclinrilor poate fi de la chil dreapt pn la rsturnare.

Stabilitatea dinamic :

Plutirile izocarene sunt trasate prin centrul de greutate al plutirii precedente;

nclinrile longitudinale / transversale au un caracter dinamic; Amplitudinea nclinrilor poate fi de la chil dreapt pn la rsturnare.

Stabilitatea iniial (la unghiuri mici) :

nclinrile au amplitudini moderate (maxim 10 15 ); Plutirile izocarene sunt trasate prin centrul de greutate al plutirii orizontale;

nclinrile longitudinale / transversale au caracter static.

Stabilitatea la unghiuri mari (Ultimate Stability):

nclinri au amplitudini mari (de la 30pn la rsturnare sau rotaie complet);

Plutirile izocarene sunt trasate prin centrul de greutate al plutirii precedente;

nclinrile (numai transversale) au un caracter att static ct i dinamic.


15/65

STABILITATEA INIIALConsideraii generale i ipoteze preliminare

Stabilitatea iniial studiaz comportamentul navei la nclinri mici produse de cauzeexterioare i care au un caracter static. De asemenea, conform legii fundamentale a flotabilitii,dat fiind c deplasamentul navei este constant n timpul nclinrii, rezult c i volumul carenei va fi de asemenea constant(D= V ). Prin urmare se pot introduce urmtoarele noiuni iipoteze simplificatoare:

nclinri sunt izocarene: nclinrile navei pstreaz constant volumul careneiV. Se traseazconform teoremei lui Euler(la unghiuri mici de nclinare) i RegulilorI i I I ale lui Krlov(la unghiuri mari de nclinare).


16/65


17/65


nclinrile navei au caracter static. Caracterul static al nclinrilor este definit de

urmtoarele condiii: Momentul de nclinare (exterior) este aplicat cu intensitate progresiv(Mi2>Mi1>

Mi0), la orice nclinare nava fiind n echilibru static(momentul exterior aplicat Mifiind n mod continuu egal cu momentul de redresare Mr, moment cresctor cunclinarea);

Aplicarea progresiv a momentului exterior se face foarte lent (teoretic intr-un timpinfinit de lung) i prin urmare micarea de rotaie a navei se face fr acceleraii

unghiulare, lipsind deci forele de inerie cu efectele asociate;


18/65


Dependena momentului de redresare Mrcu unghiul de nclinare este liniar. Variaiamomentului de redresare Mrcu unghiul de nclinare adic Mr= f() are un caractercvasi-oarecare, fiind explicitat de diagrama de stabilitate static. Dac selectm gamade unghiuri = 0 15 , se poate afirma c diagrama de stabilitate static se suprapune cutangenta n origine n aceast poriune i deci variaia momentului se poate considera

practic liniar cu nclinarea.


19/65


n gama de unghiuri = 0 15 , deplasarea transversal a centrului de caren Bse face

pe un arc de cerc. Centrul cercului se numete metacentru transversalMT iar razacercului se numete raz metacentric transversalBM T . Metacentrul transversal MTpoate rezulta i din intersecia suportului forei de flotabilitate V (perpendicular pefiecare plutire nclinat) cu planul diametral (axa Oz).

Consecin: la nclinri mici, raza metacentric fiind constant (arc de cerc),metacentrul transversal MT are opoziie fix.


20/65


n gama de unghiuri = 0 10 , deplasarea longitudinal a centrului de caren Bse face

de asemenea pe un arc de cerc. Centrul cercului se numete metacentru longitudinal MLiar raza cercului se numete raz metacentric longitudinal BM L . Metacentrullongitudinal MLpoate rezulta i din intersecia suportului forei de flotabilitate V cuverticala ridicat din centrul de caren al plutirii orizontale.

Consecin : Din aceleai motive, metacentrul longitudinal ML are opoziie fix.


21/65

STABILITATEA INIIALTrasarea plutirilor izocarene; Teorema lui Euler

Problema trasrii plutirilor izocarene transversale: Dac considerm o nclinaretransversal caracterizat de unghiul de nclinare , din infinitatea de plutiri izocline(adic plutiri avnd aceeai nclinare ) posibile, doar una va fi izocaren i anumeplutirea trasat prin centrul de greutate a plutirii orizontale F0,construcie geometricconform cu teorema lui Euler.


