EFECTUL COMBINAT AL CARMEI SI ELICEI LA MARS INAINTE SI LA MARS INAPOI

Efectul carmei

GENERALITATI

Ca subansamblu al instalatiei de guvernare, carma are rolul de a mentine nava pe un anumit drum sau de a produce schimbarea de drum a navei.

Carma profilata hidrodinamic se comporta astfel:

La unghiuri α = 0 nu produce schimbarea directiei navei indiferent de sensul de mars.

filoane de apa

P₁

plan

carma

diametral

P₂

P₁

P₂

Fig.1. Carma profilata hidrodinamic la unghi α = 0

P₁ = P₂ - presiuni

La unghiuri α > 0, se produce schimbarea directiei navei ca urmare a aparitiei diferentelor intre fortele de presiune P₁, P₂ care actioneaza pe fetele carmei.

d α

P₁ P₂

+ C F_y -

A M

O

F_t F_n

R

F_x F

α N

Fig.2. Carma profilata hidrodinamic la unghi α > 0

C - centrul de presiune

P₁ >> P₂

R - forta rezultanta

MOMENTELE CARMEI

Forta utila (F_n), determina:

Moment de giratie principal (evolutiv)

Moment de redresare a carmei

Observatie: Centrul de presiune pe safran ocupa pozitii diferite in functie de sensul de deplasare a navei, astfel:

- la mars inainte se afla in vecinatatea axului carmei.

- la mars inapoi este la distanta mai mare fata de axul carmei (spre bordul de fuga al safranului).

Concluzii: La mars inapoi, navele cu viteza mare nu trebuie sa execute manevre cu viteza mai mare de 10 Nd, iar guvernarea lor se va face cu unghiuri mici de carma pentru inlaturarea riscului de avariere a instalatiei de guvernare.

F^'

F_y G

D

F^" F_x

d

C

F

α

Fig.3. Momentele carmei la mars inapoi

F_y - bandeaza nava in bordul opus celui in care s-a pus carma

F_x - reduce viteza navei si este proportionala cu unghiul α

Momentul de giratie secundar

Este relativ, fapt pentru care se neglijeaza in practica.

d = GC

PD

F^'_x

C^'

F^"_y F^'_y

F^"_x d

F_y C

F F_x

Fig. Momentul de giratie secundar

Momentul de inclinare longitudinala a navei

Daca G se afla deasupra lui C rezulta aprovarea navei.

Daca G se afla sub C rezulta apuparea navei.

F" G F^' L^"

W  h Ψ L

F C^'

C

W^"

Fig.5. Momentul de inclinare longitudinala a navei

- avand valoare mica nu se ia in considerare

EFECTUL DE GUVERNARE AL CARMEI ASUPRA NAVEI

Mars inainte

A. Nava merge inainte, carma "0"

punctul giratoriu g

se afla in G la α = 0

P₁ g G P₂

Fig.6. Nava merge inainte, carma "0"

B. Nava merge inainte, carma "DREAPTA"

- punctul g se - punctul g stabilizat

deplaseaza inainte

g^" F^'

F'

f_d f_d g - valoarea finala

G - bratul cuplului de f_v D₁ a bratului

F^" f_v D₀ forte creste F" G D₀ cuplului de

forte F' - F

- f_d produce deriva

- f_v micsoreza viteza C

navei

F F

α α

Fig.7. Nava merge inainte, carma "DREAPTA"

C. Nava merge inainte, carma "STANGA"

F' F'

g

G f_d g f_d

D₀ f_v F" D₁ f_v F"

D₀

C

α F α F

Fig.8. Nava merge inainte, carma "STANGA"

Mars inapoi

A. Nava merge inapoi, carma "0"

punctul giratoriu g

se afla in G la α = 0

P₁ g G P₂

Fig.9. Nava merge inapoi, carma "0"

B. Nava merge inapoi, carma "DREAPTA"

f_v F"

G f_d

f_v G F"

F' g

g f_d

F'

F F

D₀

D₀

D₁

α α

Fig.10. Nava merge inapoi, carma "DREAPTA"

C. Nava merge inapoi, carma "STANGA"

F"

f_v

G G

f_d D₀ F" f_v

g

F' f_d g

D₀

D₁ F'

F F

α α

Fig.11. Nava merge inapoi, carma "STANGA"

2. Efectul de guvernare al elicei

GENERALITATI

Elice sens dreapta, pas constant.

ω

curent respins

curent

aspirat

Fig.12. Elice sens dreapta, pas constant

a) Nava mars inainte, carma "0"

P

curent respins

P" ω

G D

P'

curent aspirat

Fig.13. Nava mars inainte, carma "0"

b) Nava mars inapoi, carma "0"

curent respins

curent aspirat

P'

G

P"

ω P

Fig.1 Nava mars inapoi, carma "0"

EFECTUL FORTELOR DE PRESIUNE ALE APEI PRODUSE PE TIMPUL FUNCTIONARII ELICEI

Elice sens dreapta, pas constant.

