Licenta - yacht

7/26/2019 Licenta - yacht

1/123

Universitatea Dunrea de Jos din GalaiFacultatea de ArhitecturNavalSpecializarea: Arhitectur Naval

1Galai 2015

Universitatea Dunrea de Josdin Galai

Facultatea de ArhitecturNaval

Specializarea: ArhitecturNaval

LUCRARE DE LICEN

ndrumtor:

Prof. dr. ing. Obreja DanAbsolvent:

Serdaru Anamaria


2/123


2Galai 2015

LUCRARE DE LICEN

cu tema :

Comportarea pe valuri neregulate a unui yacht de tip monocorp

Coninutul proiectului:

A. Tema general:

1.

Descrierea general a navei

2.

Planul de forme3. Calcule hidrostatice pe plutiri drepte4. Diagrama Bonjean5. Estimarea rezistenei la naintare i a propulsiei6. Eantionajul navein zona central i evaluarea rezistenei generale a navei

B.

Tema special:

1.

Comportarea pe valuri neregulate a navei

Tema a fost comunicatn martie 2014.Predarea s-a fcut la 2.07.2015.Lucrarea conine un numr de 122 file i 4 plane anexe.

ndrumtor:Prof. dr. ing. Obreja DanAbsolvent:

Serdaru Anamaria


3/123


3Galai 2015

CUPRINS

Capitolul 1. Descrierea generala navei..................................................................................5

1.1. Tipul si destinaia navei...........................................................................................................51.2. Clasa navei................................................................................................................................51.3. Reguli i regulamente utilizate.................................................................................................61.4. Caracteristici principale ale navei............................................................................................6

1.4.1. Dimensiuni principale......................................................................................................61.4.2. Capacitate de transport...................................................................................................91.4.3. Capaciti tancuri............................................................................................................91.4.4. Putere. Vitez. Autonomie..............................................................................................91.4.5. Echipaj.............................................................................................................................91.4.6. Alte echipamente...........................................................................................................101.4.7. Suprastructuri timonerie...........................................................................................10

1.4.8. Compartimentare..........................................................................................................10Capitolul 2. Planul de forme...................................................................................................112.1. Descriere general ................................................................................................................112.2. Realizarea planului de forme.................................................................................................14Capitolul 3. Calcule hidrostatice pe plutiri drepte...................................................................223.1. Generaliti.......................................................................................................................... ..233.2. Calculul elementelor de flotabilitate pe caren dreapt.......................................................243.3. Noiuni teoretice....................................................................................................................243.4. Paii de calcul.........................................................................................................................313.5. Trasarea diagramei de carene drepte....................................................................................41

Capitolul 4. Diagrama Bonjean................................................................................................434.1. Generaliti.............................................................................................................................434.2. Modul de calcul.......................................................................................................................444.3. Trasarea diagramei Bonjean...................................................................................................48Capitolul 5. Estimarea rezistenei la naintare i a propulsiei...................................................505.1. Rezistena la naintare............................................................................................................50

5.1.1. Generaliti................................................................................ ....................................505.1.2. Metoda de calcul............................................................................................................51

5.2. Puterea de propulsie................................................................................................................545.2.1. Generaliti.....................................................................................................................545.2.2. Metoda de calcul............................................................................................................56

5.3. Turaia elicei............................................................................................................................595.4. Alegerea motorului de propulsie.............................................................................................61Capitolul 6. Diagramele de stabilitate static si dinamic.........................................................626.1. Generaliti............................................................................................................................................................ 626.2. Modul de calcul........................................................................................................................64Capitolul 7. Eantionajul navei n zona central i evaluarea rezistenei generale anavei........................................................................................................................................70


4/123


4Galai 2015

Capitolul 8. Comportarea pe valuri neregulate.........................................................................818.1. Generaliti....................................................................................................... .................................................... .818.2. Analiza dinamicii navei n mare real. Modelul hidrodinamic liniar........................................83

8.3. Micrile navei pe valuri neregulate.........................................................................................................868.4. Performanele de seakeeping ale unui yacht de tip monocorp...............................................91

8.4.1. Date de intrare.................................................................................................................918.4.2. Prelucrarea datelor de ieire............................................................................................97

Referine bibliografice............................................................................................................122


5/123


5Galai 2015

Capitolul 1. Descrierea generala navei

1.1. Tipul i destinaia navei

Nava primitprin tema de proiect este un yacht de tip monocorp, destinat navigaiei nzonele costiere.

1.2. Clasa navei

Nava este proiectatn conformitate cu regulile Bureau Veritas2009 i are urmtoareanotaie de clas[1] :

I 5HULLMACH Yacht-motor-S Coastal area

Semnificaia simbolurilor componente:

- nava este construit sub supravegherea Societii i are componentele avizate i materialele

n conformitate cu Regulile ;I 5 - simbol de clasatribuit navelor construite n conformitate cu Regulile sau cu alte regulirecunoscute ca fiind echivalente i meninute ntr-o condiie consideratsatisfctoare de ctreSocietatea de Clasificare; inspecia de rennoire a clasei corespunztoare acestui simbol se facela 5 ani ;HULL - simbol referitor la corpul navei ;MACH- simbol referitor la instalaiile navei ;


6/123


6Galai 2015

Yacht-motor-S - notaie de clas atribuit navelor de agrement, propulsate cu ajutorulmotoarelor de propulsie i cu nveliul constituit din oel ;

Coastal areanava este destinat navigaiei n zonele de coast, unde nlimea maxim a valuluipentru care este proiectat nava nu depete 2.5 metri .

1.3.Reguli i regulamente utilizate

Nava este proiectat i construit n conformitate cu regulile Bureau Veritas 2009 :

Bureau Veritas - Rules for the Classification of Steel Ships

Bureau Veritas - Rules for the Classification and Certification of Yachts - March 2012

1.4. Caracteristici principale ale navei

1.4.1. Dimensiuni principale

Pentru estimarea dimensiunilor principale, respectiv a lungimii Lmax, a limii B i apescajului T, am realizat iniial o serie de interpolri, n funcie de putere, utiliznd nave cudimensiuni similare.

Fig. 1.1. Baza de date centralizat

Nr. Crt. Lungime [m] Latime [m] Pescaj [m] Puterea la flansa [CP]

1 29.87 6.1 1.5 1121.64

2 30.75 6.8 2 1471

3 29.87 7.28 1.71 1103.25

4 30.12 7.06 1.83 1939.51

5 34.95 7.2 2.2 2041.01


7/123


7Galai 2015

Lungimea [m] Puterea la flan[CP]

29.87 1121.64

30.75 1471

29.87 1103.25

30.12 1939.51

34.95 2041.01

Laimea [m] Puterea la flan[CP]

6.1 1121.64

6.8 1471

7.28 1103.25

7.06 1939.51

7.2 2041.01

Aspectul grafic al interpolrilorpentru lungime, lime i pescaj este urmtorul :

Fig. 1.2. Interpolri pentru lungime

Fig. 1.3. Interpolri pentru lime


8/123


8Galai 2015

Pescaj [m] Puterea la flan [CP]

1.5 1121.64

2 1471

1.71 1103.25

1.83 1939.51

2.2 2041.01

Fig. 1.4. Interpolri pentru pescaj

Ulterior, pentru definitivarea dimensiunilor navei de proiectat, am derivat un model dinDELFTship iam obinut urmtoarele dimensiuni principale, comparabile cu cele rezultate dinbazele de date obinute prin interpolri :

Lungimea maxim-Lmax ..29.865 m; Lungimea ntre perpendiculare-Lpp ..26.016 m ;

Limea- B.6.1 m;

nlimea de construcie-D.3.93 m;

Pescajul maxim-T..............1.5 m;

Fade valorile iniiale, deduse din bazele de date, valorile finale au urmtoarele diferene

procentuale:

- pentru lungime : 4% ;

-

pentru lime : 7% ;-

pentru pescaj : 3% .

1.4.2. Capacitate de transport:

8 oameni echipaj ;

12 pasageri .

y = 0.0005x + 1.1314

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 500 1000 1500 2000 2500


9/123


9Galai 2015

1.4.3. Capaciti tancuri:

Appotabil6m;

Motorin6m;

Ape uzate5.5m.

1.4.4. Putere. Vitez. Autonomie

Motor principalBeta105 , 2 x 99bhp/74KW x 2600rpm ; ReductorZF45A, raport 4:1 ; Propulsoare 2 elice de tip KCA-S, cu diametrul D=0.9m ; Vitez11Nd(circa 20km/h) ;

Autonomie :

Cruise range(lungimea voiajului)-600km ;

Raise range (durata voiajului)-15zile .

1.4.5. Echipaj

Echipajul navei va fi constituit din 8 persoane : 1comandant ; 1secund ;

1timonier ; 1ef mecanic ; 1mecanic ; 1electrician ;

1buctar ;

1majordom .

1.4.6. Alte echipamente

Maina de crm2 x ROLLS-ROYCE SR562L, cu moment de torsiune de 16 kNm ; Diesel generator1 x KOHLER 30REOZK, 30KW, 60Hz ; Compresor2 x LT25- 30KE, 15KW ; Sistem de filtare a apei1 x VENTURA 150MPC ;

Pompa Fi-Fi1 x 80CWY55, cu debit de 60m/h ;

Propulsor transversalVETUSBOW410HM, 386mm, motor hidraulic reversibil 22kW ; Ancor1 x 296 kg in prova, de tip POOL-fully balanced .


10/123


10Galai 2015

1.4.7. Suprastructuri timonerie

a) Suprastructuranavei este alcatuitdin 2 nivele de suprastructur, n care sunt

dispuse att spaii comune, ct i spaii individuale pentru pasageri. Distana dela un nivel la altul este de 2,4 m ;

b)

Timoneriaare o suprafade 16,6 m.

