Manevrabilitatea Si Guvernarea Navei - D.obreja L.crudu S.pacuraru

  • View
    223

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Manevrabilitatea Si Guvernarea Navei - D.obreja L.crudu S.pacuraru

  • 7/30/2019 Manevrabilitatea Si Guvernarea Navei - D.obreja L.crudu S.pacuraru

    1/219

  • 7/30/2019 Manevrabilitatea Si Guvernarea Navei - D.obreja L.crudu S.pacuraru

    2/219

    DAN OBREJA LIVIU CRUDU SNDIA PCURARU________________________________________________________________

    MANEVRABILITATEA NAVEI

    Familiilor noastre dragi, cu toat recunotina,pentru susinerea necontenit a strdaniilornoastre tiinifice!

  • 7/30/2019 Manevrabilitatea Si Guvernarea Navei - D.obreja L.crudu S.pacuraru

    3/219

    SHIP MANOEUVERING

    The present book is a tentative in identifying the main modules related to shipsmanoeuvrability, helping in understanding the way to approach the matter in focus

    both, theoretically and experimentally. To this purpose, as a first step, the generalmathematic model is presented, followed by some considerations regarding theestimations of the hydrodynamic derivatives and practical solutions as ships responsedue to exciting hydrodynamic forces and moments. A special chapter is dedicated to

    the experimental evaluation of the hydrodynamic derivatives and the way to use theresults in a hybrid (theoretic and experimental) model. In order to be able to evaluateships manoeuvrability qualities, the so called standard manoeuvres are presented. Theinfluences of the environmental and navigation restrictions are also briefly explained.A special care is dedicated to the design aspects of passive and active control surfaces,giving practical examples.

  • 7/30/2019 Manevrabilitatea Si Guvernarea Navei - D.obreja L.crudu S.pacuraru

    4/219

    Copyright Editura Didactici Pedagogic BucuretiToate drepturile asupra acestei ediii sunt rezervate editurii.

    EDITURA DIDACTICI PEDAGOGIC, BUCURETIStr. Spiru Haret, Nr. 12, Sector 1,Bucureti, Cod 70738Tel./Fax: 021-313 34 70, 021-314 70 73, 021-315 73 98, 021-315 38 20E-mail: [email protected], [email protected]

    Referent tiinific:

    Prof. univ. dr. ing. Adrian LunguDecanul Facultii de NaveUniversitatea Dunrea de Jos din Galai

    Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale a RomnieiOBREJA, DAN

    Manevrabilitatea navei/Dan Obreja, Liviu Crudu, Sndia Pcuraru.-Bucureti: Editura Didactici Pedagogic, 2008

    ISBN :I Crudu, Liviu

    II Pcuraru, Sndia

    Tiparul executat laGalati University PressStr. Domnesac, nr. 47

    Tehnoredactare: Lucreia Ftu, Universitatea Dunrea de Jos din Galai

    Coperta 1: Sistem e-learning de manevrabilitateCoperta 2: sursa www.fluent.com

    ISBN .....................................

  • 7/30/2019 Manevrabilitatea Si Guvernarea Navei - D.obreja L.crudu S.pacuraru

    5/219

    PREFA

    n ansamblul calitilor hidrodinamice ale unei nave, performanele demanevrabilitate sunt definite, n general, prin capacitatea acesteia de a rspundeeficient, att n timp ct i ca traiectorie la manevrele de schimbare a cursului,

    precumi prin capacitatea de meninere a direciei de navigaie. Preponderena uneiadintre performanele menionate este legat de tipul i destinaia navei, fiind nsnecesari evaluarea influenei factorilor de mediu (val, vnti cureni marini).

    Plecnd de la aceste consideraii, n carte sunt prezentate principalele modulelegate de definirea si analiza performanelor de manevrabilitate ale navei, att din

    punct de vedere teoretic ct i din punct de vedere experimental. Necesitatea

    abordrii experimentale este justificat pe de o parte de complexitatea modelelormatematice i implicit a rezolvrii acestora, rezultatele unor modele teoreticesimplificate neavnd un grad suficient de generalitate, utilizarea lor fiind limitat.Pe de alt parte, existena facilitilor experimentale permite evaluarea calitilor demanevrabilitate prin efectuarea unor teste standard, genernd n plus avantajul

    folosirii unor modele hibride (teoretico-experimentale) prin utilizarea valorilorcoeficienilor hidrodinamici determinai pe cale experimental.

