Manevra navei in zone de curenti

Manevra navei in zone de curenti

Guvernarea navei

Prin guvernarea navei intelegem capacitatea acesteia de a se mentine pe un drum stabilit si de a-si schimba directia de deplasare la momentul dorit.

Nava reprezinta un corp fizic aflat in permanenta cu o parte a sa (opera vie) in apa si cu cealalta in aer. Miscarea navei (deplasarea) poate avea loc numai atunci cand asupra ei actioneaza o forta capabila sa invinga rezistenta mediului inconjurator.

In general asupra navei actioneaza sase grupuri de forte si anume: forte generate de actiunea elicei, carmei, instalatiei de ancoraj, legaturilor (paramelor de acostare) vantului si curentului. Primele patru grupe de forte intra in actiune si sunt dirijate de nava. Sensul, marimea si durata actiunii lor depind de vointa noastra.

Celelalte doua categorii de forte, generate de vant si curent, nu pot fi dirijate de la bord, dar si ele pot servi intereselor noastre daca sunt just apreciate si folosite pe timpul manevrelor.

Modul cum aceste forte actioneaza asupra navelor depinde de fiecare nava, de caracteristicile ei constructive: deplasament, lungime, latime, pescaj, forma operei vii, a bordului liber si suprastructurilor, puterea masinilor, forma si marimea carmei. etc.

1.1. Efectul carmei

Carma nu are nici un efect asupra navei atunci cand asupra ei nu actioneaza presiunea apei, deci cand in jurul ei nu exista o scurgere de apa.

Se considera un profil simetric de carma aflat in curentul lichid din pupa navei. Viteza de scurgere a apei in jurul carmei este V_s. Cele doua fete laterale ale profilului se noteaza cu I si II. Fie V_c1, V_c2, p_d1, p_d2 marimile vectorilor viteza, respectiv presiunile dinamice in punctele corespondente l si 2 apartinand fetelor I si II.

Daca unghiul de atac q=0 ( l.l.a). atunci se realizeaza o distributie simetrica a vitezelor si presiunilor dinamice pe suprafata laterala a profilului, deci V_c1 =V_c2, P_d1 =P_d2. Asupra carmei nu actioneaza decat rezistenta la inaintare, aplicata in centrul de presiune, P, si avand sensul vectorului V_c.

1.1.

In cazul in care unghiul de atac q este diferit de 0 ( 1.1.b), distributia vitezelor si presiunilor dinamice pe suprafata laterala a profilului se modifica. Astfel, V_c1 > V_c2 (conform ecuatiei continuitatii, in acelasi interval de timp, particulele apartinand liniilor de curent de pe fata I trebuie sa strabata un spatiu mai mare decat particulele apartinand liniilor de curent de pe fata II), iar P_d1 < P_d2 (conform relatiei lui Bernoulli, la cresterea vitezei scade presiunea dinamica si invers). Diferenta de presiune dintre fetele I si II are drept consecinta aparitia fortei F_q, aplicata in centrul de presiune P_q avand suportul normal pe planul longitudinal-vertical de simetrie al carmei si sensul spre fata I.

Aceasta forta F_q este forta activa ce determina schimbarea drumului navei si are efect direct in guvernarea navei.

Actiunea curentului asupra navei

Cunoasterea vitezei si directiei curentului prezinta mare importanta deoarece in functie de aceste elemente se determina influenta lor asupra navei.

In apa calma, curentul actioneaza prin viteza sa, care datorita unghiului u de intalnire cu nava se va descompune in doua componente:

prima componenta:

care va actiona pe aceeasi directie cu viteza V de deplasare a navei dand viteza rezultanta de intalnire:

care va mari sau micsora viteza de scurgere in jurul navei si deci va mari sau micsora rezistenta la inaintare si eficienta carmei, dupa cum viteza axiala a curentului se va adauga sau se va scadea din viteza de deplasare a navei.

Efectele vor fi cu atat mai importante cu cat viteza U a curentului va a fi mai mare si cu cat alura navei fata de curent va ti mai favorabila.

a doua componenta:

care se exercita perpendicular pe planul longitudinal al navei si tinde sa o abata de la directia pe care o are.

Aceasta tendinta poate sa ajute manevra sau sa o impiedice dupa cum abaterea coincide cu cea produsa de carma sau elice sau se opune ei.

2.l. .Nava avand curentul din prova

Nava se deplaseaza cu viteza V si are curentul din prova, viteza acestuia fiind U. Prin absurd consideram ca nava sta pe loc, in deplasare fiind numai apa ce se scurge pe langa ea. Viteza de scurgere in jurul navei si implicit in jurul carmei va fi suma dintre vectorul viteza a navei si vectorul viteza a curentului:

Cresterea vitezei de scurgere in jurul navei conduce la marirea fortei carmei, forta care variaza direct proportional cu patratul acestei viteze.

Rezulta ca va creste capacitatea de manevra a navei - carma avand un efect toarte puternic - iar giratia se va putea efectua pe un diametru cat mai redus, ceea ce este foarte important in navigatia fluviala sau la intrarea in porturi unde se impune evitarea obstacolelor.

In acest caz, curba de giratie a navei are o forma putin aparte dupa cum se vede in figura 2.1

figura 2.1

2.2. Nava avand curentul din travers

Intreaga viteza a curentului actioneaza ca viteza de abatere a navei de la directie momentana si face foarte dificila manevra in contracurent, producandu-se o importanta deriva pe rezultanta dintre viteza navei si cea a curentului.

De asemenea se produce o perturbare a scurgerii in jurul navei care in afara de marirea rezistentei la inaintare produce si o scadere a eficientei carmei datorita inrautatirii conditiilor de scurgere a fluidului in jurul ei.

2.Nava avand curentul din pupa

Viteza de intalnire, respectiv de scurgere in jurul carmei va fi mai mica:

In acest caz viteza navei va creste dar se va reduce substantial eficacitatea carmei.

In cazul in care viteza navei este egala cu a curentului, V_r, viteza de scurgere in jurul navei va fi nula si nu se mai poate actiona asupra carmei. O astfel de situatie trebuie in general evitata prin schimbarea vitezei navei.