1.4.8. Compartimentare

Conform Regulilor, compartimentul de maini este poziionat n pupa navei.

Compartimentarea navei sub puntea principal[2] :

compartiment picul prova, cu peretele de coliziune poziionat la 1,5m fa deperpendiculara prova (conform Bureau Veritas, Pt.B, Ch.2, Sec.2, la o distancuprins

ntre 5%8% din Lwl (lungimea la plutire), msuratde la perpendiculara prova; poziiafinal este mai spre prova, din economie de spaiu pentru cabine pe nav, cu risculaglomerrii zonei prova) ;

1 compartiment pentru propulsorul transversal, situat ntre peretele de coliziune iperetele pupa al compartimentului, poziionat la o distande 2m fade peretele decoliziune ;

1 compartiment pentru mainile principalede propulsie i alte echipamente, delimitatn pupa de un perete transversal aflat la o distande 1,5 m fa de axulcrmei i unperete prova poziionat la o distana de 9,5 mfa de axul crmei ;

1 compartiment pentru mainile de crme.Compartimentarea navei deasupra punii principale:

2 nivele de suprastructur;

puntea de comand cu timonerie.


11/123


11Galai 2015

Capitolul 2. Planul de forme2.1. Descriere general

Planul de forme descrie formele navei i constituie o reprezentare grafic a suprafeeiteoretice a corpului navei n trei proiecii, ce se obin prin intersecia corpului cu trei planeperpendiculare ntre ele, numite plane principale de proiecie [3] .

Aceste plane sunt:1) Planul diametral (P.D.) este planul longitudinal-vertical care mparte nava n doupri

simetrice;

2)

Planul cuplului maestru este planul transversal-vertical care trece prin seciuneamaestr i mparte corpul navei n dou prti nesimetrice: partea prova, orientat n

sensul normal de deplasare i partea pupa, orientatn sensul opus. Seciunea maestrreprezintseciunea transversalde arie maxim;

3) Planul de baz (P.B.)este planul orizontal-longitudinal care trece prin punctul dechil .

Fig. 2.1. Planele principale de referin[24] :

P.D. - planul diametral ; P.B. - planul de baz;

Cuplul maestru - ;

B.L. - linia de baz; W.L. - linia plutirii .


12/123


12Galai 2015

Formele navei sunt descrise de curbele obinute prin intersecia corpului navei cu planeparalele cu planele principale de proiecie .

Acestea sunt:1) Longitudinalele curbele obinute prin intersecia corpului navei cu plane paralele

cu planul diametral; acestea formeazlongitudinalul planului de forme ;

Fig. 2.2. Seciuni longitudinale

2) Cuplele - curbele obinute prin intersecia corpului navei cu plane paralele cu

planul cuplului maestru; acestea formeaztransversalul planului de forme ;


13/123


13Galai 2015

Fig. 2.3. Seciuni transversale

1)

Plutirile(liniile de ap)curbele obinute prin intersecia corpului navei cu planeparalele cu planul de baz; acestea, mpreuncu proiecia liniei punii formeazorizontalul planului de forme .

Fig. 2.4. Linii de plutire

Forma corpului navei influeneazurmtoarele aspecte eseniale legate de conceptul de nav :

performanele de stabilitate ; comportarea pe valuri ; manevrabilitatea ; rezistena la naintare ; propulsia .


14/123


14Galai 2015

Fig. 2.5. Seciuni prin corpul navei

2.2. Realizarea planului de forme

Pentru realizarea planului de forme am utilizat dousofturi: DELFTship ; AutoCAD .

DELFTshipreprezintun program de modelare tridimensionala navelor ce au un corpsimetric n raport cu planul diametral .

Faciliti : calculul caracteristicilor hidrostatice i a stabilitii transversale a navei ;

planul de forme poate fi exportat n format bidimensional i n alte softuri, cum ar fiAutoCAD ;


15/123


15Galai 2015

Fig. 2.6. Modaliti de importare a planului de forme


16/123


16Galai 2015

Fig. 2.7. Modaliti de exportare a planului de forme

permite vizualizarea ct mai clara celor trei vederi: izometric , longitudinal ,transversalsub diferite aspecte ;

Fig. 2.8. Vedere longitudinal


17/123


17Galai 2015

Fig. 2.9.Vedere izometric

Fig. 2.10.Vedere transversal

permite adugarea sau tergerea cuplelor, longitudinalelor, plutirilor, diagonalelor ;


18/123


18Galai 2015

Fig. 2.11.Modificri plutiri, longitudinale, cuple, diagonale

asigurposibilitatea alegerii unei crme ;

Fig. 2.12. Alegerea unei crme


19/123


19Galai 2015

Etape n definitivarea planului de forme :

A.

Identificarea n programul DELFTship a unei nave cu forme asemntoare cu navamodel, avnd urmtoarele dimensiuni :

LOA=14.047m ; B=4.716m ; T=0.931m .

B. Efectuarea unor rapoarte ntre dimensiunile navei model i cele ale navei dinDELFTship i n final obinerea urmtorilor coeficieni de derivare :

cx=2.126 ; cy=1.293 ; cz=1.611 .

C.

Exportarea planului de forme din DELFTship n AutoCAD, n format bidimensional,urmatde scalarea fiecrei proiecii n parte, utiliznd coeficienii de derivare de maisus ;

D. Estimarea preliminara poziiei crmei i n funcie de axul crmei, determinareapoziiei perpendicularei pupa ;

E.

Determinarea lungimii ntre perpendiculare ;

F.

Poziionarea celor 21 de cuple .

G. Introducerea noilor rezultate in programul DELFTship, pentru adaugarea mai multorplutiri, dar si pentru efectuarea unor corecturi ;

H. Obinerea planului de forme final, ce a fost ulterior exportat n AutoCAD .

Fig. 2.13. Nava din DELFTship - plan de forme i vedere izometric


20/123


20Galai 2015

Fig. 2.14. Dimensiunile iniiale ale modelului din DELFTship

Fig. 2.15. Dimensiunile finale ale navei


21/123


21Galai 2015

Fig. 2.16. Aspectul final al planului de forme n DELFTShip


22/123


22Galai 2015

Fi. 2.17. Planul de forme final n AutoCAD


23/123


23Galai 2015

Capitolul 3. Calcule hidrostatice pe plutiri drepte

3.1. Generaliti

Diagrama de carene drepte reprezintun document utilizat :

n proiectare, pentru extragerea mrimilor necesare determinrii stabilitii iniiale anavei i asietei ;n exploatare, pentru determinarea cantitii de marfncrcatla bord i pentrudispunerea ei, n aa fel nct sse asigure o carendreapt .

Aceastdiagrameste formatdin curbele elementelor de flotabilitate pe plutiri

drepte, reprezentate la scri diferite i pe acelai grafic .

Aceste curbe sunt :

curba ariilor plutirilor AWL(z) ;

curba volumului teoretic V(z) ;

curba deplasamentului (z);

curba momentelor de inerie ale plutirilorfade axa Ox - Ix(z) ;

curba momentelor de inerie ale plutirilor fade axa Oy - Iy(z) ;

curba cotelor centrelor de caren - zB(z) ;

curba razelor metacentrice transversale - r(z) ;

curba razelor metacentrice longitudinale - R(z) ;

curba absciselor centrelor de plutire - xF(z) ;

curba absciselor centrelor de caren - xB(z) ;

*curbele coeficienilor de finee , ,M B WC C C .


24/123


24Galai 2015

3.2. Calculul elementelor de flotabilitate pe carendreapt

Pentru calculul elementelor geometrice se presupune cnava se afl pe carendreapti planul de baz este paralel cu planul plutirii. Aceste calcule se fac pentru a se determinacurbele de variaie ale elementelor principale de flotabilitate, n funcie de pescajul navei ipentru a fi reprezentate n Diagrama de carene drepte.

n acest scop, am utilizat : noiuni teoretice predate la cursul de Teoria navei; planul de forme ( obinut prin derivarea unui model din programul DELFTship) ; softul Microsoft Excel ; softul AutoCAD ;

softul TITANIC .

3.3. Noiuni teoretice

Calculul ariei suprafeei plutirii (AWL)Plutirile sunt suprafee obinute prin intersecia corpului cu plane paralele cu planul de

baz, duse la cote variabile z [0,T], unde T este pescajul navei. Acestea sunt definite n fiecare

plan de plutire cu ajutorul semilimilor y = y(x) , pentru z constant . Funcia y(x) este definitprin puncte de coordonate (x,y), definite n tabelul de trasaj al navei [3] .

Aria plutirii AWL se determinastfel :

AWL = 2 y dxL (3.1)

unde :Lwl = lungimea la plutire a navei ;dx = limea unei suprafee elementare .


25/123


25Galai 2015

z

z

0

AWL

T

z

dz

AWL

A (z)WL

G

WL1A

WL0A

Fig. 3.1. Curba ariilor plutirilor

Calculul abscisei centrului de plutire (xF)

Centrul de greutate al plutirii este situat n punctul F . Aceasta este simetric n raport cu

planul diametral, astfel nct ordonata centrului plutirii este nul (yF = 0) .

