Introducere, istoric [307461]

CAPITOLUL 1

Introducere, istoric

Prin definiție “catamaranul” conform dicționarului explicativ român este un cuvânt din limba franceză și reprezintă: “Ambarcațiune cu pânze alcătuită din două corpuri de plutire”.

[anonimizat], catamaranulul reprezinta o [anonimizat], [anonimizat], tehnice, comerciale si militare. Acest tip de nave se diferentiaza de nave monocorp ( clasice ) [anonimizat], rezistenta la inaintare mai mica si calitati de seakeeping scazute.

Figura 1.1 – Nave multicorp si monocorp

Istoria catamaranului incepe din anul 1500 înainte de Hristos cand pentru prima oară au fost dezvoltate nave de mici dimensiuni de către popoarele polineziene. Acestea erau realizate din canoe legate prin intermediul un cadru din lemn si propulsate prin intermediul velelor si vaslelor. Catamarane au fost foarte eficiente permitând deplasarea polinezilor către insulele indepărtate din Pacific.

[anonimizat], avand in vedere nenumaratele razboaie care au avut loc in aceasta era.

Evoluția tehnologiei militare a dus la apariția catapultelor și a berbecilor. Acesta tehnologie demonstrând o eficiență sporită în razboaiele tereste, s-a [anonimizat] a navelor,cât și stabilității necorespunzatoare.

În secolul al III lea înainte de Hristos împaratul Ptolemy IV Philopator din Egipt a comandat construirea unei nave de razboi denumite Tessarakonteres. Acesta nava a [anonimizat] o lungime de 130 de metri și o lațime de 17 metri. Fortăreața militară avea dispuse în borduri câte 7 [anonimizat] o [anonimizat] 4000 de arcași aflati la bordul navei.

În India de Sud catamaranele au fost utilizate pe scară largă înca din secolul al 5 lea după Hristos. Aceasta tehnologie a fost remarcata de aventuirierul englez William Dampier in timpul primei sale calătorie in Tamil. [anonimizat] o va publica in secolul al XVII lea .

[anonimizat]. Cel mai remacant catamaran a fost cel construit in anul 1877 [anonimizat]. Catamaranul avea o lungime de 9 metri si o capacitate de 2 persoane, fiind proiectat sa navige pe raul Tamisa. Prin aceasta construite celebrul architect naval a demonstrat performantele aditionale aduse de o nava cu mai multe corpuri comparativ cu o nava cu un singur corp.

In secolul al XX lea s-a [anonimizat].

Primul catamaran de viteza destinat transportului de pasageri a fost construit de catre firma Westermoen Hydrofoil din Norvegia in anul 1973. Acest concept de nava poarta numele de “Westamaran” si are o lungime de 26,67 m , o latime de 9.02 m si o capacitate de 166 [anonimizat] 2 motoare Diesel care genereaza o putere de 880 kW.

Plecand de la primul concept modern, in zile noastre exista catamarane utilizate pe scara larga ca nave destinate agrementului , nave sportive , nave tehnice si nave militare.

CAPITOLUL 2

Descrierea generala a catamaranului

2.1. Dimensiuni principale

Tabel 2.1 – Dimensiuni principale

2.2. Tipul si destinatia navei

Nava “FANCAT” ( P-7Y ) este un concept de catamaran destinat transportul de pasageri. Nava are un design unic si este dotata cu instalatii si sisteme pentru asigurea confortul si sigurantei la bordul navei. Capacitatea navei este de 70 de pasageri, dintre care 2 pasageri reprezinta persoane cu dizabilitati.

Figura 2.1 – Ruta de navigatie

Inca din faza de proiect preliminar s-a incercat realizarea unei nave cu mai multe corpuri deoarece aceasta comparativ cu navele cu un singur corp ofera o stabilitate buna si o latime mare a puntii principale in conditii de rezistenta la inaintare redusa.

Catamaranul este destinat navigarii pe ruta Galati-Tulcea realizand 2 curse complete intre cele doua porturi in fiecare zip e o distanta de 158 km.

2.3. Clasa navei

Nava a fost proiectata in conformitate cu regulile registrului navala Det Norske Veritas. Pentru obtinerea certificatului de clasa a navei este necesara clasificarea navei, functie de care se vor aplica regulile de registru si se vor realiza inspectiile ulterioare.

