1. Planul de formePlanul de forme este reprezentarea grafică prin secţiuni longitudinale, transversale şi orizontale a suprafeţei teoretice a corpului navei.Planul de forme cuprinde trei proiecţii- Longitudinalul planului de forme – format din curbele definite de intersecţia suprafeţei teoretice a corpului navei cu planurile paralele cu PD. Curbele astfel obţinute se numesc longitudinale şi se notează de la PD spre borduri cu: I, II, III-Transversalul planului de forme – format din curbele definite de intersecţia suprafeţei teoretice a corpului navei cu planuri paralele cu planul cuplului maestru. Curbele astfel obţinute se numesc cuple teoretice şi se notează de la pupa spre prova cu: 0, 1, 2, …, 20.-Orizontalul planului de forme – format din curbele definite de intersecţia suprafeţei teoretice a corpului navei cu planurile paralele cu PB. Curbele astfel obţinute se numesc linii de apa sau plutiri şi se notează de la PB cu: 0, 1, 2, …, 10.

Caroiajul planului de forme- Caroiajul longitudinalului planului de forme este definit de proiecţiile plutirilor şi cuplelor teoretice pe PD- Caroiajul transversalului planului de forme este definit de proiecţiile plutirilor şi longitudinalelor pe PCM- Caroiajul orizontalului planului de forme este definit de proiecţiile longitudinalelor şi cuplelor teoretice pe PB- Caroiajele celor trei proiecţii definite mai înainte formează împreună caroiajul planului de forme.

Generarea planului de forme

2. Rapoarte intre dimiensiuni. Coeficienti de finiteRaportul dintre lungime si lăţime (L/B)- evidenţiază alungirea relativă a carenei, având valori uzuale între 4 şi 10- valorile mici cuprinse între 4 şi 6 sunt specifice navelor tehnice, cu viteză relativ mică şi cu posibilităţi bune de manevră (drăgi, remorchere, şalande)- valorile medii cuprinse între 6 şi 8 se regăsesc la navele comerciale maritime, cu viteză medie- valorile cuprinse între 7 şi 9 sunt specifice navelor de pasageri, navelor de transport rapide şi navelor militare grele- valorile mari cuprinse între 9 şi 10 se regăsesc la navele militare uşoare şi rapide.Raportul dintre lăţime si pescaj (B/T)- are valori uzuale cuprinse între 1,8 şi 4- cu cât valoarea raportului creşte, nava are o stabilitate transversală mai bună, dar si o rezistenţă la înaintare mai mare

Raportul L/V1/3

- evidenţiază distribuţia volumui carenei pe lungimea navei- are valori uzuale cuprinse între 4 şi 8,5- cu cât raportul creşte, cu atât nava are forme mai fine şi întâmpină o rezistenţă la înaintare mai scăzută

Coeficienţi de fineţe - Coeficienţi de fineţe ai ariilorCoeficientul ariei plutirii C

W- variază în funcţie de tipul şi formele navei, având valori uzuale cuprinse între 0.7 (nave militare) şi 0.9 (tancuri foarte mari)Coeficientul ariei secţiunii maestre C

M- Valorile tipice între 0.75 (distrugătoare) şi0.95 (tancuri foarte mari)

Coeficienţi de fineţe - Coeficienţi de fineţe ai volumelorCoeficientul bloc C

B- are valori cuprinse între 0,38 (nave rapide, cu forme fine) şi 0,85 (tancuri, petroliere mari), iar in cazul pontoanelor poate ajunge pana la 0.95

Coeficientul prismatic longitudinal CP- coeficientul furnizează o imagine asupra distribuţiei volumului navei pe lungime şi are valori curente cuprinse între 0,55 şi 0,85- valorile maxime indică existenţa unor zone cilindrice prelungite

3. Definirea formelor navei. Distributia deplasamentului. LCB. SACIn condiţiile în care se cunosc dimensiunile principale (L,B,T,C

B ),

aparent ar rămâne relativ puţină libertate în definirea liniilor planului de forme.Cu toate acestea, printr-o distribuire convenabila a deplasamentului pe lungimea navei (i.e. forma curbei ariilor secţiunilor transversale) şi prin alegerea corespunzătoare a coeficientului secţiunii maestre rămâne totuşi o doza mare de libertate în profilarea extremităţilor.Trasarea planului de forme presupune, prin urmare, acordarea unei atenţii deosebite pentru:- LCB şi LCF,- VCB,- Lungimea zonei cilindrice,- Lungimea zonei prova/pupa,- Distribuţia deplasamentului pe lungimea navei, forma curbei secţiunilor transversale, forma umerilor hidrodinamici,- Forma secţiunilor transversale şi a liniilor de apa,- Valoarea coeficientului secţiunii maestre si forma secţiunii maestre,- Formele prova şi pupa.