Abscisa centrului de plutire se determin pe baza momentului static al ariei suprafeei

plutirii n raport cu axa Oy :

MY = (2ydx) x =L2 x y dx

L

MY = xFAWL

xF = MYAWL =2 x y d xL2 y d xL

= x y d xL y dxL

(3.2)

WLL

xF

F

y

yP.D.

yy

F

dxx

x0

Fig. 3.2. Elementele calculului plutirii


26/123


26Galai 2015

Calculul momentului de inerie al ariei plutirii fade axa Ox (Ix)

Momentul de inerie al ariei plutirii n raport cu axa Ox se determinastfel :

I = 112 (2y) d x=L23 y dxL

(3.3)

Calculul momentului de inerie al ariei plutirii fade axa neutr (IyF)

Momentul de inerie al ariei plutirii n raport cu axa FyFse determincu ajutorul relaiei lui

Steiner :

I = I AWL xF

unde Ireprezintmomentul de inerie al ariei plutirii n raport cu axa Oise determinastfel :

I = (2y dx) x =L2 x y d x

L

(3.4)

Calculul volumului teoretic al carenei (V)

Volumul teoretic al carenei se determinprin integrarea pe vertical, pn la pescajul

de calcul, a ariilor plutirilor AWLastfel :

V(z) = AWL dz

0 (3.5)

Calculul deplasamentului ()

Deplasamentul carenei se determin pe baza densitii apei n care nava va fi exploatat:

(3.6)


27/123


27Galai 2015

unde este deplasamentul volumetric, care semnificvolumul de apdezlocuit de corpulnavei i se determinastfel :

0k V

= 1,025 t/m3

z

V, ,+P00

(z)(z)

V(z)

T

T

T

0

A

AV0

A

C

B

C

AB

Fig. 3.3. Curbele volumului carenei i deplasamentului

Calculul abscisei centrului de caren (xB)

Pentru determinarea abscisei centrului de caren (xB) este necesar calculul momentului

static al volumului V, n raport cu planul Oyz :

M = (AT d x ) x=L x AT dxL

sau

M = (AWL d z ) xF =T

0

xF AWL dzT

0

Abscisa centrului de caren se calculeaz cu relaia:

xB = MV =1V x AT dxL

= 1V xF AWL dzT

0 (3.7)


28/123


28Galai 2015

BF

F

B

x (z), x (z)

x (z)

x (z)z

0

Fig. 3.4. Curbele xF(z) i xB(z)

Calculul cotei centrului de caren(zB)

Pentru determinarea cotei centrului de caren (zB) trebuie calculat momentul static al

volumului V, n raport cu planul Oxy :

M = (AWL d z ) z=T

0 z AWL dz

T

0

Cota centrului de caren se determinastfel :

zB = MV = 1V z AWL dzT0 (3.8)

B

B

z

z (z)

z

0

Fig. 3.5. Curba cotelor centrelor de caren


29/123


29Galai 2015

Calculul razei metacentrice transversale r(z)

Raza metacentric transversal se calculeaz cu relaia:

r = IV (3.9)

Calculul razei metacentrice longitudinale R(z)

Raza metacentric longitudinal se calculeaz cu relaia:

R = IV (3.10)

Calculul coeficienilor de finee , ,M B W

C C C

MC se numete coeficientul ariei seciunii maestre i se determincu relaia :

MM

AC

B T

(3.11)

undeM

A reprezintaria transversalimersn seciunea maestr.

Zona n care M TC C se numete zoncilindric.

Fig. 3.6. Elemente de calcul pentru coeficientul ariei transversale


30/123


30Galai 2015

BC se numete coeficientul bloc i reprezintraportul dintre volumul carenei navei i volumul

paralelipipedului circumscris, de dimensiuni Lwl, B, T; se determincu relaia :

BCLwl B T

(3.12)

Fig. 3.7. Volumele prismatice care definesc coeficienii de finee

WC se numete coeficientul ariei plutirii i reprezintraportul dintre aria plutirii

WLA i aria

dreptunghiului circumscris, de dimensiuni Lwl i B; se determincu relaia :

WLW

WL

AC

L B

(3.13)

Fig. 3.8. Elementele de calcul pentru coeficientul ariei plutirii


31/123


31Galai 2015

3.4.Paii de calcul

Pentru determinarea mrimilor necesare pentru trasarea curbelor pe Diagrama decarene drepte, am folosit softul Microsoft Excel i softul Titanic .

Paii de calcul :a. Introducerea dimensiunilor principale ale navei primite prin tema de proiect, ntr-un

model de navexistent n Titanic ;

Titanic-ul este un soft care asigur, printe altele, faciliti n ceea ce privete trasareaurmtoarelor diagrame :

diagrama Bonjean ;

diagrama de carene drepte (Hidrostatice + Elemente de suprafa);

diagrama braului de stabilitate statici dinamic(Pantocarene);

diagrama de asiet.

Bazele acestui soft au fost puse n cadrul firmei de proiectare ICEPRONAV , n anul 1999 .

Fig. 3.9. Introducerea dimensiunilor principale

b.

Introducerea datelor din tabelul de trasaj pentru fiecare cupln parte, astfel nctprogramul Titanic sgenereze transversalul planului de forme, necesar pentru calculeleulterioare ;


32/123


32Galai 2015

k0 0 k1 1.301 k2 2.602

y z wl y z wl y z wl

0.000 1.109 0 0.000 0.953 0 0.000 0.803 0

0.787 1.200 3 1.903 1.200 3 2.474 1.171 f

2. 427 1. 356 f 2. 451 1. 258 f 2.492 1.200 3

2.572 1.500 cwl 2.681 1.500 cwl 2.774 1.500 cwl

2.685 1.600 4 2.756 1.579 f 2.776 1.503 f

2. 735 1. 663 f 2.761 1.6 4 2.791 1.600 4

2.838 2.400 6 2.867 2.400 6 2.894 2.400 6

2. 894 2. 772 f 2. 918 2. 757 f 2.942 2.742 f

2.894 3.200 8 2.918 3.200 8 2.942 3.200 8

2.895 3.855 2.919 3.849 2.942 3.843

k3 3.902 k4 5.203 k5 6.504


0.000 0.660 0 0.000 0.531 0 0.000 0.416 0

0.759 0.800 2 1.308 0.800 2 1.689 0.800 2

2. 495 1. 098 f 2.515 1.036 f 2. 536 0. 982 f

2.576 1.200 3 2.646 1.200 3 2.702 1.200 3

2. 795 1. 439 f 2.812 1.386 f 2. 826 1. 346 f

2.803 1.500 cwl 2.826 1.500 cwl 2.846 1.500 cwl

2.817 1.600 4 2.841 1.600 4 2.860 1.600 4

2.918 2.400 6 2.940 2.400 6 2.959 2.400 6

2. 964 2. 728 f 2.984 2.718 f 3. 002 2. 711 f

2.964 3.200 8 2.984 3.200 8 3.002 3.200 8

2.964 3.839 2.984 3.837 3.002 3.839

k6 7.8048 k7 9.1056 k8 10.407


0.000 0.308 0 0.000 0.199 0 0.000 0.097 0

0.387 0.400 1 0.730 0.400 1 0.977 0.400 1

1.953 0.800 2 2.118 0.800 2 2.217 0.800 2

2. 554 0. 943 f 2. 565 0. 919 f 2.573 0.905 f

2.743 1.200 3 2.770 1.200 3 2.789 1.200 3

2. 839 1. 317 f 2. 851 1. 298 f 2.861 1.285 f

2.862 1.500 cwl 2.876 1.500 cwl 2.888 1.500 cwl

2.877 1.600 4 2.891 1.600 4 2.902 1.600 4

2.975 2.400 6 2.988 2.400 6 2.998 2.400 6

3. 017 2. 708 f 3. 030 2. 709 f 3.040 2.715 f

3.017 3.200 8 3.030 3.200 8 3.040 3.200 8

3.017 3.845 3.030 3.854 3.040 3.868


33/123


33Galai 2015

k9 11.708 k10 13.008 k11 14.309


0.000 0.022 0 0.000 0.000 0 0.000 0.001 0

1.127 0.400 1 1.164 0.400 1 1.090 0.400 1

2.275 0.800 2 2.286 0.800 2 2.144 0.800 2

2. 581 0. 897 f 2. 590 0. 899 f 2.568 0.950 f

2.802 1.200 3 2.807 1.200 3 2.741 1.200 3

2. 870 1. 280 f 2. 879 1. 287 f 2.846 1.337 f

2.897 1.500 cwl 2.903 1.500 cwl 2.866 1.500 cwl

2.910 1.600 4 2.916 1.600 4 2.880 1.600 4

3.004 2.400 6 3.003 2.400 6 2.977 2.400 6

3. 047 2. 728 f 3. 044 2. 749 f 3.027 2.779 f

3.047 3.200 8 3.045 3.200 8 3.032 3.200 8

3.048 3.887 3.046 4.029 3.039 3.952

k12 15.610 k13 16.911 k14 18.212


0.000 0.016 0 0.000 0.053 0 0.000 0.098 0

0.975 0.400 1 0.825 0.400 1 0.662 0.400 1

1.954 0.800 2 1.739 0.800 2 1.505 0.800 2

2. 517 1. 018 f 2. 425 1. 086 f 2.308 1.165 f

2.639 1.200 3 2.499 1.200 3 2.326 1.200 3

2. 789 1. 405 f 2. 700 1. 479 f 2. 541 1. 500 cwl

2.803 1.500 cwl 2.703 1.500 cwl 2.586 1.565 f

2.819 1.600 4 2.721 1.600 4 2.594 1.600 4

2.930 2.400 6 2.846 2.400 6 2.735 2.400 6

2. 993 2. 818f

2. 925 2. 871f

2.835 2.933f

3.003 3.200 8 2.942 3.200 8 2.858 3.200 8

3.022 3.993 2.982 4.045 2.925 4.101

k15 19.512 k16 20.813 k17 22.114


0.000 0.157 0 0.000 0.239 0 0.000 0.362 0

0.481 0.400 1 0.280 0.400 1 0.061 0.400 1

1.238 0.800 2 0.941 0.800 2 0.619 0.800 2

2.010 1.200 3 1.615 1.200 3 1.190 1.200 3

2. 157 1. 266 f 1. 964 1. 397 f 1. 635 1. 500 cwl

2.318 1.500 cwl 2.034 1.500 cwl 1.720 1.560 f

2.395 1.600 4 2.109 1.600 4 1.755 1.600 4

2. 438 1. 676 f 2. 248 1. 818 f 2.007 1.995 f

2.586 2.400 6 2.384 2.400 6 2.116 2.400 6

2. 715 3. 005 f 2. 554 3. 089 f 2.342 3.187 f

2.739 3.200 8 2.575 3.200 8 2.349 3.200 8

2.844 4.162 2.729 4.227 2.570 4.297


34/123


34Galai 2015

Fig. 3.10. Tabelul de trasaj pe cuple

Fig. 3.11. Forma seciunii curente

k18 23.415 k19 24.716 k20 26.016


0.000 0.575 0 0.000 0.948 0 0.000 1.515 0

0.261 0.800 2 0.238 1.200 3 0.076 1.600 4

0.735 1.200 3 0.543 1.500 cwl 0.610 2.308 f

1.105 1.500 cwl 0.653 1.600 4 0.650 2.400 6

1.239 1.600 4 1.046 2.013 f 1.067 3.200 8

1. 418 1. 763 f 1.268 2.400 6 1.636 4.523

1. 704 2. 213 f 1.327 2.481 f

1.759 2.400 6 1.615 3.200 8

2.037 3.200 8 2.053 4.445

2. 062 3. 300 f

2. 352 4. 369

k21 27.317

y z wl

0.000 2.513 0

0.353 3.200 8

1.023 4.602


35/123


35Galai 2015

Fig. 3.12. Forma seciunilor pupa

Fig. 3.13. Forma seciunilor prova


36/123


36Galai 2015

c. Introducerea datelor despre nav;