Se intelege ca in aceasta alura manevra este foarte dificila, diametrul de giratie mare, impunandu-se interventia elicelor, stoparea sau marirea vitezei pentru a se capata efect de carma si a se executa manevra.

Deriva de curent

l. Influenta curentului asupra deplasarii navei

Nava, sub actiunea aparatului sau de propulsie, se deplaseaza in raport cu mediul lichid in care pluteste. Navigatia la larg, in afara vederii coastei, da posibilitatea cu mijloacele de navigatie de la bordul navei sa se poata stabili numai elementele deplasarii navei fata de apa.

Daca masele de apa prin care se deplaseaza nava sunt imobile (adica nu exista curent), deplasarea navei prin apa va coincide cu deplasarea reala a navei in raport cu globul sau fundul marii. Elementele de miscare ale navei -drumul si viteza - nu sunt cu nimic influentate daca se face abstractie de influenta altor factori (vantul si deriva de vant).

Daca masele de apa prin care si fata de care nava se deplaseaza se deplaseaza si ele in raport cu Pamantul (adica exista curent), nava se gaseste concomitent sub actiunea a doua forte: forta aparatului de propulsie, care tinde sa o deplaseze de-a lungul axului sau longitudinal, si forta curentului, care tinde sa o deplaseze in directia de miscare a curentului. Ca rezultat al actiunii simultane a celor doua forte, nava se va deplasa in mod real in raport cu fundul marii, pe directia rezultantei fortelor.

Consideram in punctul A ( 3 . 1) o nava care se deplaseaza in raport cu apa pe directia AL, in drum adevarat , cu o viteza prin apa indicata de Loch si rezultata din actiunea aparatului de propulsie al navei.

In acelasi timp, asupra navei actioneaza un curent de directie si viteza determinate. Reprezentand viteza navei prin apa si viteza curentului prin vectori de directie, sens si marimi date, rezultanta lor va fi vectorul

obtinut prin suma geometrica a vectorilor si .

Miscarea reala a navei, deasupra fundului, se va produce cu o viteza reala egala cu vectorul rezultant , pe o directie de deplasare reala , orientata de-a lungul acestui vector.

Deplasarea reala a navei si deplasarea curentului sunt miscari absolute, deoarece se executa in raport cu un sistem de referinta mobil, apa. De altfel din cinematica se stie ca o miscare relativa se obtine din diferenta a doua miscari absolute. In cazul nostru:

Directia AL pe care se deplaseaza nava in raport cu apa o numim directie relativa de deplasare, sau pe scurt - directie relativa. Unghiul format intre aceasta directie si nordul adevarat se numeste drum prin apa (Da). Intru-cat presupunem ca nu exista deriva de vant, directia relativa coincide cu directia axului longitudinal al navei, deci drumul prin apa este egal cu drumul adevarat al navei (Da).

Directia AF pe care se deplaseaza nava in raport cu fundul marii o numim directie reala de deplasare sau directie de deplasare. Dupa cum stim, aceasta directie face cu nordul adevarat un unghi numit drum deasupra fundului (D_f).

Unghiul format intre directia relativa, AL sau axul longitudinal al navei si directia de deplasare AF se numeste deriva de curent () sau deriva navei cauzata de curent.

Unghiul format intre axul longitudinal al navei si directia curentului se numeste prova curentului (q_c).

Triunghiul vitezelor ABC, format de vectorii vitezei navei dupa loch , vitezei curentului si a vitezei reale a navei se numeste triunghiul vitezelor. Triunghiul AZ'Z care are ca varfuri punctul initial A al navei in momentul t₀, punctul estimat Z' pe directia relativa in momentul t₁ si punctul adevarat Z pe directia de deplasare in aceiasi moment t₁, se numeste triunghiul distantelor.

Din figura 1. se deduc usor formulele pentru convertirea drumurilor. in cazul derivei de curent:

Operatiile se executa algebric, deriva de curent intrand in formule cu semnul ei.

Deriva de curent este pozitiva (+) cand nava deriveaza spre tribord (curentul din babord) si este negativa (-) cand nava deriveaza spre babord (curentul din tribord).

Valoarea derivei de curent depinde de viteza curentului, viteza navei si unghiul prove al curentului (q_c).

Dupa un interval de timp Δt cand nava s-ar fi gasit estimat in punctul Z', sub actiunea derivei de curent pozitia reala a navei este Z. In triunghiul distantelor AZZ', AZ reprezinta distanta parcursa de nava deasupra fundului in intervalul de timp Δt iar AZ' distanta prin apa pe care nava ar fi parcurs-o daca nu s-ar fi aflat sub actiunea curentului U.

. Rezolvarea grafica a problemelor de curenti

In navigatia estimata, problemele de curent se rezolva grafic pe harta cand se naviga in apropierea coastei si pe hartie milimetrica la navigatia in larg; elementele de determinat se obtin prin rezolvarea grafica a triunghiului vitezelor (ABC) si a triunghiului distantelor (AZZ'). Modul de rezolvare a problemei de curenti va fi explicat in continuare.

a) determinarea directiei si vitezei curentului

Se considera ca nava pleaca dintr-un punct de coordonate cunoscute (si ), la ora t₀. Din acest punct se ia un drum adevarat Da; viteza indicata de loch este V_l. Atmosfera este calma. La ora t se determina pozitia navei cu observatii la farul F. Se cere sa se determine directia si viteza curentului.

Rezolvare:

prin punctul A de coordonate (si ) se traseaza drumul adevarat D_a ( 2.a).

se determina punctul estimat al navei B la ora t. Distanta parcursa este ; . Directia AB reprezinta drumul navei prin apa iar distanta AB = m distanta parcursa prin apa in At cu viteza V₁.

figura 2. a

se determina punctul observat Z Ia ora t fata de farul F. Directia de deplasare a navei AZ reprezinta drumul deasupra fundului D_f, care se masoara pe harta, fiind unghiul dintre nordul adevarat si directia AZ.

directia BZ din triunghiul distantelor ABZ reprezinta directia curentului care se masoara pe harta. Segmentul BZ reprezinta deriva navei.

pentru determinarea vitezei curentului se stabileste punctul estimat C dupa o ora, stiind ca viteza prin apa este V_l, si se obtine ACE care este triunghiul vitezelor, in care CE = directia si viteza curentului, AE = drumul si viteza deasupra fundului.

b) se da drumul deasupra fundului pe care nava trebuie sa se deplaseze si viteza prin apa. Se cere drumul prin apa si viteza deasupra fundului.

