FACTORII NATURALI (EXTERNI) SI TEHNICI (INTERNI) CARE INFLUENTEAZA CALITATILE NAUTICE SI MANEVRIERE ALE NAVEI

FACTORII NATURALI (EXTERNI) SI TEHNICI (INTERNI) CARE INFLUENTEAZA CALITATILE NAUTICE SI MANEVRIERE ALE NAVEI

Manevra navei se realizeaza prin intermediul instalatiei de guvernare folosind carma, care actioneaza numai in cazul cand nava se afla in miscare (mars). Asupra calitatilor nautice si manevriere ale navei actioneaza o serie de factori naturali (externi), ce depind de conditiile naturale din zona de manevra si o serie de factori tehnici (interni), ce depind de constructia navei.

A. FACTORI NATURALI (EXTERNI).

1. Forta si directia vantului

Vantul este unul dintre cei mai puternici factori externi care influenteaza manevra navei, prin forta cu care actioneaza, viteza si unghiul de incidenta fata de suprafata velica a navei.

Asupra unei nave in miscare actioneaza vantul aparent, care este rezultanta vantului navei si a vantului real si care deplaseaza directia vantului aparent spre prova

navei, si produce asupra navei urmatoarele efecte: Df Da

- abaterea navei sub vant, efect care este anulat de actionarea Vap

sistemului de guvernare si al carmei;

- reducerea sau marirea vitezei navei, efect datorat alurii din care se  

primeste vantul; Vr

- devierea navei de la drumul real pe un drum derivat, numit drum

deasupra fundului, deci nava se va deplasa paralel cu ea insasi, in

drumul adevarat, dar pe traiectul indicat de directia drumului Vr

deasupra fundului.

Ca reguli de principiu, o nava care se deplaseaza ca urmare a 

aparatului propulsor spre inainte va fi influentata de efectele vantului VN

astfel:  Vap

- cu vant din prova: - nava are stabilitate buna, efectul valurilor este relativ redus, guverneaza bine, nava intoarce usor in ambele borduri, dar este greu de revenit la vechiul drum;

- cu vant din pupa: - nava are stabilitate buna, elicea si carma sunt suficient afundate, obtinandu-se efecte bune de guvernare si viteza, deci nava intoarce repede in ambele borduri, dar este greu de adus pe directia vantului daca nu are viteza suficienta;

- cu vant din sectorul prova: - nava tinde sa abata sub vant, iar daca vantul este puternic, trebuie ajutat din carma pentru a merge drept dar, in acest caz nava deriveaza;

- cu vant dinaintea traversului sau din travers: - nava guverneaza usor dar deriveaza puternic, avand tendinta sa vina cu prova sub vant, ceea ce presupune a se tine carma in vant;

- cu vant dinapoia traversului si de larg: - nava guverneaza usor dar deriveaza puternic, avand tendinta de a veni cu prova in vant, ceea ce presupune a se tine carma sub vant.

Deriva maxima se produce la navele cu viteza mica si care primesc vantul din travers. Daca unghiul de deriva se mentine constant in jurul valorii de 30, nava devine neguvernabila (se cere adapostirea navei).

2. Valurile si directia lor de propagare.

O nava prin marsul sau spre inainte comprima apa la prova si produce o serie de curenti, care au tendinta de a ocupa spatiul gol format la pupa prin inaintarea navei, determinand asa numitele valuri de prova si de pupa.

Valurile provei sunt diagonale si se intind intr-un bord si in celalalt, in functie de viteza, in randuri de valuri scurte, care isi micsoreaza inaltimea pe masura ce se indeparteaza de prova navei.

Valurile pupei sunt transversale si sunt dispuse perpendicular pe directia de deplasare a navei, intre valurile diagonale, avand inaltimea in functie de viteza, marimea si forma navei.

Pe masura ce viteza navei creste, se maresc atat valurile diagonale cat si cele transversale, suprapunandu-se intre ele - se produce interferenta; valul rezultat se mareste, marind foarte mult rezistenta apei la inaintarea navei.

Valurile caracterizeaza starea de agitatie a marii.

Valurile actioneaza in mod diferit asupra operei vii, dar si asupra unei parti a operei moarte aflate in zona de spargere a valurilor, deasupra liniei de plutire, sau asupra unor suprafete mai mari din opera moarta, atunci cand oscilatiile navei sunt de amplitudine mare.

De regula, valurile care deferleaza sunt mai periculoase decat valurile cu ondulatii mai mult sau mai putin regulate. Valul deferlant este de regula mai inalt si cu panta mai abrupta, decat valul care inainteaza fara a se sparge.