Fig. 3.14. Date despre nav

d. n fereastra Calcule nav la Hidrostatice au fost introduse iniial limitele pentrupescaje de la 0.4 la 2m cu pas de 0.4, apoi de la 1.2 la 1.5m cu pas de 0.3, dupcare au

fost interpolate, avnd n vedere cpasul dintre plutiri este variabil ;


37/123


37Galai 2015

Fig. 3.15. Pescajele cu pasul de 0.4


38/123


38Galai 2015


Aceastetapfurnizeazinformaii cu privire la :

deplasamentul n apsrat (=1.025t/m);

abscisa centrului de carenxB (XC n tabel) ;

cota centrului de carenzB (ZC n tabel) ;pentru fiecare pescaj n parte .

e.

S-a procedat la fel i n cazul elementelor de suprafa;


39/123


39Galai 2015



40/123


40Galai 2015


Aceastetapfurnizeazinformaii cu privire la :

aria suprafeei plutirii WLA (ARIA n tabel) ;

abscisa centrului plutirii xF (XF0 n tabel) ;

raza metacentrictransversalr (BMT n tabel) ;

raza metacentriclongitudinalR (BML n tabel) ;pentru fiecare pescaj n parte .

f. Cu datele astfel obinute, au fost calculate n programul Excel urmtoarele mrimi :

, , ,x yF

V I I .

z [m] [t] [t/m] nabla [m] V [m] r [m] R [m]

0 0 1.025 0.000 0.000 0 0

0.4 3.8 1.025 3.707 3.693 1.781 74.28

0.8 21.25 1.025 20.732 20.649 3.693 74.86

1.2 58.49 1.025 57.063 56.836 4.071 74.61

1.5 95.52 1.025 93.190 92.819 3.228 58.96

1.6 108.59 1.025 105.941 105.519 2.941 54.32

2 162.5 1.025 158.537 157.905 2.123 40.31


41/123


41Galai 2015

Fig. 3.19. Tabel centralizator

3.5. Trasarea diagramei de carene drepte

Diagrama a fost realizatutiliznd softul AutoCAD. Reprezentarea grafica fost facutpe

formatul A3(297x420 mm) .Mrimile utilizate sunt realizate la scri diferite, pentru a facilita interpretarea diagramei .Scrile sunt redate astfel :

z : 1cm0.62m;

Bz : 1cm0.58m;

WLA : 1cm.21m;

: 1cm..53t;V : 1cm44m;

,F Bx x : 1cm...14m ;

xI : 1cm.60m^4;

yFI : 1cm1042m^4;r : 1cm.2.5m;R : 1cm.33m;

BC :1cm0.81;

WC :1cm0.75;

MC : 1cm..3.13.

z [m] Ix [m^4] IyF [m^4] Awl [m] xB [m] xF [m] zB [m]

0 0.000 0.000 0 0 0 0

0.4 6.576 274.282 22.8 13.987 13.861 0.284

0.8 76.257 1 545.792 65.2 13. 329 12.614 0.571

1.2 231.380 4240.539 111 12. 373 11.292 0.855

1.5 299.620 5472.606 125. 5 11. 923 11.32 1.048

1. 6 310. 333 5731. 813 127. 9 11. 861 11. 428 1. 108

2 335.232 6365.149 133.9 11.773 11.75 1.338

z [m] Cw Cm Cb

0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.140 0.051 0.015

0.800 0.401 0.197 0.085

1.200 0.683 0.426 0.234

1.500 0.772 0.621 0.382

1.600 0.787 0.692 0.434

2.000 0.824 0.939 0.650


42/123


42Galai 2015

Fig. 3.20. Diagrama de carene drepte


43/123


43Galai 2015

Capitolul 4. Diagrama Bonjean4.1.Generaliti

Diagrama Bonjean reprezintun document cu o importandeosebitn ceea ceprivete proiectarea i exploatarea unei nave, ntruct permite calculul volumului teoretic al

carenei i a coordonatelor centrului de caren( ,B B

x z ), n cazul unei plutiri nclinate

longitudinal sau pentru o plutire de formoarecare , considernd cnava nu are nclinaretransversal.

Pentru o plutire oarecare a unei nave, se poate determina aria seciuniitransversale i momentul static fade axa Ky, pe plutiri drepte situate la cote variabile zcuprinse ntre planul de bazi puntea principal, astfel [3] :

0

( ) 2

z

TA z y dz 0

( ) 2T

z

yM z y z dz

Fig. 4.1. Reprezentarea funciilor AT(z) i MyT(z) pentru o cuploarecare


44/123


44Galai 2015

4.2. Modul de calcul

Pentru calcule au fost utilizate 2 softuri :

Microsoft Excel ; Titanic .

n Titanic au fost introduse iniial caracteristicile principale ale navei primite prin tema deproiect. Ulterior, n fereastra Calcule nav afost completatgama de pescaje de la 0 la 3.93m(nlimea de construcie a navei), cu pasul de 0.4, urmnd ca programul sgenereze liste cuvalorile ariilor transversale i a momentelor statice, corespunztoare fiecrei cuple, la nivelulfiecrei plutiri n parte .

Au fost introduse aceste date n Excel, apoi scalate i interpolate, pentru a reprezentacurbele aferente n AutoCAD .


45/123


45Galai 2015

Fig. 4.2. Date din Titanic

Cupla1 Cupla2

wl [m] z [m] AT [m] MyT [m^4] wl [m] z [m] AT [m] MyT [m^4]

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.000 0.000 0.400 0.100 0.000 0.000

0.800 0.200 0.000 0.000 0.800 0.200 0.000 0.000

1.200 0.300 0.069 0.080 1.200 0.300 0.468 0.520

1.500 0.375 1.287 1.750 1.500 0.375 1.960 2.550

1.600 0.400 1.812 2.570 1.600 0.400 2.505 3.390

2.000 0.500 4.013 6.530 2.000 0.500 4.735 7.410


46/123


46Galai 2015

Cupla3 Cupla4


0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.000 0.000 0.400 0.100 0.000 0.000

0.800 0.200 0.000 0.000 0.800 0.200 0.105 0.080

1.200 0.300 1.054 1.130 1.200 0.300 1.590 1.620

1.500 0.375 2.634 3.260 1.500 0.375 3.215 3.820

1.600 0.400 3.191 4.120 1.600 0.400 3.777 4.690

2.000 0.500 5.444 8.180 2.000 0.500 6.051 8.780

Cupla5 Cupla6


0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.000 0.000 0.400 0.100 0.000 0.000

0.800 0.200 0.350 0.250 0.800 0.200 0.646 0.430

1.200 0.300 2.098 2.030 1.200 0.300 2.556 2.370

1.500 0.375 3.756 4.280 1.500 0.375 4.236 4.640

1.600 0.400 4.322 5.150 1.600 0.400 4.807 5.530

2.000 0.500 6.615 9.280 2.000 0.500 7.115 9.680

Cupla7 Cupla8


0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.037 0.010 0.400 0.100 0.149 0.050

0.800 0.200 0.971 0.620 0.800 0.200 1.287 0.770

1.200 0.300 2.975 2.640 1.200 0.300 3.342 2.840

1.500 0.375 4.672 4.930 1.500 0.375 5.050 5.150

1.600 0.400 5.246 5.820 1.600 0.400 5.627 6.040

2.000 0.500 7.567 10.000 2.000 0.500 7.959 10.240

Cupla9 Cupla10


0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.298 0.090 0.400 0.100 0.428 0.120

0.800 0.200 1.575 0.890 0.800 0.200 1.789 0.960

1.200 0.300 3.659 2.980 1.200 0.300 3.890 3.080

1.500 0.375 5.375 5.300 1.500 0.375 5.613 5.400

1.600 0.400 5.954 6.200 1.600 0.400 6.193 6.300

2.000 0.500 8.295 10.410 2.000 0.500 8.540 10.530


47/123


47Galai 2015

Cupla11 Cupla12


0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.468 0.120 0.400 0.100 0.437 0.120

0.800 0.200 1.849 0.980 0.800 0.200 1.731 0.920

1.200 0.300 3.955 3.100 1.200 0.300 3.764 2.970

1.500 0.375 5.681 5.430 1.500 0.375 5.461 5.260

1.600 0.400 6.263 6.330 1.600 0.400 6.035 6.150

2.000 0.500 8.614 10.570 2.000 0.500 8.359 10.330

Cupla13 Cupla14


0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.376 0.100 0.400 0.100 0.288 0.080