Distribuţia deplasamentuluiDistribuţia deplasamentului pe direcţie longitudinală este exprimată prin intermediul curbei ariilor secţiunilor transversale imerse (SAC).- LCB – corespunde abscisei centrului ariei de sub SAC;- Lungimea zonei cilindrice Lp - corespunde zonei pentru care aria secţiunii transversale este constantă;- Lungimea de intrare (L

E) şi lungimea de ieşire (L

R) - L

E + L

P + L

R =L

PP- Unghiul de intrare al curbei ariilor secţiunilor transversale la perpendiculara prova- Unghiul de ieşire al curbei ariilor secţiunilor transversale la perpendiculara prova

Forme alternative ale curbei secţiunilor transversale

Nave de viteza mica Fn<0.18; Cp>0.8Nave de viteza medie 0.18<Fn<0.25; 0.6<Cp<0.8;Nave rapide de deplasament 0.25<Fn<0.36; Cp<0.58; zonacilindrica redusa

LCB- Poziţia longitudinală a centrului de carenă exprimă gradul de concentrare a distribuţiei deplasamentului pe lungimea navei- Împreună cu coeficientul prismatic longitudinal influenţează direct generarea şi intensitatea sistemului de valuri din zona umerilor prova şi pupa- Poziţionarea lui B mult spre prova în raport cu planul cuplului maestru determină apariţia unui val proeminent în jurul umerilor prova- Poziţionarea lui B mult spre pupa în raport cu planul cuplului maestru conduce la riscul apariţiei desprinderilor şi structurilor vorticale în amonte de elice ceea ce poate afecta eficienţa propulsorului- În consecinţă, determinarea poziţiei lui B se realizează din considerente legate de suprapunerea sistemului de valuri generat de prova şi cel generat de umeri –

de obicei în cazul navelor cu viteze mari unde componenta rezistenţei de val este mare.- Recomandările realizate pe baza experimentelor sistematice şi investigaţiilor numerice – tendinţa de a poziţiona B spre pupa pe măsură ce Fn creşte sau coeficienţii de fineţe descresc. În funcţie de CP, LCB poate lua valori între -2.5 şi -3.0% Lpp (spre pupa), în timp ce pentru Fn de aprox. 0.15 LCB aprox. +2.0% (spre prova)

SAC – Lungimea zonei cilindrice- este definită ca lungimea zonei pentru care ariile secţiunilor transversale sunt constante- Efectul lungimii zonei cilindrice asupra rezistenţei la înaintare:- extinderea zonei cilindrice conduce la apariţia unor umeri pronunţaţi;- pentru un deplasament dat creşterea Lp conduce la creşterea Cp şi implicit a rezistenţei (componenta de val);- pentru viteze/numere Fn mici creşterea Lp nu afectează semnificativ necesarul de putere;

Efectul lungimii zonei cilindrice asupra construcţiei şi exploatării, :- dpdv tehnologic este evident avantajos construcţia unei nave cu Lp semnificativ;- exploatarea spaţiului este optimală. Recomandări dpdv hidrodinamic:- ca tendinţă - Lp creşte pe măsură ce Fn scade;- în general, se recomandă considerarea unei zone cilindrice extinse pentru Fn<0.24;

SAC – Lungimea de intrare (LE

) şi de ieşire (LR

)

- LE

şi LR

determină poziţia aproximativă a umărului prova, respectiv pupa;

Influenţa LE

şi LR

asupra rezistenţei la înaintare:

- principiul pe baza căruia se alege LE

este minimizarea sistemului de valuri

transversale generate de prova navei (Kelvin bow wave) prin obţinerea unei interferenţe favorabile cu valul generat de umărul prova;

- în aceeaşi manieră sistemul de valuri generat de umărul prova trebuie atenuat prin obţinerea unei interferenţe favorabile cu valul umărului pupa;

- datorită relaţiei dintre lungimea de val şi nr. Fn interferenţa nu poate fi vizată decât o singură viteză- evitarea separării curgerii în zona umărului pupa.

4. Forma liniilor de apa-Aspecte legate de hidrodinamimica:- Forma liniilor de apa la prova- Raza de curbură a DWL- Zona pupa a DWL- Lungimea zonei cilindrice a DWL-Centrul de plutire (CF) - Influenţa formei DWL asupra stabilităţii şi performanţelor de seakeepingForma liniilor de apa la prova- Pentru Fn mici – formă convexă- Pentru Fn medii şi mari – formă concavă- Pentru Fn foarte mari – formă fără inflexiuni – nave rapide cu L/B mari

Forma liniilor de apa la prova- Principala caracteristica a liniilor de apa este semiunghiul de intrare i

Emasurat în raport cu PD.Semiunghiul de intrare i

E este dependent de:

- forma sectiunilor transversale- curba sectiunilor transversale- latimea navei

Tabelul de mai jos recomanda valorile optime pentru iE

, Pophanken

(1939)

Cp 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85iE 8 9 9-10 10-

1421-23

33 37

- pentru nave moderne cu forme V pronunţate unghiurile iE

puţin

mai mari decât cele recomandate de Pophanken- în ultimii ani navele cu forme prova parabolice(tancuri, vrachiere) – i