22/65


Problema trasrii plutirilor izocarene longitudinale: Dac considerm o nclinarelongitudinal caracterizat de unghiul de nclinare , din infinitatea de plutiri izocline(adic plutiri avnd aceeai nclinare ) posibile, doar una va fi izocaren i anumeplutirea trasat prin centrul de greutate a plutirii orizontale F0,construcie geometricconform cu teorema lui Euler.


23/65

STABILITATEA INIIAL

Trasarea plutirilor izocarene; Teorema lui Euler Teorema luiEuler (enun):Dou plutiri izocarene nclinate succesive, difereniate de

un unghi de nclinare infinit mic d, se intersecteaz dup o ax ce trece prin centrele degreutate ale fiecreia. Teorema este valabil doar n urmtoarele condiii:

Unghiul de nclinare este infinit mic (d);

nclinarea infinit mic are drept prim consecin faptul c plutirea orizontal WLOiplutirea nclinat WLsunt identice i deci caracteristicile geometrice ale acestora(form contur, arie, momente statice i de inerie, poziie centru de greutate) sunt deasemenea similare;

Bordajele se consider preponderent verticale i paralele (se neglijeaz influenaformelor evazate ale extremitilor prova i pupa ale navei).

nclinarea infinit mic are de asemenea drept consecin faptul c tangenta unghiuluise poate aproxima cu unghiul n radiani (tg d ).

STABILITATEA INIIAL


24/65


Teorema luiEuler (demonstraie):Demonstraia teoremei se face explicitndmatematic caracterul izocaren al celor dou plutiri (volumul ongletului imers vieste egalcu volumul ongletului emers veambele fiind egale cu un volum notat cu v). Prin urmare:

2

2

2/

2/

2

2/

2/

2

ddxyv

ddxyv

L

L

ee

L

L

ii

2/

2/

2/

2/

2/

2/

2

2/

2/

2

21

21

21

21

L

LMse

Se

e

le

e

L

LMsi

Si

i

li

i

L

L

e

L

L

iei dxyydxyydxydxyvv

2

ByyyMM eiSeSi

dxdydxdtgyydv

dxdydxdtgyydv

eeee

iiii

2

2

2

1

2

1

2

1

2

1


25/65

STABILITATEA INIIALDeplasarea centrului de caren; Metacentre i raze metacentrice

Deplasarea centrului de caren consideraii generaleLa nclinri mici, volumul carenei ii pstreaz constant mrimea (D= V ) ns ischimb forma. Schimbarea formei se face din cauz c partea care iese din ap (ongletulemers) migreaz ctre cea care intr n ap (ongletul imers). Consecina acestui transferde este aceea c centrul su de greutate (centrul de caren B0) se deplaseaz n aceeaidirecie. Deplasarea se face pe un arc de cerc cu centrul n metacentru i avnd raza egalcu raza metacentric (transversal sau longitudinal).


26/65

STABILITATEA INIIALDeplasarea centrului de caren; Metacentre i raze metacentrice

Calculul propriu-zis al deplasrii centrului de carenLa nclinri transversaleinfinit mici, volumul dv al ongletului emers se deplaseaz dincentrul su de greutategen centrul de greutategial ongletului emers. Corespunztor,centrul de greutate al volumului V(centrul de caren) se deplaseaz n acelai sens dinBon B, pe o dreapt paralel cu segmentulgegi,, mrimile deplasrilor fiind inversproporionale cu volumele implicateadic vi V (Teorema deplasrii). Prin urmare:

)(1

ieoo

ie ggvV

BBv

V

BB

gg

yygg

dxyddxdyyv

ie

L

L

L

L

3

423

2

2

1

2

1 2

2

22

2

dBMBB

cercdearcBBsegmentBB

To

oo

)()(

2

2

2

2

32

3

2

3

4

2

1L

L

I

L

Lie

x

dxyddxyydggv

V

I

BMfelLaV

I

MBdIVdBMBB YF

L

x

TxTo .1


27/65

STABILITATEA INIIAL

Deplasarea centrului de caren; Metacentre i raze metacentrice

Calculul deplasrii centrului de caren concluzii

La nclinri transversale mici, centrul de caren BOse deplaseaz n sensul nclinriipe un arc de cerc a crui centru se numete metacemtru transversal(sau micul

metacentru) MT, raza cercului numindu-se raz metacentric transversalavndmrimea dat de expresia BMT= IX/V;