0.800 0.200 1.548 0.830 0.800 0.200 1.313 0.720

1.200 0.300 3.459 2.760 1.200 0.300 3.063 2.490

1.500 0.375 5.103 4.980 1.500 0.375 4.627 4.610

1.600 0.400 5.666 5.860 1.600 0.400 5.170 5.450

2.000 0.500 7.943 9.960 2.000 0.500 7.371 9.410

Cupla15 Cupla16


0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.201 0.060 0.400 0.100 0.118 0.040

0.800 0.200 1.067 0.600 0.800 0.200 0.806 0.470

1.200 0.300 2.619 2.180 1.200 0.300 2.104 1.790

1.500 0.375 4.079 4.150 1.500 0.375 3.426 3.580

1.600 0.400 4.594 4.950 1.600 0.400 3.897 4.310

2.000 0.500 6.697 8.740 2.000 0.500 5.866 7.850

Cupla17 Cupla18


0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.045 0.020 0.400 0.100 0.002 0.000

0.800 0.200 0.534 0.330 0.800 0.200 0.274 0.180

1.200 0.300 1.555 1.370 1.200 0.300 0.997 0.920

1.500 0.375 2.672 2.880 1.500 0.375 1.844 2.070

1.600 0.400 3.086 3.520 1.600 0.400 2.185 2.600

2.000 0.500 4.862 6.720 2.000 0.500 3.691 5.310


48/123


48Galai 2015

Fig. 4.3. Tabelele cu AT i MyT pnla plutirea 2

4.3.Trasarea diagramei Bonjean

Etapele de realizare a diagramei Bonjean :

se adoptscrile de reprezentare pentru lungimi, nlimi, arii i momente(lungimea

navei se reprezintla scardiferitfade nlime, realizndu-se o contracie a

navei pe lungime) ;

se traseazcaroiajuln proiecie longitudinala planului se forme ;

se traseazconturul navei n planul diametral i linia punii n bord ;

se traseazcurbele AT(z) i MyT(z) pentru fiecare cupln parte, considernd

verticala cuplei ca axde referin.

Diagrama a fost realizatutiliznd softul AutoCAD. Reprezentarea grafica fost facut

pe formatul A3(297x420 mm).

Mrimile utilizate sunt realizate la scri diferite, pentru a facilita interpretareadiagramei. Scrile sunt redate astfel :

Inlimi : 1cm0.5m ;Lungimi : 1cm.0.03m ;

TA : 1cm..8.6m ;

TyM : 1cm.10.57m^4 ;

Cupla19 Cupla20


0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.000 0.000 0.400 0.100 0.000 0.000

0.800 0.200 0.059 0.040 0.800 0.200 0.000 0.000

1.200 0.300 0.457 0.450 1.200 0.300 0.060 0.070

1.500 0.375 1.008 1.200 1.500 0.375 0.293 0.390

1.600 0.400 1.242 1.570 1.600 0.400 0.413 0.570

2.000 0.500 2.383 3.630 2.000 0.500 1.088 1.800

Cupla21 Cupla22


0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.400 0.100 0.000 0.000 0.400 0.100 0.000 0.000

0.800 0.200 0.000 0.000 0.800 0.200 0.000 0.000

1.200 0.300 0.000 0.000 1.200 0.300 0.000 0.000

1.500 0.375 0.000 0.000 1.500 0.375 0.000 0.000

1.600 0.400 0.007 0.010 1.600 0.400 0.000 0.000

2.000 0.500 0.189 0.350 2.000 0.500 0.000 0.000


49/123


49Galai 2015

Fig. 4.4. Diagrama Bonjean


50/123


50Galai 2015

Capitolul 5. Estimarea rezistenei la naintare i a propulsiei5.1.Rezistena la naintare

5.1.1.Generaliti

Rezistena la naintare a navei reprezint proiecia rezultantei forelor hidro-aerodinamicecare acioneaz asupra navei, pe direcia vitezei de deplasare i se opun micrii de avans.

Determinarea rezistenei la naintare este necesar pentru optimizarea formelor corpuluinavei i pentru determinarea necesarului de putere instalat la bord.

Aceasta depinde de o serie de factori, cum ar fi:

formele corpului ; viteza navei ; direcia curgerii fa de planul diametral ;

zona de deplasare a navei (la suprafaa apei, sau n imersiune, n canale nguste, sau laadncimi limitate) ;

prezena vntului, valurilor, sau a curenilor marini ; acoperirea carenei cu alge i scoici ; modificarea asietei i a pescajului .

Rezistena la naintare este influenati de regimul de navigaie, care se definete pe baza

numrului Froude (Fn

), calculat cu volumul real al carenei navei ( ):

3/1

g

vFn

*Pentru nava primitprin tema de proiect :

v = 5.6584m/s ;

=93.19m ;

g = 9.81m/s ;

Rezulta ca: 0.849Fn

Astfel se disting trei regimuri de navigaie[3] :

dac Fn1, nava se afl n regim de deplasament ;

dac 1 Fn3, nava se afl n regim de tranziie ; dac Fn3, nava se afl n regim de glisare .


51/123


51Galai 2015

*Pentru nava primitprin tema de proiect :

1Fn rezultcse manifestregimul de deplasament, caz n care greutatea navei este

echilibratde forde mpingere .

5.1.2. Metoda de calcul

Pentru determinarea rezistenei la naintare, a fost utilizat programul Small Ships-Displacement/Transition Resistance din platforma PHP(Preliminary HydrodynamicsPerformance), n care au fost introduse urmtoarele date de intrare :

viteza navei n noduri : v = 11Nd ; caracteristicile corpului :

- Lwl = 26.65m ;- B = 6.1m ;- T = 1.5m ;- =93.19m ;- Cb = 0.382 ;- Cm = 0.621 ;- Lk (xB) = 13m .

rezistena apendicilor : 2% ; coeficientul rezistenei aerodinamice CA = 0.75 ;

viteza vntului = 0 ;

suprafaa velicSe = 16.323 m ;

coeficientul de siaj w = 0.175 .


52/123


52Galai 2015

Fig. 5.1. Date de intrare

Programul a afiat urmtoarele rezultate :

v [kn] v [m/s] Fn Rn FnNabla Cf Cpv Cw Ca

7 3.601111 0.222717 0.807614 0.539975 0.002549 0.000825 0.000339 0.75

8 4.115556 0.254534 0.922988 0.617115 0.002508 0.000825 0.000297 0.75

9 4. 63 0. 28635 1. 038361 0. 694254 0. 002472 0. 000825 0. 000264 0. 75

10 5.144444 0.318167 1.153735 0.771393 0.002441 0.000825 0.000194 0.75

11 5.658889 0.349984 1.269108 0.848532 0.002413 0.000825 0.000379 0.75

12 6.173333 0.381801 1.384482 0.925672 0.002389 0.000825 0.000615 0.75

13 6.687778 0.413617 1.499855 1.002811 0.002366 0.000825 0.000765 0.75

v [kn] v [m/s] Rf[N] Rpv[N] Rw[N] Rapp[N] Ra[N]

7 3.601111 3180.304 1029.114 423.3654 92.65566 102.6367

8 4.115556 4086.104 1344.149 483.8462 118.282 134.0561

9 4. 63 5097. 878 1701. 189 544. 3269 146. 8679 169. 6648

10 5.144444 6214.34 2100.233 495.0156 176.1918 209.4627

11 5.658889 7434.365 2541.282 1166.084 222.8346 253.4499

12 6.173333 8756.954 3024.336 2253.924 280.7043 301.6263

13 6.687778 10181.21 3549.394 3292.608 340.4643 353.992


53/123


53Galai 2015

Fig. 5.2. Date de ieire

unde:Fn = numrul Froude ;FnNabla = numrul Froude Nabla ;Rn = numrul Reynolds ;Cf = coeficientul rezistenei de frecare ;Cpv = coeficientul rezistenei de presiune vscoas;Cw = coeficientul rezistenei de val ;Rf = rezistena de frecare ;Rpv = rezistena de presiune vscoas;Rw = rezistena de val ;Rapp = rezistena apendicilor ;Ra = rezistena aerodinamic;Rt = rezistena total;Pe = puterea efectiv;

w = coeficientul de siaj ;t = coeficientul de suciune ;

R = randamentul relativ de rotaie .

Diagramele aferente au urmtorul aspect :

Fig. 5.3. Rezistena totalla naintare

v [kn] v [m/s] Rt[N] Pe[kW] w[kW] t[kW] etaR[kW]

7 3.601111 4828.076 17.38644 0.175 0.19 1.028215

8 4.115556 6166.438 25.37832 0.175 0.19 1.028215

9 4.63 7659.927 35.46546 0.175 0.19 1.028215

10 5. 144444 9195.243 47. 30442 0. 175 0. 19 1. 028215

11 5.658889 11618.02 65.74506 0.175 0.19 1.028215

12 6. 173333 14617. 54 90. 23897 0. 175 0. 19 1. 028215

13 6. 687778 17717. 67 118. 4918 0. 175 0. 19 1. 028215


54/123


54Galai 2015

Fig. 5.4. Puterea efectivde propulsie

Programul are facilitatea de a exporta fiierul cu extensia adecvatpentru instrumentul decalcul al puterii .

5.2. Puterea de propulsie

5.2.1. Generaliti

ntre propulsor i corpul navei exist[4] :

o legaturmecanic; o legaturde naturhidrodinamic.

Legatura hidrodinamicconstn influena reciprocdintre :

cmpul de viteze induse de propulsor ;

cmpul de viteze creat de corpul navei n micare .

Legatura mecanicse realizeazprin intermediul unui sistem de transmitere a micrii derotaie de la motor la elice i a mpingerii dezvoltate de elice la corpul navei .