    Experiena acumulat ca urmare a preocuprilor de peste 20 de ani n acestdomeniu a constituit principala motivaie n redactarea prezentei lucrri. n literaturade profil n limba romna, n mod tradiional, problematica legat de studiulmanevrabilitii navei s-a constituit ntr-un capitol al domeniului mai larg al

    dinamicii navei, prezenta carte fiind o prim

    tentativ

    de tratare distinct

    a acestuicapitol al hidrodinamicii navale. F a avea pretenia unei tratri exhaustive, cartease constituie mai degrab ntr-un material care s permit iniierea n acestspecialitate complex, cu implicaii majore n proiectarea navei i n realizarea unorindici superiori ai performanei navelor. De altfel, la livrarea navei, n cadrul

    probelor de mare, evaluarea calitilor de manevrabilitate, prognozate pe parcursuldezvoltrii proiectrii, constituie un capitol distinct obligatoriu.

    Prin structura ei, cartea se adreseaz n principal studenilor de la Facultatea deNave care parcurg aceast disciplin n cadrul programului de licen, precum istudenilor care ii desvresc pregtirea profesional n cadrul cursurilor demasterat, cu sperana c problematica tratat n manier sintetic le va capta ateniai va constitui un imbold pentru aprofundarea fenomenelor fizice complexe care

    nsoesc curgerea n jurul unei carene aflat n micare pe o traiectorie curbilinie.Sperm deopotriv c prezenta lucrare i va dovedi utilitatea i pentru specialitii dinindustria construciilor navale din Romnia.

  • 7/30/2019 Manevrabilitatea Si Guvernarea Navei - D.obreja L.crudu S.pacuraru

    6/219

    Apariia cii nu ar fi fost posibil f suportul tiinific i financiar asiguratprin grantul CNCSIS tip A, cod 670/2007, intitulat Cercetri fundamentale asupramanevrabilitii navelor, pentru evaluarea riscului i creterea securitii ntransporturile navale. Sistem educaional integrat pentru simularea manevrelornavei.

    Adresm cele mai sincere mulumiri d-lui prof.dr.ing. Adrian Lungu, decanulFacultii de Nave de la Universitatea Dunrea de Jos din Galai, cruia i suntemrecunosctori pentru sugestiile i comentariile critice efectuate n calitate de referenttiinific.

    n ncheiere, dorim s aducem un nalt omagiu memoriei regretatului nostruprof.dr.ing. Ion Bidoae, personalitate distinct a nvmntului superior navalromnesc, care ne-a insuflat pasiunea pentru domeniul hidrodinamicii navale, att

    prin cursurile sale extrem de riguroase, ct i cu ocazia orelor de cercetareexperimental pe care le-am respirat cu nesa n laboratoarele de hidrodinamicnaval, ncercnd s descifrm mecanismele fizice care guverneaz performanelenavei.

    August2008 Autorii

  • 7/30/2019 Manevrabilitatea Si Guvernarea Navei - D.obreja L.crudu S.pacuraru

    7/219

    C U P R I N S

    Capitolul 1. Consideraii generale .................................................................................. 9Capitolul 2. Modelarea matematic a manevrabilitii navei ..................................... 12

    2.1. Modelul Abkowitz .......................................................................................... 122.1.1. Ecuaiile mirii corpului cu ase grade de libertate ............................. 12

    2.1.2. Fore i momente hidrodinamice pe corpul navei .. ................................ 222.1.3. Soluia sistemului ecuaiilor liniare de micare ....................................... 242.1.4. Stabilitatea direcional a navei ................................................................. 252.1.5. Rspunsul navei la aciunea forelori momentelor de control ....... ...... ...... ... 282.1.6. Soluia sistemului ecuaiilor neliniare de micare ........................................ 32

    2.2. Prognoza teoretic a derivatelor hidrodinamice ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... 36Capitolul 3. Determinarea experimental a derivatelor hidrodinamice ....................... 40

    3.1. Teste cu P.M.M. ............................................................................................... 403.2. Sisteme cu bra rotitor ......................................................................................... 74

    Capitolul 4. Manevrele standard ale navei....................................................................... 764.1. Giraia navei ..................................................................................................... 774.2. Ieirea din giraie ............................................................................................... 844.3. Testul de zig-zag (Kempf)........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ... 854.4. Manevrele de spiral (Dieudonn i Beck) ............................................................ 914.5. Testele de stop.................................................................................................. 944.6. Manevra om la ap (giraia Williamson) ....................................................... 964.7. Criterii de manevrabilitate ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... 984.8. Metode pentru determinarea performanelor de manevrabilitate ....................... 99

    4.8.1. Prognoze preliminare .............................................................................. 99

    4.8.2. Metode C.F.D. ........................................................................................ 1014.8.3. Metode experimentale pe model la scar ............................................... 1024.8.4. Teste experimentale de manevrabilitate la scar natural ........................ 104

    Capitolul 5. Suprafee pasive de control .......................................................................... 1055.1. Hidrodinamica suprafeelor de control ................................................................. 1055.2. Interaciunea corp - propulsor - crm ................................................................ 1265.3. Verificarea crmei la cavitaie ..