Cursul 1

CONSIDERAŢII GENERALE2013 - 2014

CUPRINS

Capitolul 1. Considera ţii generale

1.1 Conceptele de baz ă ale teoriei navei 1.2 Considera ţii generale privind proiectarea navei1.3 Tipuri de nave moderne

Capitolul 2. Concepte geometrice de baz ă

2.1 Dimensiunile principale ale navei2.2 Coeficien ţii de fine ţe

CUPRINS

Capitolul 3. Flotabilitatea

3.1 Definirea pozi ţiei navei în plutire liber ă3.2 Ecua ţiile de echilibru static pe caren ă dreapt ă3.3 Ecua ţiile de echilibru static pe caren ă înclinat ă3.4 Calculul elementelor flotabilit ăţii pe caren ă dreapt ă3.5 Curbele hidrostatice pe caren ă dreapt ă 3.6 Calculul lementelor flotabilit ăţii pe caren ă înclinat ă

3.6.1 Diagrama Bonjean3.6.2 Diagrama de asiet ă

CUPRINS

Capitolul 4. Stabilitatea ini ţială a navei

4.1 Considera ţii generale4.2 Teorema Euler 4.3 Formulele varia ţiilor elementare ale coordonatelor

centrului de caren ă4.4 Raza metacentric ă4.5 Formulele metacentrice ale stabilit ăţii ini ţiale 4.6 Raza metacentric ă diferen ţială4.7 Efecte adi ţionale asupra stabilit ăţii statice ini ţiale

CUPRINS

Capitolul 5. Stabilitatea navei la unghiuri mari de înclinare

5.1 Stabilitatea static ă la unghiuri mari de înclinare5.2 Stabilitatea dinamic ă la unghiuri mari de înclinare5.3 Diagramele de stabilitate static ă şi dinamic ă5.4 Utilizarea practic ă a diagramelor de stabilitate5.5 Codul stabilit ăţii intacte. Rezolu ţia IMO-A749(18)5.6 Conven ţia interna ţional ă asupra liniilor de înc ărcare5.7 Conven ţia interna ţional ă asupra m ăsur ării tonajului

navelor

CUPRINS

Capitolul 6. Nescufundabilitatea

6.1 Introducere6.2 Calculul stabilit ăţii de avarie

6.2.1 Metoda ambarc ării de greut ăţi6.2.2 Metoda deplasamentului constant

(a excluderii)6.3 Cerin ţele SOLAS privind stabilitatea navelor avariate6.4 Cerin ţele MARPOL privind stabilitatea navelor avariate

Pierre Bouguer (n. 16.02.1698 – d. 15.08.1758) a fost un om de ştiinţă şi un matematician prolific care a avut multe contribuţii importante în diverse domenii. Cu toate acestea, nu a fost niciodată considerat un iluminist al vremii sale şi este foarte puţin cunoscut astăzi. A fost, pe bună dreptate, considerat “părintele arhitecturii navale” mai ales pentru invenţia sa, metacentrul .Acest lucru este foarte puţin cunoscut astăzi chiar şi de către conaţionalii lui francezi!

Importantă este publicarea cărţii Traité dunavire (Tratat despre navă) în 1746 decătre Pierre Bouguer .Apariţia acestei cărţi a fost surprinzătoare,mai ales pentru că Bouguer a fost unmatematician şi astronom francez, nu unconstructor de nave, neavând nici oexperienţa în acest domeniu.El a scris Traité du navire, care a fostprima sinteză coerentă în domeniulArhitecturii Navale în timpul unei misiunigeodezice în Anzii peruvieni pentru amăsura forma pamantului.Cartea nu conţine informaţii practicecum să construieşti o navă, dar explică,pentru prima dată cum să prognozezicaracteristicile şi performanţele naveiînainte de a fi construit ă.

Cartea subliniază faptul că arhitectura navală a fostdezvoltată şi implementată mai ales ca un răspuns lanevoile birocratice ale administraţiilor navale de aexercita un mai mare control asupra constructorilordecât nevoia de optimizare a proceselor ingineresti.Principalele trei elemente ale teoriei navei se referăla:• Manevrabilitatea navei şi teoria navigaţiei;• Rezistenţa la înaintare şi hidrodinamica navei;• Teoria stabilităţii navei.

Una dintre problemele importante se referă la definireanoţiunii de arhitectur ă navală, care în mod frecvent, esteasociată cu definiţia ingineriei.Fie prin utilizarea fundamentelor teoriilor matematice, fie pebaza datelor obţinute empiric, scopul ingineriei estecapacitatea de a prognoza caracteristicile şiperforman ţele unui sistem înainte de a fi construit şieste parte a procesului de creatie tehnologică.Practic, ingineria este condiţionată (presată) de procesul dedezvoltare tehnologică, undeva între formulareaconceptuală şi construcţia propriu-zisă a navei.

Prin urmare, poate fi utilizat următorul set de definiţii:- Tehnologia – reprezintă crearea de unelte şi mijloace în

vederea atingerii unui scop specific;- Ştiin ţa – explicarea teoretică a fenomenelor fizice prin

utilizarea modelelor matematice fundamentale;- Ingineria – aplicarea teoriilor şiinţifice la procesul de

creaţie tehnologică.

Acest concept define şte arhitectura naval ă ca oDisciplin ă inginereasc ă, între concept şifabrica ţie, în procesul de proiectare şiconstruc ţie a navei.