Componentele sistemului de propulsie de la bordul navei sunt redate schematic n desenulurmtor :


55/123


55Galai 2015

Fig. 5.5. Componentele sistemului de propulsie

Puterea efectiv de remorcare

PE reprezintputerea util folosit pentru nvingerea rezistenei totale la naintarea navei Rt ,

la o vitez dat v i se determincu relaia:

(1 )E t DP R v M (5.1)

unde :

tR - rezistena totalla naintare ;

DM - rezerva de proiectare .

Puterea disponibil la elice

PD se determincu relaia:

ED

D prop

PP

n

(5.2)

unde:

D - coeficientul cvasipropulsiv, care se determin cu formula:


56/123


56Galai 2015

0D R H (5.3)

propn - numrul de propulsoare

Puterea la arbore

PSreprezintputerea transmis propulsorului prin intermediul arborelui ; ntre puterea laarbore i puterea la flan exist relaia :

S B rP P (5.4)

Puterea la flan

PBreprezint puterea msurat la flana de cuplare a motorului cu elementul mecanic(reductorul), hidraulic (cuplajul hidraulic), sau electric (generatorul electric). Puterea la flan sedetermin cu relaia :

(1 )

D

Bax r

PP

Ms

(5.5)

unde:

ax - randamentul liniei de axe ;

r - randamentul reductorului ;

Ms - rezerva de serviciu .

5.2.2. Metoda de calcul

Pentru determinarea puterii de propulsie, a fost exportat fiierul cu rezistena la naintaredin programul Small Ships i importat n Power Prediction, de pe aceeai platformPHP .


57/123


57Galai 2015

Au fost introduse ca date de intrare urmtoarele informaii :- viteza n noduri ;-

viteza n m/s ;

-

numrul Froude Fn ;-

rezistena totalla naintare Rt ;-

coeficientul de siaj w ;- coeficientul de suciune t ;- randamentul corpului H ;- randamentul relativ de rotaie R;

i suplimentar:- diametrul elicei D = 0.9m ;- numrul de pale z = 4pale ;-

raportul de pas P/Dp = 1 ;-

raportul de disc Ae/ A0 = 0.55 ;-

randamentul liniei de axe shaft = 0.98 ;-

randamentul reductorului gear = 0.98 ;

-

rezerva de proiectareDM =0.1 ;

-

rezerva de serviciuSM =0.15 .

-

100% MCR .



58/123


58Galai 2015

Programul a furnizat urmtoarele rezultate :


unde:Fn = numrul Froude ;Rt = rezistena la naintare ;w = coeficientul de siaj ;t = coeficientul de suciune ;H = randamentul corpului ;

R = randamentul relativ de rotaie ;0 = randamentul elicei n apliber;D = coeficientul cvasipropulsiv .

Diagramele aferente au urmtorul aspect :

Fig. 5.7. Puterea efectiv


59/123


59Galai 2015

Fig. 5.8. Puterea disponibilla elice

Fig. 5.9. Puterea la flana motorului

5.3. Turaia elicei

Pentru determinarea turaiei elicei a fost folosit programul Open Water Propeller, n care

s-au introdus ca i date de intrare :-

viteza n noduri v = 11Nd ;- coeficientul de siaj w = 0.175 ;-

numrul de pale z = 4 pale ;- raportul de disc Ae/A0 = 0.55 ;-

diametrul elicei D = 0.9m ;-

mpingerea pentru o singurelice, calculatcu urmtoarea formul:


60/123


60Galai 2015

1

RT

t

; T =7.171 kN


Programul a afiat urmtoarele date de ieire :



61/123


61Galai 2015

5.4. Alegerea motorului de propulsie

Puterea totalla flana a motorului este :

142.297 191BP kW CP

Pentru un singur motor :

71 95.5BP kW CP

Turaia pentru o singurelice este :

7.609 456.54n rps rpm

innd cont de puterea la flana motorului i de turaia elicei, au fostalese 2 motoarediesel de la firma BETAMARINE , de tip Beta105, cu urmtoarele caracteristici specifice :

Fig. 5.12. Specificaiile motorului

Avnd n vedere cturaia motorului este mai mare dect turaia elicei, se va prevedeaunreductor. Se vor folosi doulinii de arbori .

Producator BETAMARINE

Model Beta 105Numar cilindri 4

Putere nominala (Kw/bhp) 74/99(kW/bhp)

Turatie (rpm) 2600(rpm)

Greutate inclusiv cu reductor(kg) 430(kg)

Lungime cu reductor inclus(mm) 1132.6(mm)

Latime(mm) 610(mm)

Reductor inclus ZF 45A

Tipul de combustibil motorina


62/123


62Galai 2015

Fig. 5.13. Motor Beta 105 Fig. 5.14. Reductor ZF 45 A

Capitolul 6. Diagramele de stabilitate statici dinamic6.1. Generaliti

Studiul stabilitii statice la unghiuri mari de nclinare se face n ipoteza ca momentulexterior de nclinare acioneazlent, motiv pentru care viteza unghiularde rotaie a navei nueste sesizabil. n cazul stabilitii dinamice, momentul exterior acioneazcu intensitatemaximi se evalueazaciunea dinamica acestuia, n special valorile maxime ale unghiurilorde nclinare .

Fora de greutate, notatcu W i forta de mpingere, notatcu aF (forta arhimedic),creeaza un cuplu de fore, al crui moment de stabilitate (de redresare) se determinastfel [3] :

S SM g GZ g l (6.1)


63/123


63Galai 2015

undeSGZ l este braul stabilitii statice .

Fig. 6.1. Bratul stabilitii statice

Stabilitatea dinamiceste caracterizatde lucrul mecanic necesar pentru o nclinare a naveicu un anumit unghi de nclinare transversal , n mediu calm i nerezistent. Acest lucrumecanic se determindin relaia :

0 0 0

S S S S d L M d g l d g l d g l

(6.2)

unde0

d Sl l d

este braul stabilitii dinamice i reprezintintegrala definita braului

stabilitii statice .

Fig. 6.2. Braul stabilitii dinamice


64/123


64Galai 2015

Diagramele de stabilitate sunt reprezentri grafice ale variaiei mrimilor care definescstabilitatea navei, n funcie de unghiul de nclinare transversal.

Diagrame utilizate in proiectarea navala (in coordonate carteziene) :

diagrama stabilitii staticepe ordonata sunt reprezentate braele stabilitiistatice sau momentele de redresare , n funcie de unghiul de nclinare transversal;

diagrama stabilitii dinamice pe ordonatsunt reprezentate braele stabilitiidinamice sau lucrul mecanic al momentelor de redresare, n funcie de unghiul de

nclinare transversal.

Pentru a evalua modul n care este influenatstabilitatea navei furnizate prin tema de proiectde aciunea factorilor externi, au fost reprezentate grafic diagramele de stabilitate staticidinamic, utiliznd dousofturi : Titanic ; Microsoft Project Excel .

6.2. Modul de calcul

Iniial, au fost introduse caracteristicile principale ale navei n programul Titanic i nfereastra Calcule nav Pantocarene deplasamentele i unghiurile de nclinare .

Seciunea Pantocarene curprinde informaii necesare pentru reprezentarea graficacurbelor de variaie ale braului stabilitii de form, n funcie de volumul teoretic al careneinavei, pentru unghiuri de nclinare transversalcuprinse ntre 0si 90[3] .

Fig. 6.3. Diagrama de pantocarene [3]

0V - volumul carenei pentru nava goal;

expV - volumul carenei pentru situaia de ncrcare analizat;

pV - volumul carenei pentru situaia de plinncrcare .


65/123


65Galai 2015

Fig.6.4. Date de intrare

Din tabelele rezultate, a fost preluatvaloarea lui LK (braul stabilitii de form) pentrufiecare unghi de nclinare, corespunztor deplasamentului de 95 de tone .

Fig. 6.5. Braul stabilitii de form


66/123


66Galai 2015


A. Braul stabilitii statice

n programul Excel a fost realizato bazde date cu parametrii necesari pentru reprezentarea

grafica diagramei de stabilitate static.G

z este cota centrului e greutate i se determindin relatia :

Gz D k (6.3)

KN este un brade stabilitate util pentru determinarea braului GZ ( Sl

) i se calculeazcu

formula :

sinGKN z (6.4)

SM este momentul de stabilitate (de redresare) i se determinastfel :

S SM g GZ g l (6.5)

D din formula lui Gz este nlimea de construcie i are valoarea 3.93 m, iar k este un

coeficient cu valori cuprinse ntre 0.55 i 0.85 ; se adoptk = 0.6 .


67/123


67Galai 2015

Fig. 6.7. Tabel centralizator stabilitate static

Fig. 6.8. Diagrama de stabilitate static

[] [rad] LK(pt. =95t) sin zG KN GZ Ms

0.000 0.000 0.000 0.000 2.555 0.000 0.000 0.000

5.000 0.087 0.371 0.087 2.555 0.223 0.148 138.278

10.000 0.175 0.723 0.174 2.555 0.443 0.280 260.516

15.000 0.262 1.042 0.259 2.555 0.661 0.381 354.975

20.000 0.349 1.321 0.342 2.555 0.874 0.447 416.918

25.000 0.436 1.570 0.423 2.555 1.080 0.490 457.092

30.000 0.524 1.797 0.500 2.555 1.277 0.520 484.381

35.000 0.611 2.005 0.574 2.555 1.465 0.540 503.248

40.000 0.698 2.200 0.643 2.555 1.642 0.558 520.236

45.000 0.785 2.384 0.707 2.555 1.806 0.578 538.638

50.000 0.873 2.555 0.766 2.555 1.957 0.598 557.542

55.000 0.960 2.692 0.819 2.555 2.092 0.600 559.04460.000 1.047 2.784 0.866 2.555 2.212 0.572 532.892

65.000 1.134 2.830 0.906 2.555 2.315 0.515 479.821

70.000 1.222 2.835 0.940 2.555 2.400 0.435 405.204

75.000 1.309 2.808 0.966 2.555 2.467 0.341 317.430

80.000 1.396 2.749 0.985 2.555 2.516 0.233 217.450

85.000 1.484 2.662 0.996 2.555 2.545 0.117 109.255

89.900 1.569 2.555 1.000 2.555 2.554 0.001 0.704

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.000 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000

GZ=f(fi)

GZ=f(fi)


68/123


68Galai 2015

Pe baza acestei diagrame, pot fi fcute urmtoarele observaii :

cnd unghiul este nul , fora de mpingerea

F i fora de greutate W se aflpe

aceeai direcie; din acest motiv, nu existmoment de redresare ; pe masurce crete unghiul de nclinare, se mrete n egalmasuri braul

momentului de redresare ; braul crete o datcu mrirea unghiului de nclinare, pnatinge o valoare

maxim, dupcare scade treptat i apare astfel pericolul ca nava sse rastoarne ; unghiul de nclinare a navei , pentru care braul momentului este nul reprezint

unghiul de apus .

