Introducere

Pentru a înţelege mai bine calităţile nautice ale navei este necesar ca mai întâi să facem o scurtă introducere şi să lămurim câteva dintre particularităţile lor constructive.

Corpul navei, denumit şi cocă cuprinde două părţi: partea imersă, aflată în apă, care se numeşte carenă sau opera vie şi partea emersă, situată deasupra nivelului apei, care se numeşte opera moartă. Carena suportă presiunea apei în toate punctele ei exterioare; rezultanta componentelor verticale ale acestor forţe pentru întreaga suprafaţă a carenei constituie împingerea lui Arhimede ce acţionează de jos în sus, echilibrând greutatea navei în condiţii statice.

Corpul navei este împărţit simetric de planul longitudinal sau diametral. În raport de planul longitudinal al navei, avem prova (partea din faţă), pupa (partea din spate), tribord (partea din dreapta pentru observator ce priveşte în sensul normal de înaintare) şi babord (partea din stânga). Tot raportat la planul longitudinal, principalele elemente de structură ale navei sunt chila, etrava (în prova) şi etamboul (în pupa).

Planul orizontal împarte corpul navei în două părţi, carena sau opera vie şi opera moartă, rezultând astfel planul de plutire. Intersecţia suprafeţei carenei cu planul de plutire formează linia de plutire care, atunci când corespunde pescajului de construcţie stabilit la alegerea dimensiunilor principale ale navei, formează linia de plutire de construcţie – CWL.

Planul vertical transversal, perpendicular pe planul longitudinal şi situat în zona cu lăţime maximă, formează planul secţiunii maestre.

O navă are nu mai puţin de patru tipuri de lungimi: maximă, la linia de plutire – LWL, de calcul şi cea dintre perpendiculare.

Lăţimea navei va fi maximă în zona secţiunii maestre. Un ultim element important este pescajul, care poate fi pescaj de construcţie, pupa sau prova.

Legenda pozei de mai sus este următoarea:

1. Lwl  – lungimea la linia de plutire – este distanţa orizontală între perpendicularele la linia de bază care trec prin punctele de intersecţie ale liniei de plutire cu planul diametral/longitudinal;
2. Lpp – lungimea între perpendiculare – este distanţa orizontală între perpendicularele prova şi pupa;
3. B max – lăţimea maximă – este distanţa masurată între punctele extreme ale corpului în secţiunea maestră, neţinând seama de părţile proeminente ale navei;
4. B – lăţimea de calcul – este lăţimea măsurată în secţiunea maestră la linia de plutire de construcţie;
5. D – înălţimea de construcţie – este distanţa măsurată pe verticală în planul secţiunii maestre de la suprafaţa exterioară a chilei până la intersecţia punţii cu bordajul;
6. T – pescajul – este distanţa măsurată pe verticală de la LB la CL (imaginea de sus), unde LB este linia de bază şi CL este linia de plutire;
7. F – bordul liber – este distanţa măsurată pe verticală între linia dată de intersecţia punţii cu bordajul si CL (linia de plutire).

Definiţie

Prin calităţile nautice înţelegem acele însuşiri ale navei, specifice plutirii pe apă, şi care sunt determinate de interacţiunea navă-mediu înconjurător, şi anume apa în care pluteşte nava.

Calităţile nautice ale oricărei nave sunt : flotabilitatea, stabilitatea, nescufundabilitatea şi soliditatea.

Flotabilitatea

Flotabilitatea reprezintă capacitatea navei de a se menţine în stare de plutire, în condiţiile de încărcare stabilite.

Nava în stare de plutire, ca orice plutitor, este acţionată de un sistem de forţe format din forţele de greutate pe de o parte şi din forţele hidrostatice pe de altă parte. Rezultanta forţelor de greutate determinată prin însumarea greutăţilor tuturor părţilor navei formează greutatea P a navei. Această forţă acţionează pe verticală şi este îndreptată în jos. Punctul de aplicaţie G al greutăţii P a navei se numeşte centrul de greutate al navei.

Rezultanta forţelor hidrostatice, determinată de presiunea apei pe suprafaţa carenei se reduce la o forţă verticală îndreptată în sus şi denumită forţă de plutire sau forţă de flotabilitate sau împingerea lui Arhimede. Împingerea lui Arhimede este aplicată în centrul de greutate al volumului imers, care mai este denumit şi centrul de carenă – C.

Opera moartă asigură navei o rezervă de împingere, denumită şi rezervă de flotabilitate, care-i dă posibilitatea de a pluti chiar dacă apar cauze exterioare care tind să-i modifice starea anterioară de echilibru.

Poziţia navei în raport cu suprafaţa apei poartă numele de asietă. Se spune că o navă are asietă dreaptă (sau normală) atunci când pescajul prova este egal cu pescajul pupa. Dacă o navă rămâne înclinată longitudinal se spune că este aprovată, când pescajul prova este mai mare decat pescajul pupa şi apupată când pescajul prova este mai mic decât pescajul pupa.

Greutatea volumului de apă dislocat de carenă poartă numele de deplasament, cele mai importante două tipuri de deplasament fiind:

1. deplasamentul de plină încărcare care reprezintă greutatea volumului dislocuit de nava complet încărcată gata de plecare cu toate proviziile, rezervele de combustibil, ulei, marfă şi echipaj la bord, şi
2. deplasamentul uşor, corespunzător navei goale, numai cu echipajul la bord.