E se apropie de 90 grade

Pentru nave fără bulb – unghiul de intrare pentru liniile de apă de sub DWL descreşte– unghiul de intrare pentru liniile de apă de deasupra DWL creşteProgresivPentru nave cu bulb – sunt caracterizate de i

E mic la DWL

– iE

creşte progresiv la plutirile de sub şi de deasupra DWL

Pentru navele de linie şi în special pentru petroliere forma plutirilor de sub DWL este aproape la fel de importantă ca şi cea a DWL.Forma la prova a liniei de apă de plină încărcare, CWL- Raza de curbura a liniei de plina incarcare la intrarea in PD trebuie sa fie cat mai mica. Forma ei depinde de soluţia constructivă a corpului- Utilizarea profilelor circulare pline la etrava permite obtinerea unor raze minime situaţie in care raza minima este de circa 3-4 ori mai mare decat grosimea tablelor

- Pentru a evita separarea curgerii şi apariţia structurilor vorticale în pupa navei, Backer recomandă ca unghiul de ieşire să nu depăşească 20º.- Lungimea zonei cilindrice a plutirii de plină încărcare:

Centrul ariei plutirii (CF)Influenţa CWL asupra stabilităţii - Creşterea Cw conduce la îmbunătăţirea stabilităţii de formă datorită creşterii momentului de inerţie transversal

Tendinţe- Forme pram pupa – LCB spre pupa – ameliorarea umerilor şi reducere a i

E cu 1,5-2,5 º- DWL dreaptă şi linii de apă de sub DWL convexe- i

E :

- chemical and product carriers - 21 - 35º- ro-ro passenger ferries -13-22º- passenger cruise vessels - 10-20º- i

E mici - conduc la reducerea rezistenţei la înaintare, dar în corelare cu

DWLfără inflexiuni şi umeri prova amelioraţi-la dimensiuni principale impuse cea mai bună metodă de reducere a i

E este

mutarea LCB către pupa.

5. Forma sectiunilor transversale.- Secţiunile transversale prin corpul navei furnizează caracteristicile esenţiale ale formelor naveiTipuri de secţiuni transversale:a. Ub. Vc. Rectangular (secţiunea cuplului maestru)d. Circularee. Hard Chinef. Cu bulb

Forma secţiunii la cuplu maestru – depinde ce CM

, raza de gurnă şi “deadrise”

a. Secţiune transversală tipică cu borduri verticaleb. Secţiune evazată sub DWL – îmbunătăţeşte stabilitatea la pescaje mici – se folosea la pasagere transatlantice vechi. Oferea posibilitatea unor întărituri suplimentare în cazul navelor de război vechi.c. Secţiune V evazată deasupra DWL – ferrie, spărgătoare de gheaţăd. V sub DWL şi verticală deasupra DWL – portcontainere moderne.e. Tumble-home – nave de linie vechi şi pasagere, reducerea greutăţii şi controlul asupra z

Gf. Cu flotoare suplimentare în dreptul DWL pentru a îmbunătăţi stabilitatea – se foloseşte în cazul conversiilor sau in cazul navelor vechi de război.

Relaţia dintre forma secţiunii maestre şi formele prova/pupa:- dacă secţiunile în zona cuplului maestru sunt pline atunci secţiunile prova/pupa pot fi U sau V- dacă secţiunile în zona cuplului maestru sunt zvelte de tip V atunci aceste permit conectarea doar cu secţiuni de formă V la prova/pupaForma secţiunilor în zona gurnei – criterii (uneori contradictorii):- evitarea generării unor structuri vorticale- influenţa asupra amortizării mişcărilor- suprafaţă udată cât mai mică pentru minimizarea rezistenţei de frecare- razele de curbură ale secţiunilor- “height of deadrise”

V vs. UAvantaje forme V:- Lăţime mai mare in zona plutirii de plina încărcare (la CWL), prin urmare moment de inerţie al ariei plutirii mai mare si o ordonata mai mare a centrului de carena (ambele determina un braţ mai mare al momentului de redresare)- Suprafaţă bordului mai mica si reducerea greutăţii structurii- Suprafeţe curbate minime, costuri mai mici de fabricaţie a corpului- Performante superioare de seakeeping datorita rezervei superioare de flotabilitate- O suprafaţa mărită a punţii principale —important in cazul in care nava este destinata transportului containerelor pe punte, pasagere, portavioaneDezavantaje:- Spaţiu limitat sub DWL- Perturbarea intensă a suprafeţei libere- Creşterea cotei centrului de greutateForma secţiunilor prova sub linia de plutireRezistenţă-Nave de viteza mică – nave cu CB ridicat determină utilizarea unor secţiuni cu formă U pronunţată-Nave de viteză medie – principalul mod de a reduce rezistenţa de val este reducerea unghiului de intrarea a plutirii, ceea ce conduce la mutarea volumului spre fundul navei ceea ce conduce la utilizarea formelor U.- Nave cu forme V la cuplu maestru (ferries, fishing, boats) – forme V la provaSeakeeping- Influenţa formelor secţiunilor transversale asupra performanţelor de seakeeping este semnificativă.- pentru nave cu pescaj mic (balast) – provele cu forme prova U pronunţat conduc la fenomene severe de slamming.- evazarea pronunţată deasupra plutirii de plină încărcare conduce la slamming de bordaj şi implicit la probleme severe de vibraţii- cea mai potrivită soluţie – combinaţie între secţiuni U şi V mai puţin pronunţate