Este problema cea mai frecventa care se pune spre rezolvare in navigatia prin zone cu curenti.

Nava pleaca din punctul A la ora t₀ astfel ca sa ajunga in B, deplasandu-se pe directia AB. Cunoastem viteza la loch V_l, directia si viteza curentului. Sa se determine drumul prin apa D_a pe care nava trebuie guvernata astfel incat sa se mentina directia AB (=D_f) si viteza deasupra fundului V_f cu care nava se deplaseaza intre A si B.

Rezolvare

se unesc pe harta punctele A si B si obtinem drumul deasupra fundului pe care nava trebuie sa se deplaseze, D_f, si distanta parcursa deasupra fundului, m.

se traseaza din A vectorul AD care reprezinta directia si viteza curentului, la o anumita scara.

2.b

la aceeasi scara luam o deschizatura in compas egala cu viteza la loch, V_l, si din origine in D intersectam drumul deasupra fundului in punctul E. Se obtine astfel triunghiul vitezelor ADE, in care DE ca directie reprezinta drumul prin apa D_a in care nava trebuie guvernata; AE ca marime, este egal cu viteza deasupra fundului V_f cu care nava se deplaseaza intre A si B.

ducand paralela la DE prin B se obtine triunghiul distantelor ABC in care CB reprezinta distanta prin apa, iar AC exprima deriva navei in punctul de sosire B.

daca ducem in A paralela la DE obtinem drumul prin apa al navei, orientat fata de nordul adevarat la un unghi D_a, care poate fi masurat pe harta.

deriva de curent se obtine masurand unghiul dintre directia de deplasare prin apa si directia de deplasare deasupra fundului sau prin calcul, cu formula:

Prin guvernarea navei in drumul prin apa AL, paralel la DE, nava se va mentine continuu pe directia determinata deasupra fundului, AB, deplasandu-se cu viteza sub actiunea curentului .

c) se da drumul si viteza prin apa. Se cere drumul si viteza deasupra fundului. In aceasta problema cunoastem drumul adevarat D_a, viteza la loch V_l, si curentul.

Rezolvare:

. prin punctul estimat sau observat A ( c) trasam drumul adevarat AL pe care punem vectorul vitezei dupa loch la o anumita scara. Din varful acestui vector (punctul B) trasam apoi la aceeasi scara vectorul vitezei curentului .

2.c

. unim punctul A cu varful vectorului vitezei curentului si obtinem triunghiul vitezelor ABC in care reprezinta ca directie drumul de deasupra fundului si, la scara aleasa, viteza reala a navei.

. deriva de curent se obtine prin masurarea unghiului dintre AB si AC sau prin calcul cu formula .

Aceasta problema este des folosita Ia bordul navelor de pescuit, pentru tinerea la zi a estimei in apele cu curenti pe timpul operatiunilor de pescuit.

d) se da drumul si viteza deasupra fundului. Se cere drumul si viteza prin apa. Se considera o nava in punctul A ( 2.d) la ora t₀. Curentul are viteza U si directia D_c. Sa se determine drumul si viteza prin apa cu care nava trebuie sa se deplaseze, astfel ca la ora t sa se afle in punctul B.

2.d

Rezolvare:

. se unesc punctele A si B si se obtine drumul deasupra fundului AB. Viteza deasupra fundului se determina cu formula

. se traseaza din A vectorul reprezentand directia si viteza curentului.

. cu o deschizatura in compas egala cu viteza deasupra fundului V_f si cu originea in A, se intersecteaza directia AB in C.

. se uneste D cu C si se obtine triunghiul vitezelor ADC in care vectorul ca directie reprezinta drumul prin apa pe care trebuie sa-l ia nava, iar ca marime viteza prin apa V_l.

. ducand o paralela prin A a vectorului obtinem drumul adevarat.

Problema se pune spre rezolvare cand se impune sosirea intr-un punct oarecare la o anumita ora.

4. Rezolvarea prin calcul a problemelor principale de navigatie in curenti

Orice problema de navigatie in curenti se poate rezolva daca se cunosc urmatoarele doua elemente:

. valoarea si semnul derivei de curent pentru convertirea drumului adevarat in drum deasupra fundului si invers;

. coeficientul pentru determinarea vitezei reale cand se cunoaste viteza dupa loch sau determinarea vitezei dupa loch, cand se cunoaste viteza reala.

Vom stabili relatiile cu ajutorul carora se pot determina aceste elemente, pentru flecare din cele doua probleme principale de la punctul precedent.

a) se da drumul si viteza prin apa. Se cere drumul si viteza deasupra fundului.

Construim triunghiul vitezelor ABC ( 4.l) si proiectam laturile acestui triunghi pe directia relativa AD_a si pe o directie CD, perpendiculara pe aceasta. Conform valorilor laturilor si unghiurilor notate in figura obtinem:

. proiectia pe directia relativa AD_a:

. proiectia pe perpendiculara CD:

Impartim ambii membri ai ecuatiilor de mai sus cu V_l:

Daca notam rapoartele:

si

ecuatiile devin:

Impartind membru cu membru, a doua ecuatie la prima ecuatie, obtinem ecuatia:

4.1

Eliminand pe din cele doua ecuatii, obtinem:

Cu ajutorul ultimelor doua relatii se determina elementele si k = V_f/V, in functie de elementele cunoscute:

m = raportul vitezelor curentului si a1 vitezei navei dupa loch;

q_c = unghiul prova a1 curentului, care se obtine facand diferenta dintre directia curentului si drumul adevarat al navei; valoarea sa poate fi pozitiva sau negativa, in functie de rezultatul obtinut prin diferenta.