Tabel 2.2 – Clasa navei

2.4. Reguli utilizate

Catamaranul „FANCAT” va opera in zona Uniunii Europene ceea conduce la respectarea normelor si legislatiei aplicate in aceasta zona. Regulile utilizate pentru proiectarea navei si instalatiilor aferente acesteia sunt urmatoare:

– DIRECTIVA 2009/45/CE A PARLAMENTULUI EUROPEAN SI A CONSILIULUI din 6 mai 2009 privind normele si standardele de siguranta pentru navele de pasageri;

– Ordinul nr. 1447/2008 din 24/11/2008 Publicat in Monitorul Oficial, Partea I nr. 858 din 19/12/2008 privind aprobarea cerintelor tehnice pentru navele de navigatie interioara – Ministerul Transporturilor;

– Det Norske Veritas – High Speed, Light Craft and Naval Surface Craft;

– Starderele ISO.

2.5. Proiectarea formelor suprastructurii

Catamaranul “FANCAT” a fost conceput in ideea realizari unei nave de transport pasageri care sa asigure un confort optim si care sa posede un design unic si aparte.

Suprastructura ofera doua spatii deschise, unul pe puntea principala in prova navei si unul in zona “Promenade Deck” destinata pasagerilor. Amenajarea scaunelor pe “Promenade Deck” este realizata astfel incat in cazul unei conditii de vreme nefavorabile, pasagerii se pot bucura de priveleste fara fi afectati de consecintele vremii.

Forma suprastructurii pe langa aspectul modern agresiv aduce performante aerodinamice excelente. Pe puntea “Promenade Deck” introducerea asa numitului “spoilerului” preluat din domeniul constructiei de masini are rolul de a desprinde curentii de aer nefavorabili care iau nastere in pupa navei ceea ce duce la reducerea rezistentei aerodinamice. Pilonii de sustinere pupa de pe puntea “Promenade Deck” sunt aplasati in spatele timoneriei, iar cei din prova sunt inclinati spre pupa navei astfel incat sa reduca rezistenta aerodinamica.In plus, forma plafonului puntii este preluat din aviatie.

Forma suprastructurii de pe puntea principala “Main Deck” isi pastreaza aspectul aeriodinamic combinand modernul cu util prin aplasarea scarilor in prova navei si avierea formelor in acelasi timp, avand ca rezultat reducerea rezistentei la inaintare.

Figura 2.5 – Amenajarea generala a catamaranului

2.7. Estimarea greutatilor

Tabel 2.3 – Estimarea greutatilor

Pentru realizarea invelisului si intariturilor suprastructurii se va utiliza poliester armat cu fibra de sticla de tip sandwich in 3 straturi cu proprietatii bune de rezistenta mecanica. Pentru determinarea masei ocupate la bordul navei de suprastructura se cunoaste volumul ocupat de aceasta si densitatea materialului care este de 1650 kg/.

Pentru realizarea invelisului si intariturilor carenei navei se va utiliza aluminiu, material din domeniul aviatiei cu proprietati bune de rezistenta mecanica. Pentru determinarea masei ocupate la bordul navei de carena se cunoaste volumul ocupat de aceasta si densitatea materialului care este de 2690 kg/.

Masa ocupata de catre ferestre s-a determinat in mod similar cu primele doua mase, tinand cont de faptul ca densitatea sticlei este de 2600 kg/m^3.

In urma insumari tuturor maselor de la bordul navei s-a obtinut un deplasament de 50052 kg corespunzator unui pescaj de 1,45 m.

2.8.Tabelul de tancuri

In general, in descrierea tehnica a navei se regasesc si lista cu volume ale tancurilor amplasate la bordul navei si cu coordonatale centrelor de greutate. Calculul pentru fiecare volumul a tancurilor se regaseste in capitolul VIII: “Proiectarea instalatiilor de la bordul „FANCAT”, iar calculul centrelor de greutate al tancurilor s-a realizat odata cu realizarea desenul de amenajare a navei, acestea fiind raportate la axele de coordonate amplate in cupla considerata „Coasta de constructie 0” a navei.