In majoritatea cazurilor, pe mare agitata se observa o desfasurare ciclica a seriilor de valuri, cu o oarecare regularitate, suficienta pentru a sesiza la un moment dat o oarecare acalmie, folosita de regula pentru schimbari de drum, intoarceri, sau alte manevre.

La mare larga, crestele sunt distincte si perfect succesive. Distanta dintre doua creste de val succesive se numeste "lungimea de unda a valului". Daca lungimea de unda creste, iar perioada dintre valuri ramane constanta, rezulta ca s-a marit viteza vantului si implicit a valului. In general, navele mari se comporta foarte bine pe valuri cu lungime de unda mica, iar navele mici naviga mai comod pe valuri cu lungime de unda mare (mai mare decat lungimea navei).

Navele de lungimi mari sunt extrem de solicitate asupra rezistentei longitudinale atunci cand prova si pupa se sprijina pe doua creste de val succesive (contra-arcuire), sau cand mijlocul lor se afla pe varful unei creste (arcuire).

Valurile exercita doua feluri de influente asupra manevrabilitatii navei:

reduc viteza navei;

abat nava de la drumul dorit.

Valurile din prova, reduc viteza navei si tind sa o aduca cu prova sub vant, mai ales la tangaj

pronuntat;

Valurile dinaintea traversului, exercita o presiune mare la prova si fac ca nava sa tinda sa vina intre valuri (devine moale);

Valurile din travers, determina ruliul foarte mare al navei, ducand la micsorarea foarte mult a stabilitatii navei si a stabilitatii de drum;

Valurile dinapoia traversului, fac ca nava sa devina ardenta, deci va avea o stabilitate scazuta de drum;

Valurile din pupa, abat pupa navei cand intr-o parte, cand in cealalta si creeaza conditii anormale pentru carma si masini.

3. Adancimea apei

In cazul navigatiei pe funduri mici, nava pierde din viteza aproximativ 20-25%, iar manevrabilitatea si capacitatea de guvernare se diminueaza mult.

Pe funduri mici, se formeaza valuri mari la prova si la pupa, care la viteze mari se suprapun si maresc rezistenta la inaintare, nava se apupeaza, guvernarea devenind dificila. Se recomanda deci, ca pe funduri mici sa se navige cu viteza redusa.

Cand intr-o zona cu adancimi mici exista locuri cu diferente mari de adancime, se observa ca nava care se apropie de aceste locuri, abate dintr-o data prova catre adancimile mari. Acest fenomen poate fi periculos in cazul navigatiei pe canale sau pe fluviu.

4. Curentul: viteza si directia lui.

Manevra navei contra curentului este mai usoara, deoarece asupra safranului carmei actioneaza si presiunea curentului, iar nava actioneaza si asculta foarte bine de carma.

In cazul deplasarii navei in sensul curentului, viteza ei se va apropia de viteza curentului si in acest caz nava va asculta mai greu de carma.

Curentul din travers ingreuneaza manevra navei, deoarece in mod permanent el va tinde sa abata nava de la drumul sau.

Atunci cand se naviga pe fluviu, este important de cunoscut viteza de curgere a acestuia. De obicei, in preajma malurilor, curentul este mai slab, iar cateodata este chiar contracurent, care exploatat bine, ajuta la executarea rondoului.

5. Limitarea mediului inconjurator.

Navigatia in canale si stramtori duce la pierderi mari de viteza, care atinge uneori 20-30%, deoarece cantitatea de apa dislocata de nava in timpul deplasarii nu are spatiu suficient si astfel apa dislocata sub forma de valuri ajunge la mal, de unde sunt respinse si se intoarce la nava sub forma de valuri reflectate, opunand rezistenta suplimentara la inaintarea navei (efectul de canal).

De asemenea, cand nava se deplaseaza cu viteza mare in apropierea unui mal, se creeaza intre mal si nava (in sectorul prova), o zona depresionara, care o impinge spre larg. Se recomanda navigatia la o distanta fata de mal egala cu de trei ori latimea navei, sau reducerea vitezei.

+ -

+ -

+ -

Efectul de suctiune

Intre doua nave care se depasesc sau se intalnesc si distanta dintre ele este mica, apare fenomenul de suctiune (atragere), datorat crearii unor forte hidrodinamice de interactiune, care le pot atrage sau indeparta, facand posibila coliziunea dintre cele doua nave. 

I II III IV

Pentru doua nave care se depasesc pe timpul deplasarii lor, navele vor disloca o cantitate de apa in prova (valul de insotire), producand o puternica presiune. Catre centrul navei apare o zona depresionara, iar spre pupa se produce de asemeni o zona de presiune, dar cu mult mai mica decat cea din prova. Zonele de presiune resping nava care se apropie, iar zona depresionara atrage nava care se apropie.