Dupa determinarea elementelor si K, se calculeaza in cele din urma:

. drumul deasupra fundului: D_f = D_a +

. viteza reala a navei: V_f = k V₁

In aceste ultime relatii, deriva de curent intra cu semnul ei, care este acelasi cu semnul unghiului prova al curentului q_c, iar coeficientul de viteza k este desigur, totdeauna pozitiv, mai mare sau mai mic decat unitatea.

In rezolvarea acestei probleme, unghiul prova al curentului q_c se conteaza in sistemul semicircular, de la 0 la 180 in fiecare bord, avand semnul plus Ia tribord si semnul minus la babord.

h) se da drumul deasupra fundului pe care nava trebuie sa se deplaseze si viteza prin apa. Se cere drumul prin apa si viteza deasupra fundului.

Proiectam de data aceasta laturile triunghiului vitezelor ABC (figura 4.2) pe directia de deplasare AD_f si pe o directie BD perpendiculara pe aceasta. Notam prin p unghiul format intre directia de deplasare si directia curentului. Valoarea acestui unghi poate fi pozitiva sau negativa si se determina facand diferenta dintre directia curentului si drumul deasupra fundului sau din diferenta p = q - .

Din proiectia pe directia de deplasare:

Din proiectia pe directia perpendiculara BD:

Impartind cele doua ecuatii cu V_l si adoptand notatiile de la prima problema obtinem:

Cu ajutorul acestor relatii se determina deriva de curent si coeficientul de viteza k, in functie de m si p. Dupa determinarea lor se calculeaza:

. drumul adevarat al navei: D_a= D_f - β

. viteza reala a navei: V_f = k V_l,

Semnul derivei de curent este acelasi cu semnul unghiului p.

c) se da drumul si viteza deasupra fundului. Se cere drumul si viteza prin apa.

Pentru rezolvarea problemei, varianta la problema a doua principala, se folosesc relatiile (1) si (2). Insa, in loc de a ca1cula viteza reala in functie de viteza dupa loch, se calculeaza viteza dupa loch in functie de viteza reala, cu ajutorul formulei:

Observatii: Rezolvarea prin calcul a problemelor de navigatie in curenti este mai precisa decat rezolvarea grafica, eliminandu-se erorile legate inevitabil de constructiile grafice. De aceea, aceasta metoda se foloseste mai ales in cazurile cand deriva de curent are valori mici. Aplicand metoda prin calcul, raman numai erorile datorate cunoasterii inexacte a elementelor curentului.

Semnul derivei de vant, obtinut cu ajutorul relatiei (1), este totdeauna acelasi cu semnul valorilor q_c si p, in functie de care se determina. Pentru a af1a fara eroare semnul acestor elemente, trebuie sa se retina urmatoarea regula: valoarea lui q se obtine totdeauna scazand din directia curentului drumul deasupra fundului.

4.1. Determinarea punctului navei cu doua relevmente succesive, la un singur obiect in zone de curent

Cand in zona de navigatie exista un curent cunoscut, punctul navei cu doua relevmente succesive R₁ si R₂ la reperul A se obtine astfel ( 5.):

. se traseaza relevmentele succesive R₁ si R₂ prin reperul A;

. se determina drumul D_f si distanta m deasupra fundului, in intervalul de timp dintre observatii, construind triunghiul spatiilor AMN, astfel:

5.

. se traseaza prin reperul A, drumul si distanta prin apa AM. in timpul t;

prin M, se traseaza directia curentului si spatiul corespunzator MN. In acelasi timp, se uneste reperul A cu extremitatea N a segmentelor MN si se obtine drumul D_f si distanta m deasupra fundului, parcursa de nava in timpul t;

. se transporta dreapta de relevment R₁ prin N. La intersectia relevmentului R₂ cu dreapta de relevment transportata R'₁, se obtine punctul observat-estimat al navei Z pentru momentul ultimei estimatii.

Folosirea relevmentelor prova succesive din seria Traub pentru determinarea unghiului de deriva

Determinarea unghiului de deriva in conditii in care se afla in vedere un singur reper si singurele observatii ce se pot executa sunt relevmentele, constituie o problema de mare importanta in practica navigatiei costiere.

Pentru elucidarea procedeului consideram ca nava merge in drumui Z₁C (5.1.) cu o viteza uniforma si ca in punctele Z₁, Z₂, Z, se masoara relevmentele prova succesive din seria Traub: Rp₁, = 22 , Rp₂ = 26,5 , . Rp₆ = 90 ; in aceste conditii, daca nava nu este derivata de vant sau curent, spatiile Z₁Z₂, Z₂Z₃, Z₅Z₆ sunt egale si deci parcurse in intervale de timp t egale.

Daca nava este supusa unei actiuni constante de deriva, de exemplu a unui curent constant spre coasta, axa longitudinala a navei se mentine paralela cu directia Z₁C (determinata de drumul prin apa D), iar nava se deplaseaza pe o directie Z₁C' (corespunzatoare drumului deasupra fundului D'f), unghiul de deriva fiind β'. In acest caz, relevmentele prova succesive Rp₁, Rp₂, Rp₃, etc. sunt observate in punctele Z₁, Z₂', Z₃' , iar spatiile determinate de intersectia acestora cu drumul deasupra fundului Z₁C' descresc succesiv, aflandu-se in relatia Z₁Z₂' > Z₂'Z₃' > Z₃'Z₄' etc.

Presupunand ca nava mentine un numar constant de rotatii ale elicei si curentul are o viteza uniforma, intervalele de timp t₁', t₂', t₃', in care se parcurg spatiile Z₁Z₂'_, Z₂'Z₃'_, Z₃'Z₄' etc. descresc si ele in mod corespunzator, deci: t₁' > t₂' > t₃' ..