2.9.Lista de echipamentelor

Sistem de propulsie:

2 x Hydro Armor Type 1700 HD – 131 kW / 2400 rpm

Generator de energie electrica:

2 x Caterpillar C2.2 – 20 ekW / 50 Hz

Sistem de microclimat artificial:

Unitate – Alscott MAHK1409 – ventialator 3190 Pa / 2448 , incalzitor 19-142 kW si racitor 29 – 231 kW

Ventilator – SystemMair Type K – 1750

Ventialor – Ventus FAN24 – 70

Instalatie sanitara:

Hidrofor – 2 x Ventus HYDRF1219 – 19 l / 4,8 bar

Incalzitor – 2 x Ventus WTH25 – 25 l / 4 bar

Pompa – 2 x Grunfos CR 1-5 – 3 bar / 0,8

Instalatia stins incendiu:

Pompa – 2 x Grundos CR45-5 – 8.65 bar / 52

Hidrant – 4 x NOHA 3 – 19 mm

Instalatia de santina:

Pompa – 2 x Grundos CR5-6 – 2.85 bar / 6.26

Echipamente de salvare:

Barci salvare – 3 x SurvitecZodiac ORL – 37 persoane

CAPITOLUL 3

Alegerea optima a formelor

3.1. Descrierea formelor studiate

Descrierea formei „v12.Rev1”

Forma „v12.Rev2” are o lungime de 20 m si o latime maxima de 6,6 m, aceasta fiind proiectata pentru viteza de regim de 7 m/s si un pescajul maxim de calcul 1,4 m. La pescajul maxim formele navei permit un deplasament de 41.4 tone.

Regimul de deplasare este dat de valoarea numarul FnV care se calculeaza cu relatia:

FnV= ( 3.1 )

Unde:

v – viteza de regim [m/s];

g – acceleratia gravitationala [;

V – deplasamentul volumetric [t];

In urma calcului conform relatiei 3.1 obtine valoarea numarul Froude de 1,2 ceea ce ne indica faptul ca nava se afla in regim tranzitoriu 1.

Toate caracteristicile formei „v12.Rev2” sunt descrise in urmatoarele randuri:

Formele navei sunt simetrice fata de planul diametral al navei si al fiecarui corp.

Forma prezinta zona cilindrica extinsa de la cupla 7 la cupla 10.

Caracteristicile planului de forme:

Distanta intre longitudinale este de 0.01 m, acestea sunt notate de L0 la L9;

Distanta intre plutiri este de 0,03 m, acestea sunt notate de la WL0.3 pana la WL2.1;

Plutirile seminificative sunt WL1.4 ( plutirea de calcul ) si WL 2.2 ( puntea );

Distanta intre cuple este 1 m, acestea sunt notate de la K0 la K19.

Caracteristicile suprafetei plutirii:

Unghiul de intrare al suprafetei plutiri este de 9 grade;

Unghiu de iesire al suprafetei plutiri este de 6 grade;

Suprafata plutirii este de 21.27 ;

Distanta masurata intre marginile interioare ale suprafatelor de plutire ale corpurilor este de 2,41 m.

Caracteristicile gurnei si fundului navei:

Gurna ascutita este prezenta de la prova navei pana la coasta 2.5;

De la coasta 2.5 pana la pupa navei este prezent fundul plat cu latimea de 0,66 m;

In dreptul cuplului maestru, unghiul de inclinare al gurnei este de 21 grade.

Caracteristicile formelor prova:

Forma sectiunii transversale este de tip V evazata la interior;

Caracteristicile formelor pupa:

Aria oglinzii pupa imersata este de 0.01 ;

Unghiul de inclinare a oglinzii in raport cu linia plutirii este de 57 grade;

Forma sectiunii transversale este de tip V evazata la interior;

Profiul pupa contine 2 unghiuri ascutite la cupla 2.5 si la cupla 1.3 ( asa numitele puncte de inflexiune ).

Descrierea formei „v12.Rev2”

Forma „v12.Rev2” are o lungime de 20 m si o latime maxima de 6 m, aceasta fiind proiectata pentru viteza de regim de 7 m/s si un pescajul maxim de calcul 1,4 m. La pescajul maxim formele navei permit un deplasament de 41.9 tone.

In urma calcului obtine conform relatiei 3.1 valoarea numarul Froude de 1,2 ceea ce ne indica faptul ca nava se afla in regim tranzitoriu 1.

Toate caracteristicile formei „v12.Rev2” sunt descrise in urmatoarele randuri:

Formele navei sunt simetrice fata de planul diametral al navei si al fiecarui corp.