Forma secţiunilor pupa sub linia de plutireRezistenţă- În general, secţiunile de forma V sunt mai favorabile din punct de vedere al rezistenţei datorită evitării separării curgerii şi generării de structuri vorticale.Propulsie-Testele experimentale şi teoretice au demonstrat – curgerea în discul elicei este pozitiv influenţată de utilizare a secţiunilor U în amonte în faţa elicei deoarece acestea asigură o distribuţie mai omogenă a curgerii în discul elicei faţă de secţiunile VNave cu o singura linie de axe – îmbunătăţirea siajului- Utilizarea bulbului pupa – conduce la accelerarea curgerii în discul elicei şi uniformizarea curgerii în discul elicei (reducerea vibraţiilor, creşterea eficienţei sistemului de propulsie)- Utilizarea pupelor asimetrice – generarea unui vârtej care să se rotească în sens opus curgerii induse de elice-Utilizarea dispozitivelor de control al curgerii – omogenizare şi accelerare a curgerii

Forma secţiunilor pupa sub linia de plutireNave cu o două linii de axe – îmbunătăţirea siajului:- Secţiunile navelor cu două linii de axe sunt proiectate pe baza criteriilor de reducerea a rezistenţei la înaintare şi în general se utilizează secţiuni V. O atenţie deosebită trebuie acordată amplasării bracheţilor de legătură între liniile de axe şi corp- Navele cu două linii de axe moderne (în special pasagere) au tunele la pupa care asigură un siaj uniform şi elice cu diametru mai mare

Forma secţiunilor prova deasupra liniei de plutire- Este influenţată de exploatarea ariei punţii-Comportamentul navei pe valuri amplitudinea mişcărilor de tangaj şi afundare, rezistenţa adiţională în valuri, ambarcarea de apă la bord (green water)Configuraţiile secţiunilor prova deasupra plutirii de plină încărcare:- Utilizarea secţiunilor V conduce la rezerve crescute de flotabilitate.-Evazarea secţiunilor la prova previne ambarcarea apei la bord, dar poate cauza apariţia vibraţiilor induse de către slamming-Utilizarea secţiunilor cu “chine” deasupra liniei de plutire (figura a) sau secţiunilor “tulip”-In general, un bord liber insuficient nu poate fi contrabalansat de o optimizare a secţiunilor de deasupra plutirii de plina încărcare.

Forma secţiunilor pupa deasupra liniei de plutireConfiguraţiile secţiunilor pupa deasupra plutirii de plină încărcare:- Apariţia ambarcării de apă la pupa este mai puţin pronunţată şi apare numai în cazurile valurilor de urmărire- probleme semnificative de stabilitate dinamică apar în special în cazul navelor mici (pescadoare) şi sunt induse de valurile de urmărire, apar din cauza modificării semnificative a arie plutirii şi apare la navele cu forme V pronunţate.

6. Definirea formelor prova. Tipuri de etrave. Forme prova cu bulb

Când se discuta de formele navei la prova, se analizează doua aspecte:- Forma proiecţiei provei in PD (profilul etravei proiectat in PD)- Forma cuplelor in zona proveiFactorii care influenţează formele prova:- adaptarea sinuoasă a provei cu cuplele- performanţele de seakeeping- exploatarea instalaţiilor de pe punte- siguranţa la coliziune- tehnologia de realizareProfilul etravei proiectat in PD (Profilul stem-ului)Formele provei se clasifica in:- Etrave normale (prove fără bulb)- Prove cu bulb- Forme cu bulburi specialeEtrave normale- Etrave drepte, verticale, (utilizate prima data in 1840 in Statele Unite, fiind apoi adoptate rapid şi în alte ţări).- Forma a fost considerata drept una convenţionala până în anii ’30 ai secoluluiTrecut- Reutilizata de Damen pentru modelul Axe bow- Etrave inclinate (atât în apă cât şi în afara acesteia) - formele Maier.- Unghiurile de inclinare imers si emers au fost, la început, diferite.- Practica a demonstrat ca tăietura dead wood a determinat o reducere a rezistentei la inaintare- Formele Maier introduse in anii ’30 combinate cu formele V ale coastelor aucondus la scăderi semnificative ale rezistentei la înaintare

Forme prova fara bulb: — Forma conventionala; --- Forma Maier; -.-.-. Forme

verticale

Etrave înclinate – formele Maier- Au fost experimentate la sfârşitul anilor 1920 şi începutul anilor 1930- Etravele înclinate au determinat o serie de avantaje:- Efectul de despicare a apei – micşorarea rezistentei de forma- Creşterea rezervei de flotabilitate- Protecţie superioara la coliziune- Estetica îmbunătăţită, îndeosebi când linia etravei este concavă- La navele fluviale, sau la cele la care lungimea maxima este limitata, unghiul de inclinare a etravei este păstrat încă la valori moderate