In conditiile unui curent constant spre larg, nava se deplaseaza pe un drum deasupra fundului Z₁C" (corespunzator lui D_f"), cu un unghi de deriva β", axa longitudinala a navei mentinandu-se paralela cu Z₁C. Relevmentele prova succesive Rp₁, Rp₂, Rp₃, se observa in puntele Z₁, Z₂", Z₃" . Spatiile Z₁Z₂", Z₂"Z₃", Z₃"Z₄", cresc succesiv, deci: Z₁Z₂" < Z₂"Z₃" < Z₃"Z₄, intervalele de timp t₁", t₂", t₃", in care se parcurg aceste spatii cresc in mod corespunzator, fiind in relatia: t₁"< t₂"< t₃"..

Rezulta ca, din comparatia intervalelor de timp consecutive scurse intre masurarea relevmentelor prova succesive din seria Traub la un singur obiect, se pot trage urmatoarele concluzii:

- daca intervalele de timp sunt constante, nava se mentine la drum; poate sa existe un curent de directie paralela cu drumul navei, cu efect doar asupra distantei deasupra fundului si fara influenta asupra drumului;

cand intervalele de timp descresc, nava este derivata spre coasta (spre reper);

in cazul in care intervalele de timp descresc, nava este derivata spre larg.

Aceste constatari si daca relevmentele prova succesive se masoara la un obiect fix oarecare (stanca la suprafata apei, nava la ancora, etc.) de pozitie necunoscuta, fara insa a fi posibila determinarea punctului navei.

Pentru stabilirea relatiei de determinare a unghiului de deriva, consideram ca nava este derivata spre coasta, drumul deasupra fundului fiind Z₁C'. In triunghiurile AZ₁Z₂' (in care <AZ₁Z₂ = Rp₁- ' si <Z₁AZ₂' = Rp₂-Rp₁) si AZ₂Z₃' (in care <AZ₂'Z₃' = Rp₂- ' si <AZ₃'Z₂' = 180 -(Rp₃-β')), se poate scrie:

si

de unde:

si

deci:

Daca spatiile Z₁Z₂', Z₂'Z₃' sunt parcurse de nava cu o viteza uniforma, raportul lor este egal cu raportul dintre intervalele de timp t₁' si t₂' necesare pentru parcurgerea acestora, deci:

respectiv:

in care impartind atat numaratorul cat si numitorul primului membru prin sinRp₁ sinRp₂ sinRp₃ sinβ' si simplificand, se obtine:

si deoarece pentru relevmentele succesive din seria Traub: ctgRp₁ - ctgRp₂ = ctgRp₂ - ctgRp₃ = ., ultima expresie devine:

de unde

Insa, in cazul relevmentelor prova succesive din seria Traub ctgRp₃ - ctgRp₁ = - 1, deci:

, sau

, de unde:

Formula de mai sus este folosita in navigatia costiera pentru calculul unghiului de deriva, cand nava este derivata spre coasta (intervalele de timp t' descresc). Cand nava este derivata spre larg (intervalele de timp t" cresc), unghiul de deriva se calculeaza cu relatia:

care se obtine printr-un procedeu analog celui de mai sus.

5. Navigatia radar in zone de curenti

5.1. Determinarea elementelor curentului si a elementelor de miscare ale navei proprii pe drumul deasupra fundului

In cadrul navigatiei radar prin zone de curenti sau vanturi puternice trebuiesc determinate:

. elementele curentului: directia si viteza

. elementele de miscare ale navei proprii: drumul deasupra fundului, viteza reala - pe deasupra fundului - si deriva navei.

Principiul metodei: se bazeaza pe miscarea relativa a unui punct fix - miscare care trebuie sa fie in sens invers drumului navei proprii si cu aceeasi viteza, daca nu exista curent in zona.

In cazul existentei unui curent in zona, miscarea relativa a punctului fix va fi diferita de directia drumului navei proprii cu un unghi egal cu deriva navei, iar miscarea relativa a punctului fix este chiar drumul deasupra fundului al navei proprii.

Lucrul pe planseta de manevra (figura 6.1.)

l. Se traseaza D_a

2. Se determina "Mr_i" a unui punct fix (LV) prin unirea a trei puncte observate intr-un interval de timp de ploting:

- punctul initial "A_o (LV)"; punctul intermediar si final "A"; aceste puncte sunt determinate pe planseta de manevra prin cele trei relevmente si distante masurate pe ecranul radar la punctul fix cunoscut, in intervalul de ploting. Acest "timp de ploting" este de obicei mai mare la observarea "tintelor" miscatoare (navelor).

Pe planseta de manevra, punctele fixe se noteaza cu literele din alfabet la care se adauga LV (LIGHT VESSEL NAVA FAR); exemplu A-LV; B-LV, etc.

Din centrul plansetei se duce o perpendiculara pe Mr_i obtinand punctul A₁ - punct aflat la distanta minima (CPA) de trecerea navei proprii fata de punctul fix.

OA₁ - distanta minima

Timpul la distanta minima (TCPA) se determina masurand distanta AA₁, in functie de segmentul timpului de ploting, iar ora la distanta minima se calculeaza astfel: se adauga timpul (minutele) obtinute mai sus 1a ora punctului final de observatie (A).

figura 6.1.

4. Se construieste triunghiul distantelor, denumit si triunghiul curentului: A_o(LV) - W - A astfel:

. se duce din A_o o paralela la D_a si in sens invers;

. se stabileste pe aceasta paralela punctul W aflat la o distanta de A_o egala cu spatiul parcurs de nava proprie in timpul de ploting;

. se uneste punctul A cu W obtinandu-se "triunghiul curentului" (A_oWA).

5. Se duce o paralela la dreapta AW prin centrul plansetei (in sensul A.W) si se citeste pe cercul azimutal directia curentului - drumul curentului - D_c.

6. Se masoara latura AW, se raporteaza la TP (timpul de ploting) si se obtine viteza curentului (V_c).

7. Se duce o paralela la Mr_i prin centrul plansetei, in sens invers si se citeste pe cercul azimutal drumul deasupra fundului al navei proprii (D_f).

8. Se masoara latura A_oA - se raporteaza la timpul de ploting (TP) si se obtine viteza reala a navei proprii (V_f).

9. Se calculeaza diferenta dintre D_a si D_f si se obtine "deriva navei" (der), care are semnul (+) pentru tribord sau (-) pentru babord.