Forma prezinta zona cilindrica extinsa de la cupla 5 la cupla 11.

Caracteristicile planului de forme:

Distanta intre longitudinale este de 0.01 m, acestea fiind notate de L0 la L9;

Distanta intre plutiri este de 0,03 m, acestea fiind notate de la WL0.3 pana la WL2.1;

Plutirile seminificative sunt WL1.4 ( plutirea de calcul ) si WL 2.2 ( puntea );

Distanta intre cuple este 1 m, acestea fiind notate de la K0 la K19.

Caracteristicile suprafetei plutirii:

Unghiul de intrare al suprafetei plutiri este de 7 grade.

Unghiu de iesire al suprafetei plutiri este de 11 grade.

Suprafata plutirii este de 21.83 ;

Distanta maxima intre marginile interioare ale suprafetelor plutirii este de 2,69 m.

Caracteristicile gurnei si fundului:

In dreptul cuplului maestru, unghiul de inclinare al gurnei este de 27 grade;

Unghiul de inclinare al gurnei se reduce din dreptul cuplului maestru pana in pupa navei unde devine de 19 grade.

Caracteristicile formelor pupa:

Aria oglinzii pupa imersata este de 0.013 ;

Unghiul de inclinare a oglinzii in raport cu linia plutirii este de 59 grade.

Prezenta fundului ascutit.

Profiul pupa contine 2 puncte de inflexiune aviate la cupla 2.5 si la cupla 1.3.

Forma sectiunii transversale de tip V evazata spre interior

Caracteristicile formelor prova:

Formele sectiunii transversale sunt de tip V evazate spre interior.

Descrierea formei „v12.Rev3”

Forma „v12.Rev3” are o lungime de 20 m si latime maxima de 6,6 m, aceasta fiind proiectata pentru viteza de regim de 7 m/s si un pescajul maxim de calcul 1,4 m. La pescajul maxim formele navei permit un deplasament de 50.5 tone.

In urma calcului conform relatiei 3.1 obtine valoarea numarul Froude de 1,16 ceea ce ne indica faptul ca nava se afla in regim tranzitoriu 1.

Toate caracteristicile formei „v12.Rev3” sunt descrise in urmatoarele randuri:

Formele navei sunt simetrice fata de planul diametral al navei si al fiecarui corp.

Forma prezinta zona cilindrica extinsa de la cupla 2 la cupla 12.

Caracteristicile planului de forme:

Distanta intre longitudinale este de 0.01 m, acestea fiind notate de L0 la L9;

Distanta intre plutiri este de 0,03 m, acestea fiind notate de la WL0.3 pana la WL2.1;

Plutirile seminificative sunt WL1.4 ( plutirea de calcul ) si WL 2.2 ( puntea );

Distanta intre cuple este 1 m, acestea fiind notate de la K0 la K19.

Caracteristicile suprafetei plutirii:

Unghiul de intrare al suprafetei plutiri este de 9 grade.

Unghiu de iesire al suprafetei plutiri este de 26 grade.

Suprafata plutirii este de 28.31 ;

Distanta maxima intre corpuri masurata intre marginile interioare ale suprafatei plutirii este de 2,73 m.

Caracteristicile formelor pupa:

Oglinda pupa este neimersata

Profiul pupa nu contine nici un punct de inflexiune. Acesta este inclinat cu 13 grade fata de planul de baza

Forma sectiunii transversala este de tip U

Caracteristicile gurnei:

Unghiul de inclinare al gurnei 25 grade in dreptul cuplului maestru

Trecere brusca la gurna rotunda in dreptul cuplei 4.

Caracteristicile formelor prova:

Forma sectiunii transversale este de tip V evazata spre interior.

3.1.4. Descrierea formei „v12.Rev4”

Forma „v12.Rev3” are o lungime de 20 m si o latime maxima de 6,6 m, aceasta fiind proiectata pentru viteza de regim de 7 m/s si un pescajul maxim de calcul 1,4 m. La pescajul maxim formele navei permit aplasarea a 45.8 tone.

In urma calcului conform relatiei 3.1 obtine valoarea numarul Froude de 1,18 ceea ce ne indica faptul ca nava se afla in regim tranzitoriu 1.

