Definiţie

Calităţile unei nave care-i permit să se deplaseze pe mare şi să guverneze în direcţia dorită se numesc calităţi evolutive sau elemente de manevră.

Calităţile manevriere sau evolutive ale navelor sunt următoarele: viteza navei, inerţia, giraţia şi stabilitatea de drum.

Calităţile evolutive ale unei nave depind de o serie de factori constructivi specifici, cum ar fi lungimea (engl. lenght), lăţimea (engl. beam), pescajul (engl. draft), deplasamentul (engl. displacement), tipul şi puterea maşinilor, numărul şi pasul (engl. pitch) elicelor (engl. propellers, screws), tipul de cârmă (engl. rudder).

Viteza navei

Viteza navei reprezintă spaţiul parcurs în unitatea de timp şi, de regulă, se exprimă în noduri. În funcţie de numărul de rotaţii al maşinilor, de forţarea acestora şi de consumul de combustibil, viteza se clasifică în viteză maximă, toată viteza, viteză economică şi viteză minimă.

Viteza maximă reprezintă cea mai mare viteză pe care o poate dezvolta o navă forţând maşinile principale şi auxiliare la capacitatea completă. De obicei, viteza maximă se foloseşte pentru perioade scurte de timp şi numai în cazuri excepţionale. Viteza maximă a unei formaţii se consideră 0,9 din viteza maximă a navei cu viteza cea mai mică.

Mai jos, teste de viteză cu LCS 1 USS „Fredoom” şi cu Gowind 2500.

https://www.youtube.com/watch?v=Q98yrPKxmig

Toată viteza reprezintă viteza pe care o poate dezvolta o navă militară folosind întreaga putere a maşinilor principale şi auxiliare, cu toată tehnica de la bord în funcţiune la parametrii nominali. Toată viteza unei formaţii se stabileşte în funcţie de viteza navei cu cea mai mică viteză.

Viteza economică de luptă reprezintă viteza pe care o poate dezvolta o navă militară cu un consum minim de combustibil pe mila parcursă, în cazul în care la bord funcţionează tot armamentul şi tehnica de luptă, iar maşinile principale sunt pregătite să dezvolte toată viteza.

Viteza minimă reprezintă cea mai mică viteză la care nava îşi păstrează capacitatea de a guverna. Viteza minimă a unei formaţii se consideră viteza navei cu cea mai mare viteză minimă din formaţie.

Viteza navei determină mărimea şi caracterul unor elemente de ordin tactic, cum sunt autonomia şi raza de acţiune, unde autonomia semnifică distanţa pe care o poate parcurge o navă cu o anumită viteză consumându-şi întreaga cantitate de combustibil.

Inerţia

Reprezintă capacitatea navei de a-şi continua deplasarea corespunzător regimului iniţial de marş al maşinilor după schimbarea acestui regim şi se caracterizează prin două elemente:

1. Distanţa parcursă de navă prin inerţie;
2. Timpul cât continuă mişcarea.

Elementele inerţiei sunt determinate pentru două situaţii:

1. Distanţa parcursă şi intervalul de timp din momentul stopării motorului şi până la oprirea definitivă a navei (engl. stopping test);
2. Distanţa parcursă şi timpul necesar opririi navei din momentul inversării regimului de marş al navei de la marş înainte la marş înapoi (engl. crash stop).

Mai jos, teste pe mare (engl. sea trials) cu USS „Zumwalt”, inclusiv ceea ce pare a fi un test al inerţiei navei. Mai departe, un stopping test cu o vedetă rapidă a pompierilor dar şi cu un petrolier.

Atât viteza cât şi inerţia navei trebuie coroborate cu rezistenţa la înaintare. Orice navă în deplasarea sa într-un mediu fluid întâmpină o forţă din partea acestuia, numită rezistenţa la înaintare. Evident, mişcarea navei în acest mediu necesită un consum de energie care trebuie furnizată de o instalaţie de propulsie.[1] Componentele rezistenţei la înaintare sunt următoarele:

1. Rezistenţa de frecare, fiind vorba de frecarea dintre particulele de fluid şi corpul navei;
2. Rezistenţa de val care se datorează surplusului de energie ce trebuie consumat pentru a forma şi întreţine sistemul de valuri ce iau naştere la deplasarea navei.
3. Rezistenţa la vârtejuri, care se naşte din cauza influenţei vîscozităţii lichidului asupra distribuţiei presiunilor hidrodinamice de-a lungul corpului navei;
4. Rezistenţa apendicilor, care reprezintă rezistenţa aşa-numitelor proeminenţe ale navei: cârmele, chilele de ruliu, axele elicelor;
5. Rezistenţa aerului, reprezentată de rezistenţa opusă de aer la înaintarea navei cu o viteză dată.

O măsură de reducere a rezistenţei la înaintare o constituie prova cu bulb (engl. bulbous bow) la navele mari sau elicea pliabilă (engl. folding propeller) la veliere.

Giraţia navei

Giraţia (engl. yaw) navei reprezintă capacitatea acesteia de a-şi schimba direcţia de deplasare sub influenţa cârmei, a maşinilor sau a efectului combinat al acestora. Curba descrisă de centrul de greutate al navei care schimbă de drum din momentul în care s-a pus cârma şi până la venirea la noul drum se numeşte curbă de giraţie.

Atunci când o navă efectuează o giraţie completă apar două fenomene: cel de derivă şi cel de înclinare (bandare).

Puteţi lesne observa fenomenul de derivă (engl. drift) şi bandare (engl. heel) în cele două clipuri de mai jos.

https://www.youtube.com/watch?v=UkI1eVPjbMA

https://www.youtube.com/watch?v=ZDKuOK1xXZk

Mai jos se poate întrezări o giraţie completă efectuată de o FREMM, „Normandie”, dar care nu pare a fi făcută cu toată viteza.