Forme prova cu bulbIstoricBulbul a fost mai degrabă descoperit decât inventat Inainte de 1900, testele de bazin pe nave militare (nave torpilor la care tubul prin care se lansa torpila era amplasat în locul bulbului de azi) au confirmat ca etravele profilate cu bulb sub linia de plutire ar putea determina o rezistenta mai mica Primul bulb a fost folosit in 1912 pe o nava militara americană, în baza unui proiect al lui David Taylor Primele nave civile cu bulb (pasagerele Bremen si Europa) au fost construite in 1929 Folosirea extensiva a bulbului a apărut in anii ’50

Provele cu bulb sunt caracterizate de: Forma secţiunii orizontale Forma secţiunii transversale Proiecţia pe planul diametral Lungimea proiectata în fata perpendicularei prova Poziţia axei bulbului Raportul ariilor transversale Racordarea cu corpulForma secţiunii orizontale cilindrice eliptice nablaBulburile cilindrice şi cele eliptice, extinse substanţial în amonte de perpendiculara prova pot fi uşor combinate cu formele U-V ale proveiEle sunt preferate din cauza complicaţiilor tehnologice reduseForma secţiunii transversale: Tip Δ – bulburi tip Taylor (forma etravei nu se modifica semnificativ, apare o deformare doar pe direcţia transversala a formelor navei – nu se mai utilizează); tip para Tip O – bulburi tip eliptic, cilindric

Tip V – bulbul cu forma nabla (pană) (cea mai utilizata din

cauza valului prova generat). Preferat pentru navele cu forme V

- Raportul optim dintre proiecţia bulbului în PD şi forma secţiunii transversale a acestuia poate fi determinat doar prin simulări CFD- Bulburile “nabla” sunt preferate datorita valului prova considerabil produs şi performanţelor de seakeeping şi datorita riscului redus de slamming- Pentru ca liniile de apa inferioare sunt caracterizate de semiunghiuri de intrare mici, efectul acestor bulburi la navigaţia în balast este similar uneiprove fără bulb, alungite.Lucrul acesta permite evitarea fenomenului de sprayşi determina o rezistenţă la înaintare redusă- Bulburile nabla pot fi uşor combinate cu forme V ale provei

- Bulburi extinse deasupra liniei de plutire de plină încărcare (forme“gooseneck”)- Fata superioara a bulbului poate determina o creştere a rezistentei la înaintare datorita efectelor turbionare induse- Efectul formei “gooseneck” este similar efectului indus de o aripa care orientează curentul către planul de baza al navei; se micşoreaza valul prova- In cazul bulburilor “gooseneck”, autoritatea poate impune ca perpendiculara prova sa fie considerată la intersecţia conturului bulbului cu CWL- Spre deosebire de bulburile complet imersate, in acest caz, se poate ajunge la o lungime de calcul mai mare (lucru nedorit). In acest caz, daca înălţimea bulbului este > 85% D (freeboard length) atunci etrava navei se considera extremitatea prova a bulbului.

Lungimea proiectata a bulbului- Lungimea proiectata în faţa perpendicularei prova depinde de forma bulbului si de numărul Froude- Din motive de siguranţa, bulbul nu trebuie sa se proiecteze longitudinal in afara punctului cel mai de sus al etravei; literatura recomanda o valoare de 20%B pentru lungimea proiectata a bulbului- Depăşirea acestei valori conduce la o îmbunătăţire doar neglijabila a rezistentei la înaintareAxa longitudinala a bulbului- Axa bulbului nu este definita precis. Ea ar trebui sa fie orientata către în jos mergând către pupa, astfel încât să genereze linii de curent descendente care anulează valul de prova. Aceasta observaţie este valabila şi în ce priveşte linia lăţimilor maxime a bulbuluiRaportul ariilor- Raportul A

BT /A

M este definit ca raport al ariilor bulbului la perpendiculara

prova şi a secţiunii maestre.- La pescajul de plina încărcare influenţa bulbului asupra rezistenta navei creşte odată cu creşterea raportului ariilor.Pe de alta parte, scăderea acestui raport poate sa determine:- Scăderea rezistenţei la pescajul de balast- Evitarea unui slamming pronunţat- Posibilitatea lansării ancorei făra riscuri- Bulburile cu secţiuni transversale prea mari pot determina creşterea rezistentei la înaintare datorita efectelor asociate ale turbulentei- Raportul efectiv al ariilor poate avea valori peste medie in cazul in care bulbul este de tip “gooseneck”. Chiar daca aria dispusă deasupra liniei de plina încărcare nu este inclusa în A

BT , ea poate determina reduceri importante ale

rezistentei la înaintare, în condiţiile în care forma bulbului este proiectata corect.Racordarea bulbului cu corpul- Poate fi realizata fie racordat, fie printr-o linie de frântură (in cazul bulburilor încastrate)- Trecerile racordate conduc la rezistente la înaintare minime.