Toate caracteristicile formei „v12.Rev3” sunt dupa cum urmeaza in paragrafele de mai jos:

Formele navei sunt simetrice fata de planul diametral al navei, cat si fata de planul diametra al fiecarui corp

Forma prezinta zona cilindrica extinsa de la cupla 4 la cupla 8.

Caracteristicile planului de forme:

Distanta intre longitudinale este de 0.01 m, notatile sunt de L0 la L9;

Distanta intre plutiri este de 0,03 m, notatile sunt de la WL0.3 pana la WL2.1;

Plutirile seminificative sunt WL1.4 ( plutirea de calcul ) si WL 2.2 ( puntea );

Distanta intre cuple este 1 m, notatile sunt de la K0 la K19.

Caracteristicile suprafetei plutirii:

Unghiul de intrare al suprafetei plutirii este de 7 grade.

Unghiu de iesire al suprafetei plutirii este de 15 grade.

Suprafata plutirii este de 26.78 ;

Distanta maxima intre corpuri masurata la marginile interioare a suprafatei plutirii este de 2,78 m.

Caracteristicile oglinzii pupa:

Aria oglinzii pupa imersata este de 0,016 ;

Profiul pupa nu contine nici un punct de inflexiune. Acesta este inclinat cu 13 grade fata de planul de baza;

Forma sectiunii transversala este de tip U.

Caracteristicile gurnei:

In dreptul cuplului maestru, unghiul de inclinare al gurnei este de 18 grade

Caracteristicile formelor prova:

Forma sectiunii transversale este de tip V evazata spre interior.

3.3. Modelarea numerica a formelor

Toate cele 4 forme au fost realizate in programul CAD: Rhino5 , iar ulterior exportate in programul de simulare numerica a curgerii fluidelor Numeca, modulul Fine Marine.

Conform literaturii de specialitate, grilele s-au realizat in bazele respectarii conditiei ca numarul Courant sa fie mai mic decat 0,3. Aceasta valoare a numarul Courant reprezinta limita ecuatiilor RANSE ( care iau in considerare atat numarul Reynolds si ecuatia Navier Stokes ). Ecuatiile RANSE stau la baza programului Numeca: Fine Marine si descriu curgerea turbulenta a fluidului.

Calculul numarului courant este dat de relatia:

= ( 3.2 )

Unde:

Dt – pasul de timp de realizare a iteratiei

Fc – numarul de celule folosite pe directia de calcul

Vc – viteza de regim a navei

Discretizarea formelor in program s-a realizat adoptand urmatoarele numare de celule:

30 celule pe axa X

12 celule pe axa Y

12 celule pe axa Z

Un alt parametru de care se tine cont in realizarea simularilor numerice de curgere a fluidelor este functia Y+ care defineste conditiile de margine ale domeniului analizat.

Valoarea Y+ se calculeaza cu relatia:

Unde:

ut – viteza tangentiala, care este variabila de la un strat la altul de fluid;

y – distanta de la axa sistemului catre cel mai apropiat strat de fluid;

ν – vascozitatea cinematica locala.

Toate aceste analizele facute au fost luand in considerare parametrii apei dulci recomandati de ITTC la o temperatura de 25 grade Celsius.

Modelul matematic in curgere turbulenta ales este SST-Menter deoarece are rezultatele cele mai avantajoase atunci ca analizele se realizeaza in conditiile existentei a 2 fluide diferite, asa cum este cazul de fata.

3.4. Studiul analizelor numerice

3.4.1. Analiza formei „v12.Rev1”

In urma analizei s-a constat ca rezistenta la inaintare obtinuta este 30,4 kN calculata pentru toata nava.

Odata cu modificarea unghiului de iesire a suprafetei plutirii incepe generarea golul de val ca urmare a desprinderii fluidului de pe corpul navei. In plus, desprinderea jetului de fluid este infuentata si de trecerea de la fund ascutit la fund plat, cat si de unghiurile mari de inflexiune a profilului prova. Datorita acestor particularitati ale formei, se poate observa ca in zona exterioara corpurilor apare un gol de val cu adancimea de 0,4 m fata de suprafata plutirii, in timp ce in zona interioara cele 2 corpuri apare un gol de val pronunat cu o adancime de 0,9 m fata de linia plutirii datorat interferentei dintre cele 2 corpuri. Acest fenomen este generat ca urmare a intalnirii sistemelor de valuri generate de cele 2 corpuri.Cu toate acestea, portiunea de fund plat care apartine profilului pupa inclinat se va micsora si va impiedica propagarea golului de val.