P₁ P₁

P P

P₂ P₂

INAINTE INAPOI

Fig.15. Elice sens dreapta, pas constant

Concluzii: La o nava fara viteza prin apa, cu elice sens dreapta, pas constant si masina stopata:

la pozitia in ax a carmei si masina pe mars inainte, rezulta efectul propulsorului, pupa vine la dreapta;

prin punerea carmei cateva grade (puncte) spre dreapta se anuleaza efectul de guvernare al propulsorului;

prin punerea mai intai a carmei 20⁰-30⁰ intr-un bord si apoi masina pe "INAINTE", se face simtit mai intai efectul propulsorului pana sa inceapa deplasarea navei; avantaj la manevra navei fara asistenta remorcherelor, intoarcerea navelor in porturi, pe canale;

la mars inapoi, nava trebuie sa aiba o viteza suficient de mare pentru a putea fi guvernata cu carma - Atentie la manevra in spatii limitate!

3. Efectul combinat al carmei si elicei

Pentru exemplificarea efectului combinat al carmei si elicei asupra manevrei navei, se vor studia cazurile de mai jos.

NAVA STA PE LOC

Mars inainte

carma in ax;

carma dreapta;

carma stanga;

Mars inapoi

carma in ax;

carma dreapta;

carma stanga;

P' P"

G

P

Fig.16. Mars inainte, carma in ax

F'

g

g f_d

P' P"

F'

P' G F" f_v D₁

f

P"

D₀

F" f_v

P P

F F

α α

Fig.17. Mars inainte, carma dreapta

F'

F' P' g P" f_d

G P" f_d f_v F"

G

D₀ P'

f_v F"

D₁

P P

α F α F

Fig.18. Mars inainte, carma stanga

3.2. NAVA SI ELICEA IN MARS INAINTE

Pentru conditia nava si elicea mars inainte, se studiaza urmatoarele cazuri:

carma in ax;

carma dreapta;

carma stanga;

P' P"

P

+ +

+ +

+ +

Fig.19. Nava si elicea in mars inainte, carma in ax

La cresterea progresiva a vitezei navei, efectul de guvernare al propulsorului devine neglijabil;

La schimbarea regimului de viteza se dezechilibreaza presiunile de pe suprafetele carmei (se simte deci efectul propulsorului pe timpul manevrei);

F'

P' P"

f_d

F'

f_v

f_d P' G P" F" G D₁

f_v D₀ D₀

F"

P P

F F

Fig.20. Nava si elicea in mars inainte, carma dreapta

F'

P' g P" f_d

F'

G f_d P" D₁ f_v F"

D₀ P' D₀

f_v F"

P P

F F

Fig.21. Nava si elicea in mars inainte, carma stanga

NAVA SI ELICEA IN MARS INAPOI

Pentru conditia nava si elicea mars inapoi, se studiaza urmatoarele cazuri:

carma in ax;

carma dreapta;

carma stanga;

G

P" g P'

P

Fig.22. Nava si elicea in mars inapoi, carma in ax

Efectul de guvernare al elicei determina deplasarea pupei spre stanga.

Fig.23. Nava si elicea in mars inapoi, carma dreapta

Fig. 2 Nava si elicea in mars inapoi, carma stanga

NAVA MERGE INAINTE, MASINA INAPOI

Pentru conditia nava mars inainte, masina inapoi, se studiaza urmatoarele cazuri:

carma in ax;

carma dreapta;

carma stanga;

Fig. 25. Nava merge inainte, masina inapoi, carma in ax

nava se deplaseaza din inertie inainte;

pupa se abate spre stanga, iar prova spre dreapta.

Fig. 26. Nava merge inainte, masina inapoi, carma dreapta

Fig. 27. Nava merge inainte, masina inapoi, carma dreapta: efectul combinat al carmei si elicei F₁ si F₂ au devenit egale

Fig. 28. Nava merge inainte, masina inapoi, carma stanga

Fig. 29. Nava merge inainte, masina inapoi, carma stanga

NAVA MERGE INAPOI, MASINA INAINTE

Pentru conditia nava mars inapoi, masina inainte, se studiaza urmatoarele cazuri:

carma in ax;

carma dreapta;

carma stanga;

Fig. 30. Nava merge inapoi, masina inainte, carma in ax

Fig. 31. Nava merge inapoi, masina inainte, carma dreapta

Fig. 32. Nava merge inapoi, masina inainte, carma stanga