Observatie:

Prin aceasta metoda, deriva navei, determinata, este o deriva totala, deoarece observatiile radar luate la un punct fix sunt afectate de curentul marin si de actiunea vantului asupra navei Deci, deriva navei - totala - este compusa din deriva de curent si deriva de vant. La fel si drumul deasupra fundului si viteza reala sunt elemente de miscare rezultante dintre actiunea curentului si a vantului asupra navei. De fapt, aceste elemente il intereseaza pe navigator, deoarece pe harta de navigatie se traseaza drumul real - deasupra fundului, si estima navei tine cont de viteza reala - rezultanta (curent - vant).

5.2. Determinarea elementelor curentului si a schimbarii de drum pentru trecerea la o anumita distanta fata de un punct fix. Determinarea noilor elemente de miscare ale navei proprii pe drumul deasupra fundului.

Dupa ce s-a determinat miscarea relativa initiala (Mr_i) a punctului fix se calculeaza si distanta minima de trecere. Daca aceasta distanta nu este acceptata ca distanta de siguranta, se va schimba de drum pentru trecerea la distanta minima (de siguranta dorita). In acest sens se va determina pe Mr_i punctul de incepere a manevrei si din el se va trasa "noua miscare relativa" (nMR) a punctului fix, care este deci si inversul "noului drum deasupra fundului" al navei proprii, pentru trecerea la distanta minima dorita.

Noua miscare relativa a punctului fix, va determina un alt "drum prin apa" al navei proprii, acesta fiind drumul pe care trebuie sa-l tina nava proprie (la girocompas) pentru a trece Ia distanta dorita fata de punctul fix.

Lucrul pe planseta de manevra: (figura 6.2.)

1. Se traseaza drumul prin apa a1 navei proprii (D_a)

2. Se trec punctele observate pe ecranul radar:

. punctul initial: A_o(LV);

. punctul intermediar;

. punctul final A.

Puncte observate in intervalul de timp (TP). Unirea acestor puncte determina miscarea relativa initiala (Mr_i).

Se determina distanta minima de trecere CPA.

4. Se construieste triunghiul curentului A_oWA din care se calculeaza directia si viteza curentului (D_c, V_c).

Se stabileste punctul A₁ pe Mr_i in functie de timpul alocat pentru calcule de manevra sau punctul A₁ este determinat in functie de distanta pana la punctul fix.

Din acest punct se duce o tangenta la cercul distantei de trecere dorita (nCPA), aceasta tangenta dusa reprezinta noua miscare relativa a punctului fix:

(nMR).

6. Se duce o paralela la "nMR" prin punctul "A". Din punctul "W" se descrie un arc de cerc cu raza egala cu WA pana unde intalneste paralela dusa prin A in punctul A'_o, formandu-se "triunghiul de schimbare de drum": A'_oWA, in care:

. WA'_o este noul drum prin apa al navei proprii: nD_a;

. A'_oA este noul segment relativ al TP pe nMR;

7. Se duce o paralela la WA'_o prin centrul plansetei, citindu-se pe cercul azimutal "noul drum prin apa" (nD_a).

8. Se duce o paralela la nMR prin centrul plansetei in sens invers si se citeste pe cercul azimutal noul drum deasupra fundului (nD_f).

9. Se masoara distanta A'_oA, se raporteaza la timpul de ploting, si se obtine "noua viteza reala" deasupra fundului.

10. Se calculeaza noua deriva a navei prin diferenta dintre nD_f si nD_a.

6.1.

6.Table pentru rezolvarea problemelor de navigatie in curenti

In scopul eliminarii calculului (care este destul de greoi) si a rezolvarii mai rapide a problemelor de navigatie in curenti, s-au intocmit tablele 32 din Tablele Nautice MT-53, a caror descriere si intrebuintare o dam mai jos.

a)      Tabla 32.a - este calculata pe baza formulei:

obtinuta pe baza formulei:

Din aceasta tabla se obtine valoarea derivei de curent cu ajutorul urmatoarelor argumente:

- argumentul orizontal, raportul dat intre valorile 0,00 si 0,50 din 0,05 in 0,05 si intre valorile 0,5O si 1 din 0,l in 0,l.

- argumentul vertical, unghiul prova al curentului (q_c), dat din 10 in 10 , de la 0 la 180

Tabla se foloseste la rezolvarea primei probleme principale, pentru determinarea drumului deasupra fundului in functie de drumul adevarat cunoscut si deriva de curent obtinuta din tabla:

D_f = D_a + β

In tablele 32, D_f este notat cu C_c.

b) Tabla 32.b - este calculata pe baza formulei:

rezultata prin transformarea formulei:

sin β = m ^. sin p.

Din aceasta tabla se obtine valoarea derivei de curent, cu ajutorul argumentelor:

. argumentul orizontal dat de tabla 32.a;

. argumentul vertical p, dat din 10 in 10 , in coloana din stanga pentru valorile de la 0 la 90 si in coloana din dreapta pentru valorile de la 90 la 180

Tabla se foloseste la rezolvarea problemei a doua pentru determinarea drumului adevarat in functie de drumul deasupra fundului cunoscut si deriva de curent scoasa din tabla:

D_a D_f - β

In tabla 32.b, din Tablele Nautice MT-53, editate in l deriva de curent poarta denumirea de corectie pentru curent si se considera cu semn schimbat:

. pozitiva pentru deriva la stanga

. negativa pentru deriva la dreapta

Formula de convertire devine in acest caz:

D_a = D_f + β

in care corectia de curent intra cu semnul indicat mai sus.

Totusi, pentru a nu se produce confuzii in schimbarea semnelor de la deriva de curent Ia corectia de curent, recomandam sa se foloseasca regula generala a semnului derivei de curent si formulele de convertire, enuntate anterior, atat la rezolvarea primei probleme, cat si la cea de a doua problema principala.

c) Tabla 32.c - este calculata pe baza formulei:

si se foloseste pentru determinarea coeficientului de viteza (k) la rezolvarea ambelor probleme de navigatie in curenti.