In urma hidrodinamica a navei apare o creasta de val pronuntata a carei inaltimi masurate de la linia plutirii este de 1. Aparitia crestei de val este un efect al golul de val aparut datorita interferentei din corpuri care are ca urmari perturbarea navigatiei in urma navei, cat si eroziunea canelelor navigabile. Se poate observa ca miscorarea latimii fundului plat are o influenta pozitiva in micsorarea latimii crestei de val.

Datorita imersiunii onglinzii apar desprinderi de fluid care duc la un gol de val cu adancime de 0,9 m de la linia plutirii. Acest gol de val are o adancime pronuntat datorita asietei hidrodinamice a navei.

La prova navei datorita formei V evazate in interior se formeaza valuri foarte mic cu inaltimi intre 0,1 m si 0,3 m de la linia plutirii. Formele V evazate avand proprietatea de a arunca jetul de apa in exteriorul corpului navei, astfel incat apa nu va adera la corpul navei ceea ce duce la scaderea rezistentei de frecare si ridicarea valului pe puntea prova. Compunerea sistemului de valuri proprii de la cele 2 corpuri va duce la o valoare a inaltimii valului de 0,4 m, aparut in zona prova dintre corpuri.

Toate aceste particulariti ale formelor, precum: punctele de inflexiune de pe profilul prova, trecerea de la fundul ascutit la fund plat si unghiul de intrare al suprafetei plutirii duc la cresterea rezistentei la inaintare prin generarea de valuri proprii.

3.4.2. Analiza formei „v12.Rev2”

Rezistenta la inaintare obtinuta este de 29.1 kN

In zona de modificare a unghiului de iesire al suprafetei plutirii apare un gol de val. Aparitia acestui fenomen este influenta si de catre punctele de inflexiune de pe profilul pupa a navei. In exteriorul navei, adancimea golului de val este de 0,4 m fata de suprafata libera, iar intre corpurile navei are o adancime de 0,9 m masurata fata de linia plutirii.

Se poate observa ca in urma intalnirii celor doua sisteme de valuri provenit de la fiecare corp al catamaranului se genereaza o creasta de val cu inaltimea de 1,1 m cu o latime nesimnificativa. Totusi, inaltimea mare a valului va duce la prograpagarea acestuia pe o distanta mare fata de corpul navei cu implicatii directe asupra fenomenului de „spalare” a canalelor fluviale.

La prova navei sunt prezente formele V evazate in interior ceea ce duce la formarea de valuri mici cu inaltimi cuprinse intre 0,1 m si 0,2 m fata de linia plutirii.Cu toate acestea, influenta dintre corpuri duce la un val seminificativ ( raport la inaltimea de constructie ) cu o inaltime de 0,4 m fata de linia plutirii.

In ceea ce priveste curgerea in zona oglinzii pupa se poate vedea ca golul de val aparut prin imersiune acesteia este nesemnificativ avand in vedere valoarea mica a ariei imersate a oglinzii.

Prin avierea profilului pupa, respectiv miscorarea unghiurilor de racordare in dreptul punctelor de inflexiune, prin miscorarea suprafetei plutirii si micsorarea ariei imersate a onglizii pupa s-a redus rezistenta la inainte cu 1%.

3.4.3. Analiza formei „v12.Rev3”

Rezistenta la inaintare obtinuta este 33.9 kN

Unghiului mare de intrare al suprafetei plutirii si prezentei unui umar hidrodinamic in dreptul cuplei 17 apare o desprindere violeta a jetului de fluid ceea ce duce la generarea unei creste de val cu inaltimea de 0,4 masurata in exteriorul navei fata de linia plutirii la pescajul de calcul.In zona de interferenta ca corpurilor inaltimea acestui val va creste pana la 0,8 m. Avand in vedere ca simularea s-a realizat pentru 7 m/s valul compus are o inaltime exagerat de mare avand in vedere faptul ca la viteza mai mare decat cea de calcul valul va atinge puntea de legatura dintre corpuri cu implicari majore la cresterea rezistentei la inaintare.

