Forma liniilor de plutire

Forma liniilor de plutire

Forma liniilor de plutire este esentiala din punctul de vedere al performantelor de rezistenta la inaintare. Unghiul optim de intrare, i_E, corespunzator liniei de plutire (unghiul dintre planul diametral si tangenta la linia de apa) este prezentat in fig.11.1, in functie de coeficientul bloc calculat pe baza lungimii intre perpendiculare.

Forma liniilor de plutire nu trebuie sa aiba salturi care pot fi surse de generare ale unor noi sisteme de valuri proprii.

La extremitatea pupa, unghiul de iesire corespunzator liniei de plutire (unghiul dintre planul diametral si tangenta la linia de apa) nu trebuie sa depaseasca 20^º, pentru a micsora posibilitatea aparitiei vartejurilor. Daca acest lucru nu este posibil, atunci unghiul prescris mai sus se va pastra constant pe o lungime cat mai mare, iar extremitatea pupa a liniei de apa se va curba din scurt pentru a reduce zona generatoare de vartejuri.

Forma liniilor de plutire la prova depinde de coeficientul bloc. Pentru navele cu forme fine (coeficient bloc redus) se prefera formele concave ale liniilor de plutire, iar pentru navele cu forme pline se recomanda formele convexe.

De asemenea, la valori mici ale coeficientului prismatic (C_p < 0,575) se accepta formele drepte ale liniilor de apa.

Distributia volumului carenei navei depinde de lungimea relativa a partii cilindrice a navei (), de lungimea relativa a partii prova () si de lungimea relativa a partii pupa (). Acestea sunt definite prin rapoartele dintre lungimile partilor specificate si lungimea intre perpendiculare.

În fig.11.2 sunt prezentate curbele de variatie ale lungimilor relative , si in functie de coeficientul bloc, pentru o nava cu raportul L/B = 7. Pentru rapoartele L/B < 7 devin avantajoase lungimile mai mici ale partii cilindrice.

La viteze relativ mari, care necesita o distribuire a volumului carenei spre pupa, se recomanda o lungime mai mica a zonei cilindrice decat aceea obtinuta pe baza diagramei 11.2. Astfel, dupa Baker lungimea minima a partii pupa, L_pupa, exprimata in metri se poate determina cu relatia:

(11.1)

unde A_M este aria sectiunii maestre (pana la nivelul pescajului de calcul).

De asemenea, lungimea minima a partii prova, L_prova, exprimata in metri se poate calcula cu expresia:

(11.2)

unde viteza navei, v, se introduce in noduri.

Dupa datele bazinului de la Wageningen, lungimea relativa a partii prova se poate determina in functie de numarul Froude cu relatiile:

pentru (11.3)

pentru

În continuare, se analizeaza problema construirii unei plutiri medii, a carei arie inmultita cu pescajul conduce la obtinerea volumului carenei.

Într-o prima aproximatie, se considera ca plutirea medie, de arie A_WLm, are o forma trapezoidala (fig.11.3).

Coeficientul prismatic longitudinal este definit prin relatia:

(11.4)

unde este volumul real al carenei navei. Aplicand definitia plutirii medii, obtinem:

(11.5)

Cu notatiile din fig.11.3, aria plutirii medii devine:

, (11.6)

iar aria sectiunii maestre se exprima cu relatia:

. (11.7)

Introducand expresia (11.7) in (11.4), se obtin urmatoarele relatii echivalente:

. (11.8)

Cunoscand coeficientii prismatici longitudinali, pentru portiunile prova si pupa , se pot scrie relatiile:

(11.9)

Tinand cont de expresia (11.7), relatiile de mai sus devin:

Prin transformari echivalente se obtine:

(11.10)

Unghiurile de intrare (i_E) si de iesire (i_P) caracteristice plutirii medii se calculeaza cu expresiile:

(11.11)

Tinand cont de relatiile (11.8) si (11.10), formulele (11.11) devin:

(11.12)

Daca se considera o plutire medie simetrica fata de sectiunea maestra, atunci valoarea medie a unghiului de intrare (corespunzator plutirii medii) se poate obtine cu relatia:

. (11.13)

La navele rapide, cu lungimi mari, finetea de intrare a liniei de plutire creste (i_M se micsoreaza).

La navele de viteza mica, pentru micsorarea rezistentei de frecare este necesar sa se micsoreze lungimea L. Pentru mentinerea finetei de intrare a liniei de plutire trebuie micsorat coeficientul sectiunii maestre, C_M.

Valori mari pentru C_M si mici pentru C_B conduc la forme neadecvate ale plutirilor.