La nclinri longitudinale, centrul de caren BOse deplaseaz n sensul nclinrii peun arc de cerc a crui centru se numete metacemtru longitudinal(sau marelemetacentru) ML, raza cercului numindu-se raz metacentric longitudinalavndmrimea dat de expresia BML= IYF/V;

Dat fiind c la o nav cu proporii geometrice normale raportul L/B= 414,momentul de inerie IYF este de cca. 10100 ori mai mare dect momentul de inerieIXi prin urmare razele metacentrice au aceleai rapoarte de mrime. Astfel, razametacentric longitudinal are ordinul de mrime BML= (1 1,5) L iar razametacentric transversal are valoarea BMT H(n vecintatea punii navei).


28/65

STABILITATEA INIIALMoment de redresare; nlimi metacentrice

Calculul propriu-zis al momentului transversal de redresare

La nclinri transversaleproduse de momentul exterior Mi, deplasamentul Daplicat ncentrul de greutate Gi flotabilitatea V aplicat n centrul de caren Bo genereazuncuplu n plan transversal avnd expresia scalar:

Expresia MRT=D GMT se numete

formula metacentric a stabilitii transversale

iar GMT este nlimea metacentric transver

sal, msura calitativ a stabilitii transversale.

kGkGDMRT

)(sin)( miciunghiuripentruGMaBMkG TT

TTTRT GMDGMDaBMDM sinsin)(

STABILITATEA INIIAL


29/65

STABILITATEA INIIALMoment de redresare; nlimi metacentrice Calculul propriu-zis al momentului longitudinal de redresare

La nclinri longitudinaleproduse de momentul exterior Mi, deplasamentul Daplicat ncentrul de greutate Gi flotabilitatea V aplicat n centrul de caren Bo genereazuncuplu n plan longitudinal,avnd expresia scalar:

Expresia MRL=D BML se numeteformula metacentric a stabilitii longitudinale iar

GML este nlimea metacentric longitudinal, msura calitativ a stabilitii longitudinale.

kGkGDMRL

)(

sin)(

miciunghiuripentru

GMaBMkG LL

LRL

LLRL

GMDMsau

GMDaBMDM sinsin)(


30/65

STABILITATEA INIIALMoment de redresare; Cazuri de echilibru

Echilibrul naveiconsideraii generaleEchilibrul navei este o stare mecanic de sorginte dinamic (realizarea acestuiapresupune prin definiie o micare sau aciune).Putem enumera urmtoarele stri de echilibru:

Echilibru stabil: corpul scos din starea iniialmanifest natural tendina de revenire daccauza destabilizatoare i nceteaz aciunea ;

Echilibru instabil: corpul scos din starea iniialnu manifest natural tendina de revenire ci peaceea de ndeprtare dac cauza destabilizatoare

i nceteaz aciunea ;

Echilibru indiferent: corpul scos din stareainiial nu manifest natural nici o tendinde deplasare (rmne nemicat) dac cauzadestabilizatoare i nceteaz aciunea (cazul

echilibrului static) .


31/65

STABILITATEA INIIALMoment transversal de redresare; Cazuri de echilibru

Echilibrul stabil

Echilibrul stabil presupune redresarea navei (valoare pozitiv la aciunea momentului nsens trigonometric). Considernd poziiile reciproce pe vertical ale punctelor de aplicaieale forelor (BOi G) precum i a metacentrului MTca mai jos, putem scrie:

Concluzie: nava este considerat n echi

libru stabil dac metacentrul MTeste situ

at deasupracentrului de greutate G i deci

nlimea metacentric GMTestepozitiv.