Influenţa formelor prova asupra rezistenţei la înaintareModificări locale•S-a realizat studiul sistematic pentru clarificarea influenţei formelor bulbului prova asupra rezistenţei la înaintare.• S-au selectat patru parametri geometrici specifici bulbului:- lungimea bulbului,- forma secţiunii transversale a bulbului la perpendiculara prova,- poziţia pe verticală a nasului bulbului,- poziţia pe orizontală a nasului bulbului.• Calculele au fost efectuate pentru 6 viteze intre 14 si 16.5 Nd.

Forme prova cu bulbPe lângă efectele hidrodinamice ale bulbului trebuie avut în vedere şi celelalte efecte asupra navei (proiect, construcţie, exploatare): Rezistenta la înaintare la diferite pescaje Caracteristicile de seakeeping Caracteristicile de propulsie Bow thruster (amplasare, eficienta, rezistenta aditionala) Asieta navei Costurile aferente operaţiunilor de confecţionat şi montaj a seţiilor prova Dirijarea ancorei Amplasarea sonarelor si a altor echipamente utilizate în activităţile de cercetare sau de pescuit Navigaţia în gheaţa – întărituri de gheaţaCaracteristicile de seakeeping.- Amortizarea mişcării de tangaj. In general, provele cu bulb determina reduceri ale amplitudinii mişcării de tangaj, in special atunci când bulbul are dimensiuni considerabile in raport cu AM. Amortizarea este pronunţată îndeosebi in zona de rezonanta, adică atunci când lungimea de val este comparabila cu lungimea navei, dar fenomenului este remarcat si in cazul valurilor cu lungimi mai mici In cazul valurilor cu lungimi cuprinse intre (1.3–1.5)Lpp, navele cu bulb vor determina o creştere a amplitudinii mişcării de tangaj;- Capacitatea de operare a navei fără reducerea puterii, chiar şi în condiţii de mare montată Bulburile ‘pana’ fac fata slamming-ului mai bine decât bulburile normale Atunci când faţa inferioara a bulbului este una plată, este posibil slamming-ul pe partea inferioara la intrarea bulbului în apă- Creştera necesarului de putere la navigaţia în valuri Navele cu bulb determina o creştere a rezistentei adiţionale datorita valurilor, in ciuda avantajelor legate de amortizarea mişcărilor, câtă vreme energia consumata pentru amortizare trebuie furnizata de echipamentul de propulsie (efect similar chilelor de ruliu)Navigaţia in gheaţa in cazul navelor cu bulb Forma şi poziţia fetei superioare a bulbului sa permită stratului de gheaţă sa fie ridicat în vederea îndepărtării (navigaţiei în gheţuri sparte), se poate considera ca bulbul are o influenta favorabila la navigaţia în gheata – ‘petrolier spărgator de gheata’. La navigaţia în gheaţă spartă de grosime moderată, prezenţa bulbului prezintş avantajul, in raport cu provele convenţionale, bulbul întoarce gheata cu fata uda către corp (temperatura si coeficient de frecare mai mici). Lucrul acesta conduce la frecări mai mici şi o uzură (abrasion corrosion) a tablelor mai mică. Bulbul nu se foloseşte la spărgătoarele de gheaţă deoarece prezinta pericolul blocării în gheaţă.Modificarea necesarului de putere la navele cu bulb fata de cele cu prova clasica, poate fi atribuită următorilor factori:- Modificarea rezistentei de presiune datorata efectului indus de bulb: Bulbul, prin partea lui superioara, acţionează ca un profil hidrodinamic.Acest lucru favorizează deplasarea curentului către planul de baza, lucru care determina o scădere a amplitudinii valului prova Deoarece efectul de aripa poate fi evitat cu greu, este recomandabil ca forma bulbului sa fie atent studiata, aşa încât avantajul acesta sa nu devina un dezavantaj- Modificarea rezistentei de val spart. Profilarea corespunzătoare a bulbului poate conduce la diminuarea a efectelor de wave-breaking sau de spray- Creşterea rezistenţei de frecare datorate creşterii suprafeţei udate. La viteze mici, aceasta creştere este mai importanta decât reducerea rezistentei de val- Modificarea energiei consumate cu generarea si întreţinerea vârtejurilor de prova. Datorita faptului ca in zona planului plutirii de plina încărcare apare o acceleraţie laterala a fluidului, liniile de curent se separa şi conduc la producerea de vârtejuri. Dacă proiectarea formelor este una inteligenta se poate ajunge ca aceste vârtejuri să fie utilizate pentru a diminua efectelor hidrodinamice care apar în zona umărului prova sau a gurneiModificări ale eficienţei propulsive datorita modificării: (a) Coeficientului de împingere a elicei(b) Vitezei curentului uniform- Experimentele comparative pe modele cu şi fără bulb au demonstrat caracteristici propulsive superioare în cazul navelor cu bulb. Explicaţia imediată, aceea ca o rezistenţă mai mică determina un coeficient de împingere mai mic (deci o eficienta propulsiva superioara) este corecta insa nu este suficienta.