In pupa navei datorita modificarii unghiului de iesire al suprafetei plutirii si punctului de inflexiune datorat trecerii de la gurna ascutita la gurna rotunda va apare un gol de val cu o adancime de 0,9 m in zona dintre corpuri.Cu toate acestea se poate observa ca in partea exterioara navei, golul de val este de 0,4 m si se extinde pe o latime mica, acest lucru este datorat zonei cilindrice extinse.

Urma hidrodinamica a navei este alcatuita dintr-o creasta de val cu inaltimea de 0,8 m masurata de la linia plutirii care se extinse pe latime de 2 ori mai mare decat a navei. Exceptand interferenta dintre cele doua corpuri, intretinerea fenomenului este realizata de faptul ca pupa oglinda nu este imersata si are ca urmare aruncarea jetului de fluid in exteriorul ei, dupa cum se poate observa si in Figura 2.3 .

3.4.4. Analiza formei „v12.Rev4”

Rezistenta la inaintare obtinuta este de 27 kN, calculata pentru ambele corpuri

Se poate observa ca apare un gol de val in zona in care unghiul de iesire al suprafetei plutirii se mareste.In exteriorul corpurilor golul de val are o adancime de 0,3 m, iar in interior datorita interferentei dintre corpuri adancimea golului de val este de 0,7 m.Distanta dintre corpuri in zona de crestere a unghiului de intrare este de 2,95 m.

Ca urmare a aparitiei golului de val in pupa navei in zona dintre cele doua corpuri, in urma hidrodinamica a navei apare o creasta de val cu inaltimea 0,9 m.Cu toate acestea, latimea crestei de val generate este de 2 m

Inaltimea valului propriu din prova navei este intre 0,2 m si 0,3 m fata de linia plutirii.Prin compunerea sistemului de valuri generat de fiecare corp in parte, rezultanta de val in prova navei nu se modifica cu dimensiuni seminficative in zona dintre cele doua corpuri.

3.5. Alegerea formei optime

3.5.1. Descrierea formei alese

In urma analizelor descrise in paragrafetele anterioare s-a decis alegerea formei „v12.Rev4” datorita beneficiilor hidrodinamice pe care le aduce aceasta si anume: reducerea valurilor pupa si prova, cat si reducerea rezistentei la inaintare.

Pentru realizarea unui deplasament mai mare fara modificare pescajului limitat de zona de navigatie si pentru mentinerea spatiului destinat amenjarii puntii principale fara modificarea formelor suprastructurii s-a decis cresterea lungimii navei la o valoare de 21 m. Aceasta modificare se va realiza prin scalarea formelor carenei anterior studiate pe directie longitudinala si va duce la cresterea rezistentei de frecare prin cresterea suprafetei plutirii, dar cu implicatii minore in valoarea rezistentei totale la inaintare.

3.5.2. Curbele hidrostatice ale formei

Diagrama de carene drepte este o reprezentare a tuturor elementelor flotabilitatii pe plutiri drepte. Elementele descrie de curba sunt urmatoarele:

Curba ariilor plutirilor Awl;

Curba absciselor centrelor de plutire xF;

Curba momentelor de inertie ale plutirilor Ix si IyF;

Curba absciselor si cotelor centrului de carena xB si zB;

Curba volumului teoretic V;

Curba razelor metacentrice transversale si longitudinale r si R.

Pe abscisa diagramei de carenei drepte este indicate cota plutiriilor drepte cu pas de 0,05 m, iar pe ordonata diagramei se intalnesc valorile aferente curbelor trasate.

Valorile ariilor plutirilor Awl, volumului theoretic V, momentelor de inertie ale plutirilor Ix si IyF, cotele si absciselor centrelor de carena si abscisele centrelor de plutire au fost extrase din modelul 3D al carenei realizat in Rhino 3D.

Razele metancentrice trasnversale si longitudinale s-au calculat aplicand relatiile:

Pentru raza metacentrica transversala:

r = (3.2)

Pentru raza metacentrica longitudinala:

R = (3.3)

Unde:

Ix – momentul de inertie al plutirii in raport cu axa centrala principala x;

IyF – momentul de intertie al plutirii in raport cu axa centrala principala y;

V – volumul theoretic;

r – raza metacentrica transversala;

R – raza metacentrica longitudinala.

Figura 1.1 – Conceptul „Westamara