Argumentele de intrare in tabla sunt:

. argumentul orizontal, raportul , de la 0,00 la 1,00 din 0,l in 0,1;

. argumentul vertical q_c = p + , de la 0 la 180 , din 10 in 10

La rezolvarea primei probleme, cand se cunoaste drumul adevarat si unghiul prova al curentului, se intra in tabla direct cu acest element (q_o), ca argument vertical.

La rezolvarea problemei a doua, cand se cunoaste drumul deasupra fundului si unghiul p, se calculeaza initial deriva de curent cu tabla 32.b., apoi se intra in tabla 32.c. cu valoarea q_c = p + β, ca argument vertical.

Coeficientul de viteza (k), obtinut cu tabla 32.c., se foloseste, deasemenea, la rezolvarea problemei a treia, pentru calculul vitezei dupa loch.

7. Manevra de ancoraj in zone de curenti.

Manevra de ancoraj se executa in trei etape distincte:

1. Aducerea navei in punctul de ancoraj si prezentarea cu prova in curent sau vant;

2. Fundarisirea ancorei;

Filarea lantului;

Prezentarea navei la punctul de ancoraj, potrivit experientei si practicii marinaresti, trebuie sa se faca cu prova in curent sau in vant, iar daca exista si curent si vant, sa se orienteze cu prova pe rezultanta acestora.

Aceasta impune ca punctul de aterizare pe punctul de ancoraj sa fie ales astfel incat nava sa primeasca curentul (curentul) din prova. Dar acest lucru nu este posibil intotdeauna. Nava poate fi obligata sa ia un drum de aterizare care nu tine cont de directia curentului ci de orientarea liniilor de ancoraj in rada. De aici rezulta doua situatii principale si anume:

. situatia cand nava isi poate alege drumul de aterizare la punctul de ancoraj cu prova in curent;

. situatia cand nava trebuie sa-si prezinte prova in curent dupa ce a ajuns la punctul de ancoraj.

In primul caz manevra se executa foarte simplu. Nava se apropie de punct cu viteza foarte mica si stopeaza masinile in asa fel, incat sa ajunga in punctul de ancoraj (sau chiar sa-l depaseasca putin prin inertie).

Oprirea navei se executa punand masina inapoi incet, in functie de viteza cu care nava depaseste prin inertie punctul de ancoraj si de viteza curentului in situatia in care se executa manevra.

In al doilea caz, cand drumul de aterizare la punctul de ancoraj nu poate fi ales cu prova in curent ci este un drum obligat, nava trebuie sa se intoarca cu prova in curent dupa ce a ajuns pe punct. De exemplu, nava trebuie sa ocupe o anumita pozitie pe o linie de ancoraj, se va indrepta catre locul indicat trecand prin prova navelor deja ancorate pe linia respectiva. In momentul cand depaseste prova ultimei nave ancorate incepe intoarcerea din carma, manevrand in asa fel incat sa ajunga in punctul de ancoraj cu prova in curent si fara viteza inainte.

Se poate intampla ca in anumite situatii - curent din pupa, spatiu de manevra limitat - nava sa fie obligata sa ancoreze avand viteza inainte. In aceste caz, nava trebuie sa ia un drum de aterizare care sa treaca travers de punctul de ancoraj. Apropierea se executa cu masina foarte incet inainte, iar cand a mai ramas de parcurs aproximativ un cablu se pune carma in bordul in care se afla punctul de ancoraj si se manevreaza din masina astfel incat sa se aduca prova in punctul in care se da "funda ancora". In continuare, odata cu filarea lantului, nava ia pozitia normala impinsa de curent.

8. Ambosarea

Ambosarea este o manevra de ancoraj prin care o nava se mentine la un cap dat, contra actiunii curentului (vantului).

Ambosarea se poate executa in doua moduri: fundarisind o ancora la prova si una la pupa sau dand o sarma spring de la pupa la ancora deja fundarisita.

Manevra pentru andosarea navei cu doua ancore se executa de regula in modul urmator: nava vine catre locul de ancoraj pe un drum aproape perpendicular pe directia curentului si ancoreaza mai intai cu prova, fundarisind ancora din curent. Dupa aceasta se deplaseaza usor inapoi filand lantul pana ajunge in locul stabilit fundarisirii ancorei pupa. In continuare se vireaza lantul ancorei prova si se fileaza parama ancorotului pana se ajunge in pozitia dorita.

In cazul in care nava este deja ancorata, ancorotul poate fi dus la locul de fundarisire cu ajutorul unei salupe.

Ambosarea navei cu spring se face dand o parama de la pupa care se leaga de inelul ancorei. Parama spring este tinuta in afara bordului, de atarnatori in dublin, pe tot timpul cat se fileaza lantul si springul. Dupa ce nava a ancorat se vireaza springul pana cand nava ia pozitia dorita. Daca nava este deja ancorata si trebuie ambosata, se vireaza 2 - 3 chei de lant, se leaga sarma data spring la pupa, dupa care se fileaza din nou lantul.

9. Acostarea la fluviu

Tinand cont ca navele maritime pot transporta marfuri pana in porturi aflate pe malurile unor fluvii la distante mai mici sau mai mari de gura de varsare a acestora si ca in acest caz sunt nevoite sa parcurga o distanta navigand in conditii mai deosebite, o influenta foarte mare asupra manevrei avand-o curentul, consider necesara introducerea acestui subcapitol.

Orice nava care naviga pe fluviu guverneaza bine cu prova si mai greu cu pupa in curent. Efectul carmei, la o nava care merge in aval, se simte numai atunci cand nava are o viteza mai mare decat viteza curentului.

Acostarea navelor maritime la fluviu este considerata o problema dificila, dar daca se apreciaza just actiunea curentului si se foloseste efectul acestuia in interesul manevrei, acostarea devine mai simpla deoarece nava fiind cu prova in curent se opreste mai usor si ceea ce este mai important - raspunde la carma si cand este stopata.