KGKBBMaBM

deciiGMiDCum

GMDM

TT

T

TRT

)(0)(

:00

;00


32/65


Echilibrul instabil

Echilibrul instabil presupune continuarea nclinrii navei navei (momentul de redresaredevine moment de nclinare fiind deci negativ). Considernd poziiile reciproce pevertical ale punctelor de aplicaie ale forelor (BOi G) precum i a metacentrului MTcamai jos, putem scrie:

Concluzie: nava este considerat n echi

libru instabil dac metacentrul MTeste si

tuat dedesubtulcentrului de greutate G i deci

nlimea metacentric GMT

este negativ.

KGKBBMaBM

deciiGMiDCum

GMDM

TT

T

TRT

)(0)(

:00

;00

S A A A A


33/65


Echilibrul indiferent

Echilibrul indiferent presupune absena nclinrii sau redresrii navei (momentul deredresare devine nulforele sunt coliniare), Dac momentul exterior Mii nceteazaciunea, nava rmne canarisit la nclinarea respectiv iar dac continu s acioneze,nclinarea devine micare de rotaie(= ). Considernd poziiile reciproce pe verticalale punctelor de aplicaie ale forelor (BO i G) precum i poziia metacentrului MTcamai jos, putem scrie:

Concluzie: nava este considerat n echilibru in

diferent dac poziia metacentrului MTcoincide

cu poziia centrului de greutate G i deci nlimea

metacentric GMTeste nul.

KGKBBMaBM

deciiGMiDCum

GMDM

TT

T

TRT

)(0)(

:00

;00


34/65

STABILITATEA INIIAL


35/65

STABILITATEA INIIALMoment de redresare; Cazuri de echilibru - concluzii

Echilibrul transversal al navei

Starea de echilibru transversal a navei poate avea mai multe ipostaze i anume:

Echilibru transversal stabil: nava este n echilibru stabil dac metacentrul MTestesituat deasupra centrului de greutate G , nlimea metacentric GMTfiind pozitiv;

Echilibru transversal instabil: nava este echilibru instabil dac metacentrul MTestesituat dedesubtul centrului de greutate G , nlimea metacentric GM

T fiind negativ;

Echilibru transversal indiferent: nava este n echilibru indiferent dac poziiametacentrului MTcoincide cu poziia centrului de greutate G , nlimea metacentricGMTfiind deci nul;

Atenie ! : la un deplasament dat, volumul carenei este clar definit i deci i poziia metacen trului este univoc, acesta fiind deci fix. Prin urmare, starea de echilibru este definit de fapt de

poziia variabil a centrului de greutate G , poziie rezultat n urma operaiunilor de ncrcare /descrcare i nu de poziia variabil a metacentrului MT, aa cum ar putea rezulta din expresiilede mai sus !

Echilibrul longitudinal al navei

Starea de echilibru longitudinal a navei nu are dect ipostaza echilibrului stabil, din cauza

poziiei foarte ridicate a metacentrului longitudinal MLfa de cel transversal MT .

STABILITATEA INIIAL


36/65

STABILITATEA INIIALMoment de redresarecomponente

Definirea componentelor momentului de redresare

Lund n considerare cuplurile forelor ca n figura de mai jos precum i expresiilemomentului de redresare deduse anterior, putem scrie :

MRT= Mf + Mg unde:Mf: momentul stabilitii de form:

Mg: momentul stabilitii de greutate:

gf MM

vRT

XRT

XTvXX

TRT

TRT

TTRT

aVlvM

sauKBKGVIMavemnlocuind

V

IBMilvIdIVDDar

KBKGDBMDM

sauKGKBBMDM

deciiGMDaBMDM

sin

)(:

;,

)(

)(

:sin)(

Tvf BMDlvM

sin aDMg

gfRT MMM


37/65

STABILITATEA INIIAL

Moment de redresarecomponente

Momentul stabilitii de form Mf

Momentul stabilitii de form Mf depinde strict de geometria corpuluinavei pentru unanumit pescaj (deplasament) fiind deci adoptat n faza de proiectare i are urmtoareleparticulariti:

Momentul stabilitii de form Mf este ntotdeauna pozitiv, aciunea sa tinznd sredreseze nava;

Expresia numeric este Mf= D BMT

O stabilitate de form de valoare ridicat se obine adoptnd carene cu raz metacen

tric transversal BMT mare, adic carene cu raport B/ Tmare (caren tip tigaie) saucarene cu fund stelat.