Diferenţa dintre cele două deplasamente reprezintă capacitatea de încărcare a navei sau deadweight (dw).

Stabilitatea

Stabilitatea reprezintă capacitatea navei de a reveni la poziţia iniţială de echilibru după încetarea cauzelor exterioare care au provocat scoaterea ei din această poziţie.

Nava se poate înclina în jurul unei axe longitudinale, numită înclinare transversală şi în jurul unei axe transversale, numită înclinare longitudinală. Studiul stabilităţii navei se face pentru unghiuri mici şi mari de înclinare.

Capacitatea navei de a reveni din înclinările mici de 10 – 15⁰ în poziţie iniţială reprezintă stabilitatea iniţială. Stabilitatea la unghiuri mari de înclinare reprezintă capacitatea navei de a reveni la poziţia iniţială din înclinări de unghiuri mari.

Înclinarea navei care se produce în jurul axului longitudinal se numeşte bandă sau înclinare transversală, iar mişcarea oscilatorie provocată de înclinările transversale se numeşte ruliu.

Când o navă bandată nu revine la poziţia iniţială, pe chilă dreaptă şi continuă să navige înclinată, se spune că este canarisită.

Înclinarea navei care se produce în jurul axului transversal se numeşte înclinaţie longitudinală sau diferenţă de asietă. Mişcarea oscilatorie provocată de înclinările longitudinale se numeşte tangaj. În clipul de mai jos puteţi vedea mişcările compuse de tangaj şi ruliu ale unui petrolier pe mare montată.

Fără a intra în prea multe detalii tehnice, un indicator al stabilităţii unei nave este raportul dintre înălţimea de construcţie şi lăţimea navei măsurată în secţiunea maestră la linia de plutire de construcţie în interiorul învelişului navei.

Raportul dintre imersiune şi lăţime are legătură cu stabilitatea statică de drum. Poate avea valori de la 0,10 până la 0,50. Navele care au raportul imersiune/lăţime mare au stabilitate redusă, dar o bună stabilitate de drum care reprezintă capacitatea navei de a-şi menţine direcţia de deplasare stabilită rectilinie. Navele care au acest raport mic au o bună stabilitate, dar au mişcări violente de ruliu.

Nescufundabilitatea

Nescufundabilitatea este capacitatea navei de a pluti şi de a fi stabilă în cazul în care unul sau mai multe compartimente au fost inundate cu apă, ca urmare a avariilor la corp.

Dacă nava este compartimentată în mai multe compartimente etanşe, ea poate pluti şi în această stare dacă lungimea compartimentelor a fost stabilită printr-un calcul prealabil numit calcul de compartimentare.

Numărul de compartimente inundate cu care o navă comercială poate naviga se stabileşte în funcţie de destinaţia navei, de condiţiile de navigare şi de valoarea încărcăturii. De exemplu, navele de marfă se construiesc nescufundabile cu un singur compartiment inundabil în timp ce navele pasagere cu mai multe compartimente inundabile. Evident, pentru navele militare se aplică criterii mai riguroase şi mai exigente. Cel puţin aşa s-ar zice…

Accidentul fregatei norvegiene „Helge Ingstad” este un exemplu elocvent al importanţei nescufundabilităţii ca şi calitate nautică a unei nave. Potrivit raportului oficial al autorităţilor norvegiene, etanşeitatea compartimentelor a lăsat mult de dorit, nava inundându-se destul de repede şi, în final, scufundându-se complet.

Dimensiunile şi o construcţie mai solidă au prevenit scufundarea celor două distrugătoare de tip „Arleigh Burke” implicate în 2017 în accidente similare. În special la USS „John S. McCain” putem observa gaura de apă destul de mare:

Soliditatea

Soliditatea reprezintă capacitatea navei de a nu se deforma şi de a-şi păstra etanşeitatea atunci când asupra ei acţionează forţe exterioare (vânturi, valuri, etc.).

În documentaţia tehnică a navei sunt înscrise date referitoare la calităţile nautice ale navei. Cunoaşterea acestora de către navigatori prezintă o deosebită importanţă în vederea menţinerii navei permanent în stare de plutire.

Deşi am învăţat la cursul de construcţia navei despre soliditate ca fiind o calitate nautică, manualul menţionat la sursele bibliografice nu o menţionează. Însă, apropos de soliditate şi de capacitatea navei de a nu se deforma atunci când asupra ei acţionează forţe exterioare, vă invit să urmăriţi un clip scurt care ne demonstrează că flexibilitatea este noua soliditate, cel puţin în cazul navelor comerciale.

Scurte concluzii

Am observat că mulţi dintre cei care nu au parcurs cursuri de construcţia navei au tendinţa de a aprecia capabilităţile unei nave militare strict în urma parcurgerii listei cu armamentul/senzorii aflaţi la bord. Evident, ansamblul de senzori şi armament de la bordul unei nave militare dă măsura capabilităţilor sale. Totuşi, atunci când evaluăm o navă militară, pe lângă senzori şi armament este indicat să mai luăm în considerare şi alte elemente, unele dintre acestea fiind calităţile nautice ale navei respective, un factor de natură a limita utilizarea armamentului sau senzorilor ambarcaţi în condiţii de mare montată, ca să dau un scurt exemplu.

Nicolae Hariuc

 

Surse bibliografice:

„Utilajul şi tehnologia construcţiilor mecanice – nave”, pag. 9-14, 18-26, 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

rasfoiesc.com