Navele maritime acosteaza la fluviu numai cu bordul la cheu, la ponton sau la bordul altei nave. In acest caz deosebim doua procedee principale de manevra:

9.1. Acostarea navei fara fundarisirea ancorei.

Manevra de acostare cand se naviga in amonte este mai usoara. In momentul apropierii de cheu trebuie evitat ca nava sa fie izbita de catre curent, folosindu-se din timp carma si eventual masina. Nava se apropie de cheu pe un drum aproximativ paralel si la o distanta aleasa in functie da marimea navei si latimea canalului.

Figura 10.

figura 10.1.

In cazul in care nava vine la acostare si naviga in aval, ea trebuie sa depaseasca cheiul si sa faca rondoul pentru a intoarce cu prova in curent. Dupa ce s-a terminat rondoul, nava va fi indreptata spre ponton si condusa la acostare in aceleasi conditii ca si in cazul in care ar fi navigat in amonte.

9.2. Acostarea cu bordul, cu fundarisirea ancorei

Acostarea cu fundarisirea ancorei prezinta avantaj atat la venire (tine nava pe loc pana se da legatura la prova), cat si la plecare (scoate prova in afara). Aceasta manevra este caracteristica navelor mari.

Manevra se executa intotdeauna cu prova in curent. Nava care acosteaza se apropie de cheu navigand impotriva curentului, pe un drum aproximativ paralel si la o distanta de acesta de 30 - 40 m (distanta in functie de marimea navei si de latimea canalului navigabil).

In dreptul cheului se stopeaza masina si se lasa nava sa inainteze prin inertie cam o jumatate din lungimea sa, mai in amonte de locul de acostare. In aceasta pozitie nava trebuie sa fie gata de ancorat cu ancora dinspre larg, dar nu se da "funda ancora" pana cand nava nu incepe sa vina in aval datorita actiunii curentului.

Dupa ancoraj se manevreaza nava din carma si masina pana se apropie de ponton la o distanta convenabila pentru darea legaturilor. Si in acest caz prima legatura se da parama prova si apoi parama pupa, springul pupa si apoi springul prova.

figura 10.2

Pe masura ce nava se apropie de cheu se fileaza lantul si se tine cand este nevoie. In momentul cand s-au dat toate paramele la mal si legaturile au fost definitivate se intinde lantul ancorei, care in final trebuie sa se gaseasca intr-o pozitie care sa formeze un unghi de aproximativ cu axul navei.

In cazul cand nava naviga in aval, ea trebuie sa execute rondoul si dupa ce a intors cu prova in curent sa execute manevra de acostare ca orice nava care naviga in amonte.

10. Manevra de plecare la fluviu

Curentul simplifica in mare masura manevra de plecare. Daca la mare majoritatea manevrelor de plecare se executa cu pupa, deoarece nu exista nici o forta capabila sa dezlipeasca prova de cheu (fara a face apel la remorcher), la fluviu cea mai simpla manevra o constituie plecarea cu prova.

Nava, acostata cu prova in curent, reduce paramele lasand numai springul pupa si pune carma in bordul dinspre larg. Fortele care actioneaza asupra navei - in aceasta situatie curentul la prova si rezistenta carmei la pupa - dau nastere unui cuplu de intoarcere, care incepe sa deschida prova, indepartand-o de cheu. In momentul cand se apreciaza ca nava a deschis suficient pentru a putea pleca in directia dorita - amonte sau aval - se pune masina inainte si se da mola springului de la pupa. Nava se departeaza imediat de ponton. Avand pupa libera, se continua intoarcerea din masini si incepe deplasarea in amonte (figura 11.1.) sau se continua intoarcerea din masini pana se ajunge cu pupa in curent, pentru a continua drumul in aval. (figura 11.2.).

11.1 si 11.2.

Daca nava acostata la ponton este ancorata, plecarea devine si mai simpla. Manevra incepe cu molarea paramelor. In momentul cand incepe virarea ancorei se pune carma in bordul dinspre mal. Pe masura ce se vireaza lantul ancorei, nava se desprinde cu prova de cheu urmand directia in care intinde lantul. In acelasi timp, pupa impinsa de curent se departeaza si ea de cheu. Si astfel prin simplia virare a ancorei nava se desprinde de cheu, iar in momentul cand ancora va fi la post nu ramane decat sa se puna masina inainte si sa se porneasca in amonte. (figura 11.)

figura 11.3

In cazul cand nava ancorata trebuie sa plece in aval, dupa ce s-a virat ancora, intoarce cu ajutorul masinii sau urca putin mai sus si face rondoul intr-un loc unde latimea fluviului permite acest lucru.

Cea mai interesanta manevra de plecare de la fluviu o constituie plecarea in aval, cu intoarcere pe pupa. Aceasta manevra o executa de regula navele mari, a caror lungime depaseste jumatate din latimea canalului.

Manevra incepe cu reducerea paramelor, oprindu-se numai springul pupa, care in acest caz trebuie sa fie o parama de remorca foarte rezistenta. Dupa se s-au molat paramele de la prova, se pune carma in bordul dinspre larg si incepe virarea ancorei. Imediat ce se intinde lantul, prova navei se desprinde de ponton si urmeaza directia lantului, avand tendinta de a pleca inainte. Intrucat la aceasta manevra springul pupa trebuie sa fie tot timpul intins, se pune masina inapoi incet. Masina trebuie sa mearga atat de tare inapoi, incat sa nu permita lantului ancorei sa traga nava inainte pe timpul virarii, dar in acelasi timp atat de incet incat sa nu derapeze ancora si nava sa capete viteza inapoi si sa se puna pe uscat

Dupa ce ancora a fost ridicata la post se mai tine springul foarte putin timp, atat cat este necesar ca prova impinsa de curent sa initieze intoarcerea. Cand nava a ajuns in pozitie aproape perpendiculara pe linia cheului se da mola springului pupa si se pune inainte masina si carma in bordul de sub curent. Nava incepe sa se deplaseze usor inainte si continua sa se intoarca energic deoarece asupra sa actioneaza atat forta generata de orientarea carmei intr-un bord, cat si forta momentului de intoarcere generat de faptul ca, curentul apei preseaza mult mai puternic la prova (aflata in centrul canalului) decat la pupa (aflata langa mal, unde curentul este foarte slab).