B. Braul stabilitii dinamice

Pentru realizarea tabelului centralizator, au fost preluate valorile lui GZ calculate anterior iadugat braul stabilitii dinamice

dl , determinat cu formula :

0

d Sl l d

(6.6)

Fig. 6.9. Tabel centralizator stabilitate dinamic

[] [rad] GZ(ls) ld d

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

5.000 0.087 0.148 0.006 0.087

10.000 0.175 0.280 0.025 0.087

15.000 0.262 0.381 0.054 0.087

20.000 0.349 0.447 0.090 0.087

25.000 0.436 0.490 0.131 0.087

30.000 0.524 0.520 0.175 0.087

35.000 0.611 0.540 0.221 0.087

40.000 0.698 0.558 0.269 0.087

45.000 0.785 0.578 0.319 0.087

50.000 0.873 0.598 0.370 0.087

55.000 0.960 0.600 0.422 0.087

60.000 1.047 0.572 0.474 0.087

65.000 1.134 0.515 0.521 0.087

70.000 1.222 0.435 0.562 0.087

75.000 1.309 0.341 0.596 0.087

80.000 1.396 0.233 0.621 0.087

85.000 1.484 0.117 0.637 0.087

89.900 1.569 0.001 0.642 0.086


69/123


69Galai 2015

n diagramele urmtoare se pot observa urmtoarele aspecte :

punctul de maxim al diagramei stabilitii statice corespunde unui punct de inflexiune n

diagrama stabilitii dinamice ;

n punctele n care diagrama stabilitii statice se anuleaz, diagrama stabilitiidinamice are valori extreme ;

diagrama stabilitii dinamice este tangentn origine la axa absciselor ;

Diagramele de stabilitate statici dinamic, poziionate una n corespondena celeilalte , auurmtorul aspect :

Fig. 6.10. Diagrama de stabilitate static(sus) i diagrama de stabilitate dinamic(jos)


70/123


70Galai 2015

Capitolul 7. Eantionajul navei n zona central i evaluarearezistenei generale a navei

n cadrul acestui capitol este prezentat dimensionarea elementelor structurale aleseciunii maestre a unei nave de tip yacht monocorp i evaluarea rezistenei generale a grinzii-nav, innd cont de regulile Societii de Clasificare Bureau Veritas .

Pentru dimensionarea seciunii maestre se utilizeaz programul de eantionajMars2000, al Societii de Clasificare Bureau Veritas .

Opiunea Basic Ship Data

n aceastfereastrse introduc datele de intrare generale ale navei :

notaia de clas ;

poziia pereilor transversali ; dimensiunile principale ale navei ;

momentele de ncovoiere ;

materialele utilizate la construcia corpului navei ;

poziia coastelor ;

distana intercostal.

Fig. 7.1. Generaliti


71/123


71Galai 2015

Fig. 7.2. Notaia de clasi caracteristicile principale

Fig. 7.3. Momente de ncovoiere i pescaje


72/123


72Galai 2015

Fig. 7.4. Materiale

Fig.7.5. Poziionarea coastelor


73/123


73Galai 2015

Optiunea Create & Edit Section

Aceastopiune permite crearea i editarea unei seciuni transversale prin corpul navei. S-a

realizat o seciune transversal n dreptul unei coaste simple, prin deschiderea ferestreiSection din meniul Create, parcurgnd urmtoarele etape :

preluarea datelor din Basic Ship Data prin accesarea butonului Default(BSD), pentrua le introduce n fereastra Main Section Data Main, apoi actualizarea celorlalteopiuni predefinite de program ;


74/123


74Galai 2015

Fig. 7.6. Fereastra Main Section Data

construirea pe rnd din noduri a urmtoarelor panouri ale structurii propriuzise :chila, panoul de fund, de gurn, de bordaj, puntea, paiolul ;

Fig. 7.7. Crearea panourilor


75/123


75Galai 2015

prin selectarea butonului Strakes s-au definit grosimile tablelor :

Fig. 7.8. Tipul de material utilizat

Fig. 7.9. Definirea grosimii tablelor

construirea elementelor transversale de dimensiuni 200 x 12 mm ;


76/123


76Galai 2015

Fig. 7.10. Definirea i dimensionarea traverselor

definirea i dimensionarea profilelor T astfel :1.

n zona de fund se va prevedea un profil T de dimensiuni 820 x 12 mm, cuflana de 400 x 10 mm ;

2. n zona de mbinare a tablelor de bordaj se va dispune un profil T dedimensiuni 400 x 10 mm, cu flana de 150 x 8 mm ;

3. la mijlocul punii se va poziiona un profil cu aceleai dimensiuni ca i celfolosit pentru bordaj .


77/123


77Galai 2015

Fig. 7.11. Definirea i dimensionarea profilelor T

definirea compartimentului pentru spaiile de cazare, destinate membrilorechipajului ;

Fig. 7.12. Definirea compartimentului pentru spaii de cazare


78/123


78Galai 2015

Opiunea Rule

Aceast opiune permite verificarea automat, conform regulilor de registru, a seciunii,

respectiv a : proprietilor geometrice ;

grosimilor tablelor ;

elementelor de osatur.

Fig. 7.13. Proprietile geometrice ale seciunii

n tabelul de mai sus sunt nscrise urmtoarele valori :

aria seciunii transversale ;

momentele de inerie n raport cu axele Ox i Oy ;

poziia axei neutre fade planul de baz;

modulele de rezistenale punii i ale fundului.


79/123


79Galai 2015

Fereastra Hull girder strength criteria afieazmomentele de ncovoiere i modulele derezistenactuale ale seciunii, pe care le comparcu cele impuse de registru .

Fig. 7.14. Momente de ncovoiere i module de rezisten

Programul permite vizualizarea i analizarea detaliat a tensiunilor, grosimilor fiecrei tablesau element de osatur, atenionnd acolo unde valorile nu respect regulile. Conform acestorinformaii , s-au efectuat modificri asupra seciunii, pns-a ajuns la rezultate aproximativasemntoare cu valorile impuse de registru .


80/123


80Galai 2015

Fig. 7.15. Rezistena generala navei

Fig. 7.16. Rezistena locala tablelor


81/123


81Galai 2015

Fig. 7. 18. Rezistena locala traverselor

ncrcrile au fost iniial calculate utiliznd formulele aferente din registrul Bureau Veritas. Dat fiindfaptul cvalorile lor au rezultat prea mici, n comparaie cu materialele utilizate (grosimile de tabl

recomandate de program), au fost mrite ncrcrile i astfel s-au extins i limitele pentru zona denavigaie costier.

Capitolul 8. Comportarea pe valuri neregulate

8.1.Generaliti

Comportarea navei pe mare realreprezinto performanhidrodinamicesenialpentruyachturi . Pentru studiul acesteia , se fac evaluri ale micrilor navei pe valuri (seakeeping ) i aconsecinelor efectelor dinamice [3] .

Referitor la performanele de seakeeping, se evalueaztrei stri de navigabilitate :

asigurarea unor condiii optime de activitate la bordul navei ;


82/123


82Galai 2015

asigurarea unor condiii de funcionare corespunztoare a sistemelor,echipamentelor i instalaiilor de bord, precum i a siguranei globale atransportului ;

asigurarea supravieuirii navei i a echipajului de la bordul acesteia, n condiii defurtun.

Aceste aspecte sunt luate n consideraie n stadiul iniial de proiectare, prin analizareamodului n care influeneazformele corpului elementele legate de comportarea navei pevaluri . Printre aceste elemente se numri :

micrile i acceleraiile navei , care determinstarea de confort la bord ;

instabilitatea micrilor navei n situaii tipice periculoase ;

efectele dinamice ca :

-

slamming-ul ;

- ambarcarea apei pe punte ;

- imersarea corespunztoare a propulsorului la pupa ;

- impactul crestei valurilor de bordaj ;

rezistenta adiionalpe valuri i propulsia pe mare real.

Parametrii de proiectare care influeneazperformanele de seakeeping sunt [3] :

a) Dimensiunile principale ale corpului

Lungimea navei

Forele i momentele de excitaie datorate aciunii valurilor sunt mai mari pentru navele mici,dect pentru cele cu lungimi mari .

Lungimea navei este unul dintre parametrii eseniali pentru meninerea vitezei n mare real.Cnd marea este agitat, viteza este redusvoluntar, pentru a se realiza sincronizarea cuvalurile mai scurte dect nava , astfel evitndu-se micrile cu amplitudini mari .

La navele mai lungi, indiferent de viteza de navigaie, att acceleraia vertical n prova, cti fenomenul de ambarcare a apei pe punte sunt mult mai mici dect la navele mai scurte .

Creterea raportului dintre lungime i limeL/B determino accentuare a micrii detangaj, dar i o mrire a rezistenei adiionale pe valuri .