Momentul stabilitii de formMf apare numai dacnava se afl pe suprafaa deseparaie ap / aer adic dac exist onglet imers / emers. Dac nava este completimers (submarin sau batiscaf n imersiune) momentul stabilitii de form Mf disparenemaiavnd sursa de generare, stabilitatea asigurndu-se numai pe baza momentuluistabilitii de greutate M

g

care va fi pozitiv n acest caz.

STABILITATEA INIIAL


38/65


Stabilitate de form de valoare ridicat(veliere sau nave cu arie velic apreciabil

portcontainere sau ROROuri): modaliti de realizare

Stabilitate de form ridicat(raport B / T mare)

Stabilitate de form ridicat

(fund cu stelare accentuat)

STABILITATEA INIIAL


39/65


Momentul stabilitii de greutate Mg

Momentul stabilitii de greutate Mg depinde de distribuia greutilor la bord i areurmtoarele particulariti:

Momentul stabilitii de greutate Mgeste de regul negativ (KG>KB), aciunea satinznd s mreasc nclinarea navei (la limit pn la rsturnare);

Expresia numeric este Mg= D a sin unde a= KGKB > 0 ; O stabilitate de greutate de valoare ridicat (valoare absolut minim) se obine

constructiv adoptnd distribuii de greuti care s duc la un centru de greutate Gctmai cobort (ade valoare minim). De asemenea, n exploatare, manevrele de greutimobile (ncrcarea / descrcarea navei) trebuie s respecte aceleai cerine;

Momentul stabilitii de greutate Mgpoate fi i pozitiv dac a< 0( KG< KB).Situaia poate aprea la velierele puternic lestate (nersturnabile) sau la submarinul nimersiune, caz n care momentul stabilitii de greutate este cel care redreseaz nava(att transversal ct i longitudinal), ambele momente ale stabilitii de form (atttransversal ct i longitudinal) fiind nule (corp scufundat adic fr onglete imerse /emerse).


40/65


Stabilitate de greutate de valoare excesiv(veliere puternic lestate - nersturnabile)

Stabilitate de greutate de valoare excesiv

(aKGBodeasupra lui G)

STABILITATEA INIIAL


41/65

STABILITATEAINIIALMoment de redresarecomponente

Stabilitate de greutate cu aciune singular(submarin n imersiune)Stabilitatea la suprafa: MRTMRL=Mf +Mg cu Mg


42/65

STABILITATEA INIIAL


43/65

STABILITATEAINIIALVariaia poziiei i stabilitii navei la deplasarea de greuti mici

Deplasarea de greuti mici pe direcie vertical

Concluzie:Deplasarea pe vertical nu influeneaz poziia navei (nclinrile sunt nule) nsmodificstabilitatea navei (mbuntit la manevra de coborrea a greutii inrutit la manevrade ridicare a acesteia).

12

12

:

:

zzD

pGMGM

adicKGGMGMi

zzD

pl

D

pKG

undedeKGDlp

deplasariiTeorema

LT

LT

z

z

121

12

12

LLLL

LLL

TTT

GMGMGMGMCum

GMGMGM

iGMGMGM

00

:

Rip MMverticalDeplasare

12

12 0:

TT

T

GMGMi

GMzzRidicare

12

12 0:

TT

T

GMGMi

GMzzCoborre

STABILITATEA INIIAL


44/65

STABILITATEAINIIAL

Variaia poziiei i stabilitii navei la deplasarea de greuti mici

Deplasarea de greuti mici pe direcie orizontal - transversal

Concluzie:

Deplasarea pe direcie orizontal transversalnu influeneaz stabilitatea navei (cota centrului

de greutate Grmne constant) dar modific

poziia navei (nclinrile transversale sunt

diferite de zeropozitive la tribord)

12

sincos

00

:

yyGMD

pl

GMD

ptg

GMDMi

lpM

GMdeciiKG

ltransversaorizontalDeplasare

Ty

T

TRyip

T


45/65


Deplasarea de greuti mici pe direcie orizontal - longitudinal

Concluzie:Deplasarea pe direcie orizontal longitudinal nu influeneaz stabilitatea navei (cotacentrului de greutate Grmne constant) dar modific poziia navei (nclinrile longitudinale

sunt diferite de zeropozitive la aprovare)