Pericolul de suctiune este mai prelungit in timpul depasirilor, cand navele merg multa vreme alaturate, cu o viteza mica.

Efectul de suctiune este iminent cand viteza de depasire este mare, iar distanta la travers este mica.

Pentru a reduce posibilitatea efectului de suctiune intre nave este necesar:

- manevrele de intalnire si de depasire se vor face numai la drum drept si in zone unde calea navigabila are latimea corespunzatoare, care permite evitarea pericolului de navigatie;

- viteza navei care depaseste sa fie mai mare cu putin decat a celei depasite, avand o rezerva de evitare (in caz de pericol);

- distanta de siguranta la travers sa nu fie mai mica decat de trei ori latimea navei care depaseste;

Acest efect de suctiune se poate produce si in cazul trecerii pe langa nave aflate la ancora, sau acostate.

Trebuie acordata o atentie deosebita atunci cand efectul de carma este redus.

6. Gheturile.

In zonele cu temperaturi scazute, unde apar campurile de gheata si aisbergurile, guvernarea navei este mult ingreunata, datorita presiunii mari exercitata asupra corpului navei in miscare.

De asemenea, depunerea de gheata pe corpul navei (punti deschise, suprastructuri) are rol negativ asupra deplasarii prin apa, deoarece insasi stabilitatea navei este afectata.

B. FACTORI TEHNICI (INTERNI).

1. Carma si instalatia de guvernare.

Capacitatea de manevra si evolutie a carmei asupra navei depinde de marimea fortelor si momentelor pe care le creeaza si prin intermediul carora actioneaza. Acestea la randul lor depind de caracteristicile geometrice si hidrodinamice proprii ale carmei, in corelatie cu conditiile de lucru create de curentul de apa de la pupa navei. Cunoasterea lor si mai ales a variatiei lor cu unghiul de atac, reprezinta indicatii pretioase asupra efectelor duratei de punere a carmei, a marimii utile a unghiului de carma si a eforturilor care trebuie invinse de catre instalatia de manevra.

Suprafata carmei este calculata in functie de lungimea si pescajul navei, iar in medie reprezinta 2% din raportul acestor dimensiuni. La calculul suprafetei carmei se tine cont si de viteza navei, motiv pentru care navele cu viteze mari au carma cu suprafata mai mare decat navele cu viteze mici. La navele fluviale, suprafata carmei este mai mare, deoarece naviga in conditii mai grele (pase, drumuri obligatorii, drumuri inguste), calitatile manevriere se cer maximale.

Tipul carmei se determina in functie de constructia corpului navei la pupa, de pescaj, de numarul si dispunerea elicelor, iar suprafata ei este calculata astfel incat sa asigure calitati manevriere cat mai bune.

In functie de modul cum pana carmei este fixata pe ax, carmele pot fi:

- carma necompensata are suprafata penei in totalitate in spatele axului. Pentru manevrare este nevoie de un servomotor puternic. Se instaleaza de regula la navele comerciale si in general la nave cu o singura elice. Prezinta avantajul ca permite o fixare sigura de corpul navei, avand totodata rezistenta foarte mare (axul este fixat in balamale).

- carma compensata o parte din suprafata se gaseste in fata axului (aproximativ 15-30%) si poarta denumirea de parte compensata. Raportul dintre suprafata totala a carmei si partea compensata se numeste raport de compensare sau grad de compensare.

Avantaje: - la inaintarea navei, curentul respins de elice si rezistenta apei actioneaza asupra partii

necompensate si tinde sa duca pana in axul longitudinal al carmei;

- la manevrarea carmei, curentul respins de elice si rezistenta apei actioneaza concomitent

si asupra partii compensate, tinzand sa duca carma la un unghi din ce in ce mai mare,

usurand punerea unghiului de carma dorit si mentinerea lui cu usurinta;

- servomotorul poate fi de putere mai mica;

- orientarea carmei cu unghiul de carma corespunzator se poate face lin si repede;

- momentul de torsiune al carmei este mic.

Dezavantaje: - are rezistenta mica fata de carmele necompensate, fiind fixate numai intr-un punct de

pe corpul navei prin intermediul axului carmei;

- dau banda mare navei pe timpul giratiei;

- duc la pierderi de viteza din cauza partii compensate.

- carma semicompensata ocupa un loc intermediar intre carmele necompensate si compensate. Are partea superioara a penei necompensata, iar partea inferioara compensata. De regula, acest tip de carma se monteaza la submarine, datorita formei speciale a corpului (nu permite montarea altui tip de carma). Poate fi montata si in plan orizontal, atat in prova cat si la pupa submarinului.