Aspecte legate de proiectarea bulbului:- In aproape toate cazurile, literatura care tratează problema bulbului la prova se limitează la problema hidrodinamica, ignorând complet considerentele economice.- Economia de putere determinata de un anume bulb trebuie analizata in contextul modificării pescajului sau a stării marii- In plus, trebuie considerate si costurile suplimentare implicate de construcţia bulbului- Comparaţiile care se fac între nave cu şi fără bulb au la baza ipoteza identităţii lungimii la plutire- Valoarea corecţiei rezistentei la înaintare ca urmare a existentei bulbului depinde de forma si dimensiunea bulbului, după cum depinde de mărimea şi de forma navei- Se recomandă ca punctul extrem al bulbului să fie la nivelul suprafeţei libere- Distribuţia volumului:- imersiunea prea mare a bulbului conduce la pierderea efectului acestuia- volumul concentrat longitudinal în apropierea suprafeţei libere conduce la creşterea efectului asupra interferenţei valului

Concluzii:- Principial, bulbul se recomanda oricărui tip de nava comercială, cu exceptia navelor rapide si a spărgătoarelor de gheata.- Literatura stipulează faptul că bulbul poate determina o reducere semnificativă a rezistentei înaintare in domeniul 0.17<Fn<0.85- Efectul bulbului poate conduce la o economie de putere cuprinsa intre 8% si15% la navele cu forme clasice- Forma cea mai des întâlnita este cea de tip nabla- Lungimea uzuala a bulbului este de circa 4-5% din lungimea L

WL, insa in

ultimii ani s-au construit si nave cu bulburi cu lungimea mai mare de 5% cu rezultate foarte bune pentru in cazul navelor cu numere Fr mai mari de 0,30. De asemenea, o alta indicatie a dimensiunilor bulbului este functie de latimea navei si anume de 20% din aceasta B- La navele mai vechi, aria transversala a bulbului era recomandata a se situa intre 6 si 13% din aria sectiunii maeste, cu 9% valoare tipic recomandata. Azi se merge uzual pe valoarea maxima, putandu-se ajunge chiar la 20-22%- Suprafata superioara al bulbului de tip ‘goose-neck’ este recomandat a se situat la circa 40-60 cm deasupra liniei de plutire de plina incarcare- Linia de apa de plina încărcare este recomandabil sa fie pe cat posibil necurbată(borduri verticale – neaplicabil la navele cu forme fine)- Liniile de apa de sub linia de plutire se recomanda sa fie convexe. Convexitatea acestora trebuie sa fie cu atât mai mare cu cat numărul Fr este mai mare- In cazul navelor tanc cu C

B in jur de 0.80 se recomanda ca liniile de apa ale

navei in prova sa fie drepte, in timp ce in cazul unui ferry-boat (nava de viteza), se recomanda formele convexe, aşa încât curgerea în jurul carenei sa fie una uniformă- Umerii prova trebuie evitaţi, câtă vreme valurile generate de ei determina o crestere a rezistentei la înaintare. In felul acesta este posibila poziţionarea mai spre pupa a umărului prova, lucru care este echivalent d.p.d.v. hidrodinamic cu egalitatea dintre lungimea de intrare si lungimea valului- Semiunghiul de intrare a liniilor de apa variază mult chiar pentru acelaşi tip de

nava: tancuri 21-45o, nave ro-ro, nave ferry 13-22

o, nave pasagere 10-20

o.

7. Definirea formelor pupa. Tipuri de forme pupa. Forme prova sanie(pram) cu oglinda.Stabilirea formelor pupa este guvernata de următorii factori: Minimizarea rezistentei la înaintare, evitarea separării curgerii la pupa Maximizarea randamentului de propulsie prin asigurarea: (a) unui siaj uniform in discul propulsorului (b) unei relaţii bune intre coeficienţii de siaj si de sucţiune (un bun randament al corpului,

H ).

Evitarea vibraţiilor elicei şi pupei, clearnce elice, cârmă şi pupa Exploatarea punţii în pupaPrincipalele tipuri de forme pupa:Când se discuta de formele la pupa navei, trebuie făcută o distincţie între formele de deasupra apei si cele de sub linia de plutireIstoric, definirea formelor părţii emerse a parcurs următorii paşi de evoluţie: Pupe eliptice (a) Pupe de tip crucişător (b) Pupe oglinda (c) Alte forme

Conturul pupei: Pupa eliptica (1), pupa crucisator (2) si pupa oglinda (3)

Pupe eliptice- A fost aplicată la toate navele comerciale de la mijlocul secolului XIX până la prima decadă a secolului XX. In perioada interbelică a fost treptat înlocuită de pupa de tip crucişător- Pana in anii ’30, pupa eliptica a reprezentat forma convenţională a navelor de tip cargo