Elementele principale ale curbei de giraţie sunt diametrul cercului de giraţie, timpul sau durata giraţiei, unghiul de derivaţie şi unghiul de înclinare (bandare) al navei. Toate aceste elemente sunt caracteristice fiecărei nave şi depind de raportul dintre lungimea şi lăţimea navei, de viteză şi de unghiul de cârmă. Datele evolutive ale fiecărei nave sunt determinate anual de fiecare comandant care trebuie să ţină cont de valoarea acestora pe durata executării manevrelor.

 

Multe nave moderne beneficiază de ajutorul unor elice de manevră localizate în prova şi denumite în engleză bow thruster. Acest sistem este utilizat de obicei în cazul manevrelor de acostare în spaţii mici.

Manevrabilitate la superlativ în cazul LCS 2, USS „Independence”. Eu zic că merită să pierdeţi 15 minute din viaţă pentru a viziona clipul de mai jos.

https://www.youtube.com/watch?v=S2l1aRcPOyk

Stabilitatea de drum

Reprezintă proprietatea navei de a-şi menţine direcţia de deplasare neschimbată atunci când cârma este în axul longitudinal al navei.

Stabilitatea de drum şi giraţia sunt două calităţi diametral opuse ale navei: o navă care are o bună stabilitate de drum girează mai greu şi invers.

Stabilitatea de drum este influenţată de direcţia curentului şi a vântului în raport cu direcţia de deplasare a navei. Nava care în timpul mersului, cu cârma în axul longitudinal al navei are tendinţa de a veni cu prova în vânt se numeşte navă ardentă, cea care are tendinţa de a veni cu pupa în vânt se numeşte navă moale.

Teste cu Sigma 10513:

Giraţia şi stabilitatea de drum ale navei trebuie de asemenea coroborate cu guvernarea navei care reprezintă capacitatea navei de a se menţine pe o direcţie de înaintare sau de a-şi schimba direcţia la comandă. Guvernarea navei se asigură printr-un sistem în care dispozitivul principal este cârma – în esenţă o aripă de dimensiuni limitate amplasată la pupa navei, rareori şi în prova. Rotirea cârmei într-un anumit unghi (rareori mai mult de 35^o) spre un bord sau celălalt determină schimbarea direcţiei navei.[2]

Fără a intra în prea multe detalii, un indiciu asupra vitezei şi manevrabilităţii unei nave îl constituie raportul dintre lungime şi lăţime, de obicei de la 4 până la 11, unde valorile mici se iau pentru nave mici, lente şi manevrabile iar valorile mari se iau pentru navele mari şi rapide.

De exemplu, manevra de spirală Dieudonne se utilizează pentru a determina performanţele de stabilitate de drum ale navei. În mod practic, manevra se execută în următorii paşi succesivi:

• nava avansează pe curs drept cu viteză constantă şi se execută manevra de bandare a cârmei într-un bord, cu un unghi prestabilit (de ex. 15^°);
• unghiul de bandare a cârmei se menţine fix, până când viteza de variaţie a unghiului de cap, devine constantă (această valoare se înregistrează);
• în continuare, procedura se repetă pentru valori ale unghiului de bandare a cârmei modificate cu un pas de 5^°, de la valoarea maximă prestabilită într-un bord, la aceeaşi valoare maximă în bordul opus.

Curba de variaţie a vitezei unghiului de cap în funcţie de unghiul de bandare a cârmei, este un indicator al stabilităţii unghiului de drum, aşa cum reiese din figura şi clipul de mai jos.

Astfel, dacă diagrama are o formă liniară (cazul navei A) nava este stabilă la drum. Dacă diagrama formează o buclă de histerezis (cazul navei B) atunci nava este instabilă la drum. Înălţimea şi lăţimea benzii de histerezis sunt măsuri numerice ale gradului de instabilitate la drum (cu cât banda este mai mare, cu atât nava este mai instabilă). De asemenea, şi panta diagramei reprezintă o masură a gradului de stabilitate la drum.

Teste pe mare cu USS „Michael Monsoor” unde puteţi vedea o giraţie (nu a fost filmată integral), teste de stabilitate de drum, testarea inerţiei (evident, nu este redată integral) sau marş înapoi.

În opinia mea, calităţile manevriere sunt un criteriu important cu ajutorul căruia putem evalua o navă militară. Calităţile evolutive ale unei nave militare îşi arată cu adevărat măsura în situaţiile de urgenţă, cum ar fi de exemplu un atac cu torpile.

Nicolae Hariuc

 

Surse bibliografice

[1] „Utilajul şi tehnologia construcţiilor mecanice – nave”, pag. 26-27, Manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a licee industriale şi de matematică-fizică cu profil de mecanică şi şcoli profesionale, Ing. Ecaterina Călina, Ing. Aristiţa Bidoae, Ing. Elena Pătrăuceanu, Ing. Delia Popescu, Ing. Iordan Novac, Editura Didactică şi Pedagogică – Bucureşti, 1987

[2] „Utilajul şi tehnologia construcţiilor mecanice – nave”, pag. 28, Manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a licee industriale şi de matematică-fizică cu profil de mecanică şi şcoli profesionale, Ing. Ecaterina Călina, Ing. Aristiţa Bidoae, Ing. Elena Pătrăuceanu, Ing. Delia Popescu, Ing. Iordan Novac, Editura Didactică şi Pedagogică – Bucureşti, 1987

Alte surse:

https://www.marineinsight.com/naval-architecture/understanding-different-types-of-manoeuvres-of-a-vessel-2/

http://www.creeaza.com/afaceri/transporturi/navigatie/Caracteristicile-manevrelor-st867.php