Forma penei carmei este foarte diversificata, cele mai uzuale fiind cele cu forma hidrodinamica. Carma compensata in timpul giratiei reduce viteza navei mai mult decat carma necompensata si da nastere la o banda puternica. Acest tip de carma are o forma hidrodinamica, manevra facandu-se cu usurinta.

Carmele care nu au profil hidrodinamic, cu toate ca se afla in axul navei, opun rezistenta la inaintare, reducand considerabil din viteza acesteia. Carmele cu profil hidrodinamic maresc simtitor manevrabilitatea, nava ascultand de carma chiar si la unghiuri mici, micsoreaza diametrul de giratie si maresc stabilitatea de drum a navei (manevra carmei dintr-un bord in altul se face cu usurinta).

Numarul carmelor unei nave sunt in functie de marimea si destinatia ei, fiind instalate in spatele elicelor.

2. Aparatul propulsor.

Este factorul cel mai important folosit in manevrarea unei nave, iar cel care executa manevra trebuie sa cunoasca urmatoarele date despre aparatul motor:

- timpul necesar aparatului motor pentru pregatirea de mars;

- timpul necesar lansarii masinii;

- timpul necesar reversarii masinii;

- timpul necesar trecerii de la un numar mic de rotatii la un numar mare si invers;

- siguranta si fiabilitatea functionarii pe timpul manevrei.

In functie de aparatul motor si de caracteristicile de functionare ale acestuia, comandantul navei trebuie sa ia toate masurile necesare impuse de zona in care naviga sau executa manevre.

3. Viteza de mars a navei si sensul ei de deplasare (mars inainte si mars inapoi).

Cu cat viteza navei este mai mare, cu atat aceasta va manevra mai bine. In cazul deplasarii navei catre inapoi, viteza navei scade simtitor, deoarece puterea la mars inapoi a aparatului propulsor este mai redusa, forma corpului navei in sectorul pupa opune o rezistenta mai mare la inaintare decat corpul navei in sectorul prova, iar carma iese din actiunea curentului respins de elice.

4. Dimensiunile, forma si starea de incarcare a navei.

Lungimea, latimea, pescajul navei si raportul dintre ele.

Cu cat o nava este mai lunga, cu atat se mareste rezistenta laterala a apei care se exercita asupra operei vii si ca urmare, rezistenta navei la intoarcere si bandarea in timpul giratiei sunt mai mari.

Navele mai putin lungi, dar cu latime mai mare manevreaza mai usor, insa viteza acestora se reduce datorita rezistentei opuse de mediul inconjurator.

Cu cat raportul dintre lungime si latime este mai mare, cu atat nava manevreaza mai greu, iar diametrul de giratie este mai mare.

Navele cu pescaj mare sunt mai putin manevriere, datorita rezistentei pe care o opune suprafata mare a operei vii, au deriva mai mare la curent si de asemenea au inertie mare.

Navele suple si cu pescaj mare sunt mai stabile la drum decat cele late si cu pescaj mic.

Forma operei vii a corpului navei.

Navele cu forme ale carenei cat mai drepte si mai pline (dreptunghiulare), sunt nave greu manevriere, prezentand o mare rezistenta laterala a mediului inconjurator pe timpul giratiei. Navele care au prin constructie o forma hidrodinamica a operei vii sunt nave cu calitati manevriere bune.

Inaltimea, forma operei moarte si a suprastructurilor.

Navele de constructie moderna dispun de bord inalt in sectorul prova, chiar daca din constructie nu sunt prevazute cu teuga. Marimea suprafetei operei moarte si a suprastructurilor duce la schimbarea negativa a calitatilor manevriere si la schimbarea stabilitatii de drum a navei. Astfel, navele cu suprastructuri inalte in sectorul prova sunt considerate nave moi, deoarece intorc mai greu cu prova in vant, iar navele cu suprastructuri inalte in sectorul pupa sunt considerate nave ardente, deoarece intorc usor cu prova in vant.

Asieta, banda si marimea lor.

Spre deosebire de o nava situata pe chila dreapta, asupra careia presiunea apei din mediul inconjurator actioneaza uniform, la o nava bandata (inclinata, canarisita), aceasta presiune va fi mai mare in bordul bandarii - bordul coborat, decat in bordul opus - bordul ridicat, ceea ce va determina in timpul marsului cu carma zero, abaterea navei de la drum in bordul ridicat. De aceea, pentru mentinerea drumului, carma trebuie tinuta in bordul in care nava este bandata.

Cand nava este aprovata, scade viteza prin apa datorita cresterii rezistentei la inaintare, dar manevrabilitatea se imbunatateste, deoarece pupa fiind mai ridicata va putea fi mai usor manevrata sub actiunea carmei si a elicei.

Cand nava este apupata manevreaza mai greu, dar creste viteza in anumite limite.