Analiza stabilitatii transversale a navei intacte in stadiul initial de proiectare

Analiza stabilitatii transversale a navei intacte in stadiul initial de proiectare

În conformitate cu formula metacentrica a stabilitatii transversale pentru unghiuri mici de inclinare, se poate calcula momentul de redresare:

. (7.61)

S-a notat cu h₀ inaltimea metacentrica transversala initiala, iar cu g acceleratia gravitationala. Formula este valabila la unghiuri mici de inclinare transversala, de pana la 15^°, in cazul navelor cu bord liber suficient. În cazul navelor cu bord liber mic, aplicarea formulei metacentrice poate furniza rezultate departate de realitatea fizica.

În cadrul analizei stabilitatii transversale initiale (la unghiuri mici de inclinare) marimea fizica cu contributia cea mai importanta este inaltimea metacentrica transversala initiala, h₀. Aceasta trebuie sa indeplineasca o serie de conditii, cum ar fi:

sa fie suficient de mare pentru a preveni inclinarea periculoasa a navei, in cazul actiunii unor factori perturbatori ce vor fi analizati in cadrul acestui paragraf;

sa fie suficient de mica pentru a preveni aparitia unor miscari de ruliu violente, la navigatia pe valuri.

Conform teoriei oscilatiilor de ruliu ale navei, perioada naturala a miscarii de ruliu a navei, , se calculeaza cu relatia:

(7.62)

in care k_xx este raza de inertie mecanica a masei navei si a maselor de apa aditionale, in raport cu axa longitudinala ce trece prin centrul de greutate al navei (considerata drept axa in jurul careia are loc miscarea de ruliu).

Raza de inertie la ruliu este definita prin relatia:

(7.63)

unde J_x este momentul de inertie al masei navei in raport cu axa de ruliu, iar DJ_x este momentul de inertie al maselor aditionale in raport cu aceeasi axa.

În general, momentele de inertie se calculeaza aproximativ cu relatii de forma:

(7.64)

unde a, b si a₁ sunt constante furnizate de literatura de specialitate.

Tinand cont de relatiile (7.63) si (7.64) perioada naturala a miscarii de ruliu devine:

(7.65)

Prin transformari succesive obtinem:

(7.66)

. (7.67)

Constanta c are valori subunitare si depinde de tipul navei si de situatia de incarcare. Pentru calcule preliminare se poate considera:

. (7.68)

Relatiile (7.66) si (7.67) arata ca prin cresterea inaltimii metacentrice initiale perioada naturala a miscarii de ruliu scade, deci miscarile de ruliu devin mai dure si acceleratiile laterale si verticale ale navei cresc, diminuand starea de confort la bord.

Se recomanda ca perioada naturala a miscarii de ruliu sa nu scada sub 12 secunde.

Sa analizam in continuare factorii perturbatori care pot contribui la aparitia inclinarilor transversale periculoase.

Actiunea combinata a vanturilor si valurilor constituie o cauza principala a pierderilor de nave si vieti omenesti si trebuie analizata in conformitate cu regulile IMO (criteriul meteorologic).

Depunerile de gheata neuniforme pe suprafetele deschise ale navelor care naviga in zonele polare au ca efect ridicarea centrului de greutate si inclinarea navei.

Apa ambarcata pe puntea principala poate cauza inrautatirea stabilitatii transversale ca urmare a modificarii pozitiei centrului de greutate. S-a constatat ca circa 50% din cantitatea de apa ambarcata ramane pe punte aproximativ un minut, timp suficient pentru schimbarea comportamentului navei.

Amararea defectuoasa a marfurilor in magaziile navelor, sau efectele suprafetelor libere ale marfurilor in vrac constituie surse de pericol pentru stabilitatea transversala.

Marfurile transportate pe punte ridica centrul de greutate al navei, micsorand stabilitatea transversala.

Aglomerarea pasagerilor intr-un bord trebuie analizata in conformitate cu prescriptiile societatilor de clasificare, in scopul de a preveni inclinarea transversala cu un unghi mai mare decat "unghiul de panica."

Pe masura avansarii proiectului trebuie analizata stabilitatea transversala a navei la unghiuri mari de inclinare, sub actiunea factorilor perturbatori care contribuie la aparitia inclinarilor transversale periculoase.

Calculand bratele stabilitatii statice la unghiuri mari de inclinare transversala cu metoda propusa de Blagovescenski, se poate trasa diagrama preliminara a stabilitatii statice, , cu ajutorul careia se pot determina marimile specifice stabilitatii transversale la unghiuri mari de inclinare.

În mod uzual, in activitatea de proiectare preliminara curenta, se analizeaza stabilitatea transversala la unghiuri mari de inclinare pe baza planului de forme al navei proiectate.

Mentionam ca solutia pentru cresterea valorii inaltimii metacentrice transversale initiale prin cresterea latimii navei trebuie analizata cu mare atentie. Daca pescajul navei ramane constant, se micsoreaza unghiul de intrare a puntii principale in apa, iar maximul diagramei de stabilitate statica se deplaseaza spre valori mai mici ale unghiului de inclinare transversala.

Galin [8] prezinta urmatoarele recomandari privind valorile inaltimii metacentrice transversale initiale:

pentru nave de transport marfuri generale intre 0,5 . 1 m;

pentru vrachiere intre 0,7 . 2 m;

pentru pasagere intre 0,8 . 1,2 m;

pentru nave frigorifice intre 0,2 . 0,8 m.