12

sincos

00

:

xxGMD

pl

GMD

ptg

GMDMilpM

GMdeciiKG

allomgitudinorizontalDeplasare

Lx

L

LRxip

L

tgxL

TT

tgxL

TT

deciiGMD

lpLtgLTTT

Fopp

Fopv

L

xpppv

2

2

STABILITATEA INIIAL


46/65


Influena greutilor suspendate asupra poziiei i stabilitii navei

Concluzie:Efectul unei greuti suspendate asupra stabi litii navei este echivalent cu acela produs de

aceeai greutate deplasat fictiv n punctul desuspensie al cablului, corecia fiind negativ !!

n

i

iiT

TTT

zT

zT

T

GM

TRT

TiiRT

i

D

lpGMavemnDac

GMGMGM

ilD

pl

D

pGM

deciizzDp

lDp

GMAvem

lD

pGMl

D

pGMDM

saulpGMDMMM

deciimiciunghiuripentrulpM

T

1

12

1

)(!

::

:

:)(

STABILITATEA INIIAL


47/65


Influena greutilor rostogolitoare asupra poziiei i stabilitii navei

Concluzie:Efectul unei greuti rostogolitoare asupra stabi litii navei este asemntor cu acela produs deo greutate suspendat, punctul fictiv de suspensiefiind ns situat cu mult mai sus iar corecia nlimiimetacentrice fiind de asemenea negativ dar avnd ovaloare mult mai ridicat.

)(

:

:

bordnborddindeplasaretg

B

GMGMGM

deciiD

pGM

avemlcconsideramDac

MAX

TTT

T

STABILITATEA INIIAL


48/65


Influena suprafeelor libere de lichid asupra poziiei i stabilitii navei

Concluzie:Efectul unei suprafee libere de lichid (caren interioar) este acela de reducere a nlimii metacentrice GM

T, amploarea reducerii fiind independent de volumul lichidului i depinznd

doar de momentul de inerie iX al suprafeei libere i de greutatea specific a lichidului din tanc,

TTT

n

iiXi

T

XT

XT

TTT

T

T

T

GMGMGM

iD

iGMnDac

D

iGM

deciiv

ibmDar

D

vbm

bb

GGbmGM

undede

bm

GM

bb

GG

bbmcuasemeneaGGGIID

v

bb

GG

deplasariiTeoremaI

1

1

1

11

11

1

:

:

'.

:.


49/65


50/65

STABILITATEA INIIAL


51/65

STABILITATEAINIIAL

Variaia poziiei i stabilitii navei la ambarcareai debarcarea de greuti mici

FAZA I (nclinri transversale nule)

Concluzie:

Pentru a avea nclinare transversalnul, greutatea se ambarc n planuldiametral P.D.(YI= 0).

0

:00

coscos

Iy

ip

Iyip

yl

deciiMPentru

yDlDM

STABILITATEA INIIAL


52/65

STABILITATEAINIIALVariaia poziiei i stabilitii navei la ambarcareai debarcarea de greuti mici

FAZA I (nclinri longitudinale nule)

Concluzie:

Pentru a avea nclinri longitudinale i transversale nule, greutatea se ambarc deasupra

centrului de greutate F0al plutirii iniiale, ntr-un punctAode coordonate (xF; 0;z).

FoIFoIy

ipFoIxip

xxadicxxl

deciiMPentruxxDlDM

0)(

:00;cos)(cos

STABILITATEA INIIAL


53/65


FAZA I: variaia pescajuluii a stabilitii transversale

Variaia pescajului

Variaia nlimii metacentriceWLWLWL

WL

S

pTsau

S

p

S

vT

deciiTSvivpAvem

)2(

)2

(

)2

(

:)(

);2

()2

(

;

:

TT

GM

TT

TT

Txxx

T

TT

GMzKB

T

TpD

p

GM

adicKGKBBMzKBT

TpD

pGM

sauKGzKBT

TBMpD

pGM

deciiKGzpD

pKG

KBT

TpD

pKB

TT

vV

vKB

BMpD

p

V

I

vV

v

V

I

vV

IBM

deciiKGKBBMGMAvem

T

STABILITATEA INIIAL


54/65


FAZA I: variaia pescajuluii a stabilitii longitudinale

Variaia nlimii metacentrice

LLLLL

LyFyFyF

L

LL

GMpD

pGMzKB

TTGMDeoareceGMzKB

TT

pD

pGMdecii

KGzpD

pKGKB

TT

pD

pKBBM

pD

p

V

I

vV

v

V

I

vV

IBM

deciiKGKBBMGMAvem

2);

2(

)();2

(;

:

STABILITATEA INIIAL


55/65


FAZA I: variaia pescajuluii a stabilitii - concluzii

Variaia pescajului

Variaia stabilitii transversale

Variaia stabilitii longitudinale

WLWLWL

WL

S

pTsau

S

p

S

vT

deciiTSvivpAvem

LLL

LL

BMpD

p

GMzKB

T

TBMDeoarece

BMzKBT

TpD

pGM

2

);2

(

;02

;02

;02

)2

(

TT

TT

TT

TT

GMGMTTzDac

GMGMT

TzDac

GMGMT

TzDac

GMzKBT

TpD

pGM

TzT

GMCum

itaplanplanunuiecuatiaesteGMT

TzEcuatia

T

T

2

)lim(2

STABILITATEA INIIAL


56/65


FAZA II : deplasare longitudinal determinarea unghiului de asiet

tgxL

TTTtgxL

TTT

ixxGMpD

plGMpD

ptg

FoppFopv

FoL

xL

2;

2

)()(

STABILITATEA INIIAL


57/65


FAZA II I: deplasare transversal determinarea unghiului de canarisire

yGMGMpD

ptgdecii

yGMGMpD

pl

GMGMpD

ptg

TT

TTy

TT

)()(

)0()()()()(

STABILITATEA INIIAL


58/65

STABILITATEA INIIALVariaia poziiei i stabilitii navei la ambarcareai debarcarea de greuti mari

Ambarcarea i debarcarea de greuti mari consideraii generale

Greutatea ambarcat / debarcat de mrimep> 10 % Dse ambarc / debarc directn / din punctul Ade coordonate(x;y;z) i se consider pozitiv la ambarcare i

negativ la debarcare;

Ambarcarea / debarcarea greutii are aceleai efecte (semodific deplasamentul dinD Dp) iar volumul carenei din V Vvprin apariia unei variaii a pescajului devaloare T, de asemenea se modific stabilitatea (nlimile metacentrice MTi ML)i apar nclinrile transversale i longitudinale;

Variaia Ta pescajului nu se mai poate considera ca fiind mic i prin urmarevariaiile mrimilor implicate nu mai sunt liniare, formulele metacentrice fiind deciinutilizabile. Variaiile mrimilor implicate n calcului stabilitii se determin directdin DIAGRAMA DE CARENE DREPTE iar unghiurile de asiet se determin cuaceleai relaii ca la ambarcarea / debarcarea de greuti mici.

STABILITATEA INIIAL


59/65

STABILITATEA INIIALVariaia poziiei i stabilitii navei la ambarcareai debarcarea de greuti mari

Ambarcarea i debarcarea de greuti mari calculul variaiei parametrilor implicai Variaia pescajului:

Variaia stabilitii transversale:

Variaia stabilitii longitudinale:

DREPTECARENEDEDIAGRAMADinT

ypGMpD

ptgiGMGMpGM

urmarepriniKGzpD

pKG

DREPTECARENEDEDIAGRAMADinKB

DREPTECARENEDEDIAGRAMADinBM

deciiKGKBBMGMAvem

T

TTT

T

TT

)()()(

:)(

;

;

:

FoL

LL

L

LL

xx

GMpD

ptgiGMGMpLGM

urmarepriniKGzpD

pKG

DREPTECARENEDEDIAGRAMADinKB

DREP TECARENEDEDIAGRAMADinBM

deciiKGKBBMGMAvem

)(

)(

:)(

;

;

:

STABILITATEA LA UNGHIURI MARI


60/65

STABILITATEA LA UNGHIURI MARIConsideraii generale

Stabilitatea la unghiuri mari studiaz comportamentul navei la o gam de nclinri (numai

transversale !) cuprins ntre zero (chil dreapt) i rsturnare, de regul cel puin pn la90. Studiul stabilitii se face n urmtoarele accepiuni:

nclinrile, produse att de cauze exterioare ct i de cauze interioare, se studiaz caavnd fie un caracter static (aciune progresiv a cauzei exterioare) fie un caracterdinamic (aciune brutal, la valoarea nominal, a cauzei exterioare);

Din cauza variaiei cu nclinarea a momentelor de inerie (Ixi IyF) ale plutirii, razelemetacentrice nu mai sunt constante i deci traiectoria centrului de caren Bnu mai este unarc de cerc (BMT= ct) ci este o curb asemntoare unui sfert de elips (Curba B);

n aceast situaie (Curba Bavnd o curbur variabil), metacentrul transversal MT numai are o poziie fix (centrul cercului descris de centrul de caren B)ci acesta poate fidefinit ca fiind centrul instantaneude curbur MTal Curbei B, raza metacentric

asociat BMTfiind n acest caz raza instantaneede curbur a Curbei B. Variaiarazelor metacentrice are drept consecin imediat deplasarea metacentrului MT pe otraiectorie denumit evoluta metacentric, Curba Bfiind denumit n acest caz evolut.

Teorema lui Euler nu mai este valabil direct (aplicat la unghiul de nclinare considerat)ci este valabil din aproape in aproape (la incremente unghiulare de 5 10), situaie care

permite trasarea plutirilor izocarene printr-un procedeu mai laborios (Regula a II-a a luiKrlov).



61/65

STABILITATEA LA UNGHIURI MARIConsideraii generale

Relaia evolut - evolvent; O curb se numete evolventaaltei curbe (denumit n acest

caz evolut) dac, n punctele corespondente (avnd acelai argument unghiul denclinare n acest caz), tangentele la evolvent sunt normale (perpendiculare) la evoluti invers.



62/65

STABILITATEA LA UNGHIURI MARICalculul momentului de redresare

Generarea momentului de redresareMRT;

staticeiistabilittbratullGk

undeGkDM

sauGMDMAvem

s

RT

TRT

:sin)(



63/65

STABILITATEA LA UNGHIURI MARICalculul momentului de redresare i al braului stabilitii statice

Calculul braului ls al stabilitii statice

.sin

;sin)(cos)(

sinsin)(cos)(

sin,

.sin)(cos)(

sin)(

;cos)(

00

0

00

0000

greutatedeiistabilitatbratulal

formadeiistabilitatbratulzyl

undelllsauazylGk

avemdeciiaEBEGBdinasemeneaDe

zyHB

deciizPBSPBDin

yIBSIBDin

PBIHcuIHICHBiarEBHBEHGk

ilDGkDMAvem

g

f

gfs

ll

s

sRT

gf



64/65

STABILITATEA LA UNGHIURI MARICalculul coordonatelor traiectoriei centrului de caren (evolventa)i ale traiectoriei metacentrului (evoluta metacentric)

Calculul coordonatelory(); z()ale traiectoriei centrului de carenB;

Calculul coordonatelorY(); Z()ale traiectoriei metacentruluiMT;

KBzz

yycu

dIV

z

dIV

y

deciiV

IBMDar

dBMdzz

dBMdyy

urmareCadBMBBdz

dBMBBdy

deciavndidBMcoardBBarcBB

deciimicnclinareMBMBAvem

K

K

x

x

x

d

d

dd

TddT

)(

)(

sin)(1

)(

cos)(1

)(

)()(.

sin)()(

cos)()(

:.sinsin

coscos

)()(

).inf(

00

00

KBZZ

YYcu

BMzZ

BMyY

K

K

)(

)(

cos)()(

sin)()(



65/65

STABILITATEA LA UNGHIURI MARIDiagrama polar a stabilitii statice

Reprezentarea grafic a coordonatelor cartezieney(); z() ale traiectoriei centrului de carenB (Curba B);

Reprezentarea grafic a coordonatelorcartezieneY(); Z() ale traiectoriei metacentruluiMT(Evoluta metacentric);

Reprezentarea grafic n coordona te polare a variaiei braului stabili tii statice Gk.

nave maritime

Documents