Se pot astfel defini:

- Proiectarea şi construc ţia navei – tehnologia de creare a navei de la concept la fabricaţie;

- Teoria navei – ştiinţa explicării fizice a comportării navei prin utlizarea modelelor matematice fundamentale şi a datelor empirice;

- Arhitectura naval ă – ramură a ingineriei care constă în aplicarea teoriei navei în procesul de proiectare şi construcţie a navei, având ca scop prognozarea caracteristicilor şi performanţelor navei înainte de a fi construită.

Ecuaţiile generale de mişcare ale unui plutitor pot fi scrise, sintetic, pot fi scrise sub forma

( ) ( )tF uCdt

duB

dt

ud AM jjij

jij2

j2

ijij =+++

în care Mij reprezintă matricea maselor, A ij este matricea coeficienţilor hidrodinamici ai masei adiţionale, B ij este matricea coeficienţilor hidrodinamici de amortizare iar Cij este matricea coeficienţilor de redresare.

În general, determinarea comportării unui corp plutitor sub acţiunea forţelor de excitaţie exterioare, Fe, se poate realiza pe baza legii a doua a lui Newton,

)extF

dt

xd(M r&r

=

Rezolvarea acestui sistem de ecuaţii conduce la determinarea amplitudinilor oscilaţiilor corpului considerat ajşi fazele acestora, εj în raport cu valul incident de direcţie χi.

Sistemul de ecua ţii poate fi scris sub form ă matriceal ă

eFCXXBXAM =+++ooo

)(

Problematica abordată de statica navei se referă numai la termenul C din ecuaţiile generale de mişcare. Importanţa acestui coeficient este legată de problemele de stabilitate a navei pentru mişcările “redresabile”.Aplicaţiile de statica navei sunt primele care trebuie realizate în cadrul ciclului de proiectare şi care se regăsesc ca prime elemente in aşanumita “spirală de proiectare”. De altfel, acestea sunt primele documente cerute de către societăţile de clasificare.

Mişcările navei

Mişcările navei

Structural analysis

New shipbuilding technologies and prototype manufacturing

END USERS

Finished productShipyard

Detail design, production and technological

data

Conceptual design

structure

Basic preliminary

design

Basic preliminary

design Detail design, production and technological

data

Shipyard

Conceptual design

structure

Structural analysis

New shipbuilding technologies and prototype manufacturing

END USERS

Finished product

An overview of the general problem

Class design according to Classification Rules

Facilities

ALL ACTIVITIES REQUIRE CONTINUOUS DEVELOPMENT

AND TRAINING

Approved

Class design

Conceptual design

Mathematical model

Full scale sea-trials Ship Hydrodynamics Laboratories

Model manufacturing

Specific software

Validation

Validation

ValidationReal system (Full Scale)

Physical model

Operational support and

training

Design and Engineering

Consultancy and Project

Management

Research and Development

Commercial Marine

Offshore oil and gas

Defence

MAJOR MARKETS

SERVICES

PIETE SI TIPURI DE SERVICII

Principalele elemente care au avut şi au un impactdecisiv asupra dezvolt ării construc ţiilor navale:- Dezvoltarea ştiin ţei şi tehnologiei cu impact asupra

dezvolt ării industriale;- Amplificarea volumului shimburilor de m ărfuri

(comer ţul) şi globalizarea pie ţelor;- Diversificarea accentuat ă a produc ţiei de bunuri şi

servicii;- Dezvoltarea şi modernizarea infrastructurilor portuare;- Creşterea continu ă a nevoilor de materii prime şi

materiale;- Situa ţia geopolitic ă mondial ă;- Evolu ţia conceptelor privind siguran ţa navei şi apari ţia

conceptelor de securitatea navei (dupa evenimentele din 11.09).

Unele implica ţii ale factorilor mentiona ţi:

- Creşterea volumului de marf ă necesar a fi transportat;- Apari ţia de noi destina ţii de transport;- Siguran ţa transportului de marf ă şi pasageri;- Costul transportului pe apa – economicitatea;- Realizarea misiunilor specifice (nave militare).

În general, pentru o nav ă, implica ţiile sunt:- Dimensiuni, forme, tonaj, deadweight;- Siguran ţă şi fiabilitate;- Viteza > Rezisten ţa la înaintare > Variante de propulsie;- Seakeeping > confort la bord > limite de opera ţionabilitate;- Manevrabilitate > capacitate de manevrare, stabilit ate de

drum;- Vibra ţii, zgomote, etc.

Art ă sau ştiin ţă ?

PRODUSUL FINAL, NAVA, TREBUIE S ĂÎNDEPLINEASCĂ CERINŢELE ARMATORULUI

ŢINÂND CONT DE TOATE ASPECTELE PREZENTATE!

ACEASTA ÎNSEMNĂ IMAGINAŢIE, INTUIŢIE, SPIRIT INOVATIV, EXPERIENŢĂ, CUNOSTINŢE TEORETICE ŞI PRACTICE, ÎNŢELEGEREA FENOMENELOR!

TOATE ACESTEA ÎNSEAMN Ă ARTĂ ŞI ŞTIINŢĂ SAU, CUM SPUN FRANCEZII, “ Haute Couture ”!

PESTE 90% DIN COMERŢUL MONDIAL SE REALIZEAZĂ PE APĂ ŞI ESTE ÎNCĂ CEL MAI IEFTIN

MIJLOC DE TRANSPORT!!!

Tipuri de nave

Partile principale ale navei

Planele principale de referint ă

PD – Planul diametral (center plan)PB – Planul de bazăCuplul maestru (amid ship section) BL – linia de bază (base line)WL – planul plutirii (waterline plan)