- Privita de sus, linia punţii avea forma eliptica, de unde si numele atribuit acestei forme- Profilul pupa este aproape vertical pana la linia de plutire, continua similar puţin peste linia de plina încărcare, după care se deschide pentru a forma coşul pupa, fiind apoi frânt printr-un knuckle în zona punţii principale- O variantă de pupa eliptică poate fi întâlnită în zilele noastre la remorchere, unde partea superioara a profilului pupa este profilat evazat (in evantai) către extremitatea pupa frântura apare foarte evident la nivelul punţii principale, iar parapetul este inclinat către interior – permite utilizarea unor cârme mai mari

Pupa de tip crucişător- A fost propusa in a doua jumătate a secolului 19 la navele militare, dar trecerea de la pupele eliptice la cele de tip crucişător s-a produs treptat, abia in perioada interbelica- Ideea principala a acestui tip de forma a fost aceea a coborârii maşinii de cârma sub puntea blindata, care este situata aproximativ la înălţimea liniei de plutire- Frântura de deasupra liniei de plutire a dispărut la acest tip de formaAvantaje:- Pupa de tip crucişător are caracteristici de rezistenta la înaintare mai bune decât cele cu pupa eliptica, motiv pentru care forma s-a impus si la navele comerciale- Lungimea la plutire la navele cu pupa de tip crucişător este mai mare decât Lpp.- Plutirile sunt mai “smoother” în apropierea elicei- Spaţiul de exploatare al punţii a fost îmbunătăţitForme speciale de pupa crucişător pot fi întâlnite la veliere (tip canoe), pilotine, bărci mici (tip eliptic)Pupa oglinda- Pupa de tip oglinda (transom) poate fi privita atât ca o forma evoluata a pupei de tip crucişător, cat si ca o dezvoltare a unei forme noi destinata navelor rapide- Caracterul de forma evoluata a pupei crucişător este dat de tăietura extremităţii rotunjite a coşului pupa- Forma a fost introdusa in principal pentru a se simplifica construcţia corpului- Sternul plat începe aproximativ la înălţimea liniei de plutire de plina încărcare- Forma proiectată pentru viteze mari – reduce rezistenţa la înaintare – 2 moduri:- efectul alungirii virtuale a navei.- reducerea înălţimii valului generat în aval (wedge)- Unghiul de trim poate fi influenţat foarte eficient prin utilizarea pupei in pana, (wedge). Acest tip de forma asigura curentului in zona de separare de corp o componenta de viteza orientata in jos, in felul acesta contribuind la reducerea amplitudinii valurilor de la pupa navei, deci un randament al propulsiei mai bun- Pe de alta parte insa, pupa in pana determina o presiune suplimentara pe prova, lucru care poate determina efecte negative asupra performantelor de seakeeping.

Avantajele pupei oglindă:- O mai buna exploatare a punţii- Simplificare constructivă- Rezervă de flotabilitate mai mare- Creşterea momentului de inerţie a plutirii şi a stabilităţii iniţiale- Reducerea rezistenţei la înaintare la viteze mari

Dezavantajele pupei oglindă:- Creşterea rezistenţei la înaintare pentru viteze mici- Creşterea vibraţiilor transmise navei- Performanţe de seakeeping mai slabe:- deplasarea către pupa a XF- pierderea stabilităţii dinamice- slamming şi risc mărit de ambarcare a maselor de apă la pupaRegimurile de curgere în pupa de tip transom:a) Regular stern flow b) Transom stern flow c) Dead water

Recomandări pentru proiectarea formelor la pupele tip oglindă. Pentru reducerea rezistenţei la înaintare prin controlul separării curgerii la muchia oglinzii, se recomandă:- Pentru navele cu Fr<0.3 pupa oglinda se proiectează astfel încât sa se situeze imediat deasupra plutirii de plina încărcare. In marş, apare o imersare uşoară a oglinzii doar la plutirea de plina încărcare.- Pentru navele cu Fr0.3 se recomanda pupe cu oglinzi mici uşor imersate. Datorita vitezei navei apare fenomenul de alungire virtuala a navei- Pentru navele cu Fr0.4 se recomanda pupe oglinda imersata, si cu forme zona‘wedge’ de dimensiuni medii. Imersarea oglinzii poate ajunge pana la (0.1–0.15)Tsau ATS/AM 0.09- Pentru navele cu Fr>0.5 se recomanda pupe imersate cu zona ‘wedge’ având lăţimea comparabila cu lăţimea navei. Imersarea acesteia poate ajunge pana la (0.15–0.2)T sau ATS/AM 0.10- Pentru navele cu Fr>0.6, ATS/AM ~ 0.13 In ceea ce priveşte pupa oglinda adânc imersate se recomanda ca:- Muchiile oglinzii sa fie bine conturate. In acest fel curentul se va separa fără probleme.- Prezintă dezavantaje foarte mari la marş înapoi la navigaţia în gheţuri sparte. Nu se utilizează la spărgătoarele de gheaţă