Un raport ntre lungime i pescajL/T mare determinapariia fenomenului de slamming pemare foarte agitat.


83/123


83Galai 2015

b) Deplasamentul, viteza, poziia centrului de caren;

c) Mrimile caracteristice suprafeei plutirii :

-

aria suprafeei plutirii ;

- momentele de inerie mecanice .

d) formele navei i parametrii specifici :

- unghiul de intrare a plutirii diferenele dintre carateristicile deseakeeping ale formelor proava U i V ( n ceea ce privete amplitudinilemicrilor verticale , ale micrilor de tangaj , slammingul ) apar datoritdistribuiilor longitudinale diferite ale maselor adiionale i alecoeficienilor de amortizare potenial; pentru aceeai arie a seciunii

transversale, aceti coeficieni sunt mai mari pentru forme V, indiferent defrecvena micrii. Formele V sunt mai bune n mare reali din punct devedere al caracteristicilor de rezistenadiionali implicit de putere ;

-

prezena bulbului contribuie la reducerea amplitudinilor micrilor naveila viteze mari i pe valuri scurte i a rezistenei de val n apcalm;

- chile de ruliu, aripi active .

8.2. Analiza dinamicii navei n mare real. Modelul hidrodinamic liniar

Modelul hidrodinamic liniar presupune considerarea navei ca un solid rigid cu ase grade delibertate, care avanseazcu viteza medie constantn cmpul valurilor incidente [3] .

Micrile navei sunt definite n raport cu sistemul de axe de coordonate Oxyz. Planul Oxycorespunde suprafeei apei calme, iar axa Ox este orientatpe direcia de deplasare a navei .

Fig. 8.1. Sistemul de axe utilizat pentru descrierea micrilor navei [3]


84/123


84Galai 2015

i reprezintunghiul de incidendintre direcia de naintare a navei i cea a valurilor :

0i - navigaia se realizeazpe valuri din pupa (valuri de urmrire) ;

90i

- navigaia de realizeazpe valuri laterale (valuri de travers) ;

180i - nava se deplaseazpe valuri din prova ( valuri frontale) ;

Micri de translaie :

pe direcie longitudinal- 1 x ;

pe direcie lateral- 2 y ;

pe direcie vertical- 3 z .

Micri de rotaie unghiular:

n jurul axei Ox (ruliu) - 4 ;

n jurul axei Oy (tangaj) -5

;

n jurul axei Oz (yaw) -6

.

Se presupune cnava se deplaseazpe valuri regulate , armonice , de micamplitudine .Aceasta rspunde cu micri oscilatorii liniare i armonice, sub aciunea forelor i amomentelor hidrodinamice de excitaie, generate de aciunea valurilor .

Problema principala modelului hidrodinamic liniar o constituie determinarea funcieipotenial de vitez ( , , , )x y z t , ca soluie a ecuaiei Laplace, care este de forma :

0 (8.1)

Potenialul de vitezcaracterizeazdomeniul de curgere a fluidului. Ecuaia Laplacereprezintecuaia de continuitate pentru micri irotaionale, cu condiii iniiale, la limiti lainfinit .

Potenialul de vitezeste suma componentelor :

U I D R (8.2)

unde:

( , , )U x y z - potenialul indus n ap calmla deplasarea navei cu vitezconstant

U ;


85/123


85Galai 2015

( , , , )I x y z t - potenialul valului incident, armonic ;

Suma dintre potenialulU

i potenialul I caracterizeazproblema difraciei, generatde

interaciunea valurilor incidente cu corpul navei, n ipoteza cnava nu are niciun grad delibertate .

( , , , )D x y z t - potenialul de difracie ;

( , , , )R x y z t - potenialul de radiaie caracterizeazproblema radiaiei, generatde

micrile oscilatorii ale corpului n mediul fluid aflat iniial n stare de repaus .

Presiunea din mediul fluid se determinaplicnd ecuaia lui Bernoulli, scrisn felul urmtor :

21[ ) ]

2

p U gz

t

(8.3)

unde :

densitatea fluidului ;

gacceleraia gravitaional.

Torsorul hidrodinamic generat de aciunea valurilor se determinprin integrarea presiunilorpe suprafaa carenei navei, astfel :

0g

s

H p n ds

(8.4)

undegn reprezintcele ase componente ale normalei generalizate, explicitate cu relaiile :

1 2 3( , , )n n n n (8.5)

4 5 6( , , )n n n R n (8.6)

unde :

-

indicii 1, 2, 3 corespund axelor x, y, z ;-

indicii 4, 5, 6 corespund rotaiilor n jurul axelor x, y, z .

Torsorul hidrodinamic este format din doucomponente :

F - forele i momentele de excitaie datorate aciunii valurilor (problema difraciei);


86/123


86Galai 2015

G - torsorul de radiaie .

H F G (8.7)

Torsorul de radiaie descrie proprietile hidrodinamice i hidrostatice ale corpului navei ipoate fi scris sub forma :

G A B C (8.8)

unde :

Amatricea maselor adiionale ;

Bmatricea coeficienilor de amortizare potenial;

Cmatricea coeficienilor de redresare hidrostatic;

, - derivatele de ordinul unu i doi ale micrilor navei n raport cu timpul .

Pentru determinarea torsorului hidrodinamic H , generat de valurile armonice de amplitudinejoas, se apliclegea a doua a lui Newton :

( )d

M Hdt

(8.9)

unde M reprezintmatricea maselor i a momentelor de inerie ale navei .

innd cont de relaiile (8.8) i (8.9), sistemul ecuaiilor difereniale de micare va fi de forma :

( )M A B C F (8.10)

8.3. Micrile navei pe valuri neregulate

Marea realeste un proces aleator, staionar i ergodic deoarece [3] :

variaia n timp a nlimii valurilor, ntr-un punct al mrii reale este aleatoare ;

mrimile caracteristice strii mrii complet dezvoltate variazlent n timp ;


87/123


87Galai 2015

valoarea medie a nregistrrilor aleatoare, caracteristice procesului la un moment dat,este egalcu media temporala unei singure nregistrri .

Starea mrii reale poate fi reprezentatprin suprapunerea unui numr infinit de valurielementare, de amplitudini infinit mici, cu lungimi, pulsaii, direcii diferite i cu faze aleatoare .

Elongaia valurilor neregulate se determincu relaia :

1 1

( , ) ( , ) cos( )nn a n n n

n n

x t x t K x t

(8.11)

unde:

na - amplitudinea valului neregulat ;

nK - numrul de unda ;

n - pulsaia valului neregulat ;

n - faza iniialcorespunztoare momentului de ordinul n .

Se consider, ntr-o primaproximaie, cmarea realeste unidirecional, adicexistodirecie predominantde propagare a valurilor componente. Energia totala valului sinusoidal

de amplitudinena

este de forma :

21

2 nn aE g (8.12)

Energia mrii reale va avea urmtoarea expresie :

2

1 0

1( )

2 nn a w

n

E E g g S d

(8.13)

unde :

( )w

S - funcia densitate spectralde putere, msuratn 2m s , caracteristicpentru o

anumitstare a marii ;

- pulsaia valurilor .


88/123


88Galai 2015

Momentul de ordinul n al funciei densitate spectralde putere caracterizeazenergia totala mrii reale i este egal cu aria marginitde curba densitii spectrale de putere. Matematic,acesta poate fi exprimat astfel :

0

( )nn wm S d

(8.14)

Fig. 8.2. Spectre de val n funcie de starea mrii

Spectrul de val al mrii complet dezvoltate este un spectru de bandngust. Coeficientul de

extindere a benzii de frecven se determinn funcie de momentele spectrale de ordinul 2i 4 astfel :

2 1/2

2 0 4[1 / ( )]m m m (8.15)

Mrimile carateristice ale valurilor neregulate sunt :

a)

nlimea medie

1/2 2 1/2

02.506 (1 )mh m (8.16)

b)

nlimea semnificativ(media celor mai nalte 1/3 dintre valuri)

1/2 2 1/2

1/3 04 (1 )h m (8.17)

c) nlimea maximcea mai probabil, pentru un anumit numr de n observaii


89/123


89Galai 2015

1/22

1/2

max 02

2 12 2 ln

1 1

nh m

(8.18)

d) Perioada medie a trecerilor prin zero

1/2

0 22 ( / )zT m m (8.19)

e) Perioada semnificativ

1/2

1/3 0 12 ( / )T m m (8.20)

Spectrul de ntlnire se calculeazn funcie de spectrul de val corespunzator unei anumitestri a mrii reale i este de forma :

( ) ( ) / [1 (2 / ) cos ]W e w iS S U g (8.21)

unde:

e - pulsaia de ntlnire ;

i - unghiul de incidennavval ;

Uviteza navei .

Dacecuaiile micrilor navei pe valuri sunt liniare , atunci amplitudinile micrilor suntproporionale cu amplitudinea valurilor, la frecvena respectiv. n acest caz, nava estecaracterizatprin operatorul de rspuns n amplitudine RAO, definit astfel :

2( ) ( )k

A

ke

a

RAO

(8.22)

A

k (k=1...6)amplitudinile micrilor navei pe valuri neregulate ;

a - amplitudinea valurilor regulate ;

Daca se cunosc operatorii de rspuns RAO i spectrele de ntlnire, se pot determina spectrelede rspuns ale micrilor navei pe valuri neregulate :

( ) ( ) ( )k ke e w e

S RAO S

(8.23)


90/123


90Galai 2015

Momentele spectrale de ordinul n ale rspunsului navei pe valuri neregulate sunt exprimateastfel :

0

( )k

n

n e e em S d

(8.24)

Rdcina medie ptraticse calculeaza astfel [43] :

1/2

0. . ( )

kR M S m (8.25)

Fig.

Documents

Licenta - yacht