Navele cu aripi portante

Navele cu aripi portante

O aripa portanta care se deplaseaza cu o anumita viteza in mediul fluid poate dezvolta o portanta considerabila. Daca aripa are o sectiune transversala eficienta atunci rezistenta asociata deplasarii profilului va fi relativ mica. Daca aripile portante se monteaza sub carena unei ambarcatiuni rapide, conventionale, se va realiza o portanta proportionala cu patratul vitezei si daca nava este propulsata cu o putere corespunzatoare, atunci intregul corp se poate inalta deasupra apei. Pierzand rezistenta corpului principal, nava poate accelera pana cand rezistenta aripilor portante si rezistenta aerului absorb puterea disponibila. În fig.nr.2.4. este prezentata o curba tipica de variatie a rezistentei la inaintare in functie de viteza navei.

Fenomenul de glisare este asociat cu o crestere insemnata a rezistentei de val, care se produce inainte de iesirea corpului din apa. Dupa iesirea completa a carenei din apa, portanta obtinuta pe seama aripilor este constanta. Pentru cresterea, in continuare, a vitezei navei este necesara fie reducerea unghiului de incidenta al aripii portante, fie micsorarea suprafetei imerse a aripii. Cele doua solutii diferentiaza tipurile constructive si functionale de baza ale sistemului cu aripi portante (fig.nr.2.5):

aripi portante care strapung suprafata mediului fluid si se caracterizeaza prin reducerea suprafetei imerse a aripii pe masura ce nava se ridica din apa;

aripi portante complet imerse, cu incidenta controlata, in care aripile raman intotdeauna imersate, iar portanta generata este modificata controland unghiul de atac al aripii.

Echilibrul longitudinal al navei cu aripi portante trebuie sa fie mentinut si de obicei este amplasata o arie mare a suprafetei portante, spre prova sau spre pupa fata de centrul de greutate si o arie mica a suprafetei portante spre pupa, sau respectiv in prova. Este posibila orice valoare a raportului dintre arii, cu conditia ca forta hidrodinamica rezultanta sa actioneze pe directia centrului de greutate.

Sistemul de portanta cu strapungerea suprafetei apei ofera navei posibilitatea de a urmari fidel suprafata valului. Într-adevar, pe masura ce nava avanseaza in frontul de val, nivelul apei creste pe aripi portante succesive, portanta creste si prova se ridica deasupra valurilor. Depasind creasta valului, procesul se inverseaza, astfel incat nava reuseste sa urmareasca cu fidelitate suprafata valurilor.

În cazul sistemului de portanta cu incidenta controlata, aripa portanta percepe suprafata valurilor prin actiunea miscarilor orbitale ale particolelor de fluid. Într-o prima faza, nava poate urmari o suprafata libera care are tendinta sa formeze valuri cu inaltimi mici. Pentru cazul valurilor cu inaltimi mai mari, portanta aripilor trebuie variata pentru ca nava sa poata urmari partial profilul valurilor. Pentru aceasta, este necesara o forma de control automat, care sa reactioneze la semnalul unui senzor de altitudine din prova.

O alta problema importanta a navelor cu aripi portante o constituie asigurarea stabilitatii transversale. În cazul sistemului de portanta cu strapungerea suprafetei apei, stabilitatea la ruliu este asigurata daca inaltimea metacentrica este pozitiva, adica atunci cand directia portantei (in cazul navei inclinata transversal) intersecteaza planul diametral deasupra centrului de greutate.

În cazul sistemului de portanta cu incidenta controlata, stabilitatea la ruliu este asigurata cu ajutorul unor aripioare care actioneaza diferit in cele doua borduri ale navei, astfel incat sa produca un moment contrar celui de ruliu, controlat automat.

Referindu-ne, in continuare, la sistemul de propulsie, mentionam faptul ca utilizarea propulsoarelor cu jet de apa (deasupra apei) la viteze mari s-a dovedit foarte eficienta. Jetul poate fi realizat de o pompa de inalta performanta actionata de un motor sau o turbina cu gaz. Se elimina astfel necesitatea unui angrenaj conic pentru directionarea in jos a arborelui portelice, sau a unei linii de arbori cu inclinare mare, in scopul actionarii elicei.

Propulsia eoliana a unei nave pe aripi portante este o provocare fascinanta pentru orice specialist pasionat de constructiile navale.

Rolul navelor pe aripi portante trebuie sa fie in deplin acord cu avantajele pe care le ofera. Transportul rapid de pasageri pe apa relativ calma (pana la gradul 4 sau 5) s-a dovedit profitabil, iar rolul de nava de supraveghere in larg constituie o aplicare importanta. Pe mare de grad inalt, nu se recomanda utilizarea navelor pe aripi portante. Ciocnirea cu mediul fluid la viteze mari poate fi dura si din aceasta cauza extremitatea prova trebuie sa aiba intarituri speciale si o compartimentare buna.

Pentru a mentine o incarcatura utila corespunzatoare, corpul navelor pe aripi portante de mare viteza se construieste din aluminiu sau PAFS.