SUCCESIUNEA OPERATIUNILOR IN REZOLVAREA CALCULULUI DE STABILITATE SI ASIETA

SUCCESIUNEA OPERATIUNILOR IN REZOLVAREA CALCULULUI DE STABILITATE SI ASIETA

INTOCMIREA PLANULUI DE INCARCARE INITIAL .

Pentru buna organizare a incarcarii containerelor, este necesara intocmirea unei schite a asezarii acestora pe nava. La distribuirea marfurilor pe magazii si pe coverta, trebuie sa tinem seama de mai multe considerente, printre care mentionam :

natura marfurilor.

raportul dintre greutate si volumul acestora.

dimensiunile coletelor si felul ambalajelor.

rotatia porturilor, respectiv ordinea porturilor de escala.

Cargo planul initial intocmit la sosirea navei in port se modifica pe parcursul incarcarii, in functie de nacesitati.Trebuie avut in vedere ca aceste modificari sa nu afecteze buna stabilitate a navei. Acest cargo plan modificat devine cargo planul definitiv al navei.

Containerele se vor incarca in magazii astfel : magazia 1,3,5,7 si beiurile 06,14,26,30,38,42,02,10,18,34,15,13,33,35 ; magazia 2,4,6,8 si beiurile 09,11,17,19,21,23,25,27,29,31,41,43.

CAP. 1 PLAN DE INCARCARE - PENTRU PORTUL ODESSA

Fig. 8

Fig. 9 Disribuirea containerelor pe nava.

Tabelul nr.1 Calculul greutatilor pe beiuri in interiorul magaziilor, pe punte si

totalul acestora.

Tabelul nr. 2 Greutatea containerelor de 20` si 40` de pe punte si din magazii.

Aceste calcule se intocmesc conform documentatiei de la nava, tinand cont de zona in care se naviga.

Indicele de stivuire (stowage factor) sta la baza intocmirii cargo-planului, reprezinta volumul (in picioare cubice sau in metri cubi) pe care il ocupa o tona metrica de marfa

(1 m³ = 35,3 p.c.) si se noteaza cu m. In magaziile navei, datorita formei spatiului in care se face stivuirea marfii, in mod inerent se creeaza unele spatii intre paleti si peretii magaziilor. Aceste pierderi (spatii moarte) se noteaza cu s si sunt incluse in indicele de stivuire (f=m s, f - volumul specific al marfii in magaziile navei). In cazul de fata volumul de marfuri ocupat la bord depinde de greutatea specifica a marfii, forma magaziilor, marimea containerelor. Pentru a diminua cat mai mult spatiul mort in calcule, se va considera capacitatea de incarcare cu marfuri genereale. Marfa transportata se incadreaza functie de indicele de stivuire la marfuri usoare, deoarece f=62 pc/t, deci f>50 pc/t. Planul de incarcare este planul grafic intocmit de capitanul secund, in care se arata modul de incarcare a containerelor pe punte si in magazii. Se opreste o parte din cantitatea totala de marfa (10%) pentru a se echilibra si a se obtine stabilitatea dorita.

Planul de incarcare trebuie sa satisfaca urmatoarele cerinte:

sa asigure o buna stabilitate pe tot timpul voiajului;

sa asigure o asieta corespunzatoare, prin care nava sa poata naviga cu viteza maxima si sa aiba o buna comportare la mare dupa fiecare port de escala;

printr-o stivuire corecta sa se asigure protejarea marfurilor;

capacitatea volumetrica a navei (spatiul din magazii) sa fie folosit in modul cel mai judicios, pentru ca pierderea prin stivuire sa fie minima;

in porturile de operare se vor pune la dispozitia primitorului sau incarcatorului cat mai multe guri de magazii, in scopul reducerii stationarii in port;

descarcarea sau incarcarea in fiecare port trebuie facuta fara manipulari suplimentare si fara a compromite stabilitatea navei;

repartizarea longitudinala a marfurilor trebuie sa fie cat mai uniforma, pentru evitarea aparitiei fortelor taietoare in structura de rezistanta a navei;

in plan transversal marfurile trebuie stivuite in mod simetric fata de axul longitudinal, pentru a se evita aparitia momentelor de torsionare;

printr-o stivuire judicioasa sa se reduca la minim materialele de separatie si de amaraj;

cargo-planul trebuie sa aiba o mare flexibilitate, astfel incat sa faca fata frecventelor modificari care apar in practica, pe timpul operarii navei;

2 CALCULUL STABILITATII TRANSVERSALE.

Pentru a mentine o stabilitate transversala de siguranta, nava la incarcare in portul Odessa, va derula operatiunea de debalastare odata cu incarcarea containerelor.

Operatiunile se vor face proportional, pentru a nu afecta stabilitatea transversala a navei.

Stabilitatea initiala a navei .

Calculul cotei metacentrului transversal KM.

Calculul si corectarea inaltimii metacentrice transversale GM.

Stabilitatea navei este capacitate navei de a reveni la pozitia initiala de echilibru dupa incetarea actiunii fortelor care au provocat scoaterea ei din aceasta pozitie. Alaturi de flotabilitate, stabilitatea reprezinta una din calitatile nautice definitorii ale navei.

Stabilitatea navei poate fi studiata atat in plan transvarsal cat si in plan longitudinal. Dat fiind raportul dintre lungimea si latimea navei se poate considera ca aceasta are suficienta stabilitate longitudinala in orice conditii de incarcare neimpunandu-se un studiu asupra elementelor stabilitatii longitudinale.

Studiul stabilitatii transversale incepe cu calcularea inaltimii metacentrice initiale care caracterizeaza stabilitatea initiala a navei, adica comportarea ei la unghiuri mici de inclinare. Unghiurile de inclinare mici se considera pana la 15-20 grade.

In cazul inclinarilor transversale mici ale navei se poate considera ca centrul de carena se deplaseaza pe un arc de cerc si in consecinta metacentrul transversal se mentine intr-un punct fix. Deasemenea se poate considera ca intersectia a doua plutiri izocarene se face dupa o dreapta care trece prin centrul de greutate al acestora(teorema lui Euler).

Compararea inaltimii metacentrice initiale calculate cu inaltimea metacentica critica obtinuta din documentatia tehnica de incarcare si stabilitate a navei va da o imagine asupra comportarii navei la unghiuri mici de inclinare transversala. In cazul in care inaltimea metacentrica initiala calculata nu corespunde criteriilor de stabilitate ale navei se va proceda la modificarea planului de incarcare initial sau la redistribuirea greutatilor lichide de la bord in sensul modificarii CG al navei incarcate.

La intocmirea planului de incarcare initial sau la distribuirea greutatilor lichide de la bord se va urmari o repartizare cat mai uniforma si simetrica a acestora fata de planul diametral astfel ca nava sa pluteasca in pozitie dreapta .Tot printr-o repartizare uniforma a greutatilor la bord in plan transversal se urmareste reducerea la minim a momentelor de torsionare in structura de rezistenta a navei.

Metacentrul transversal este punctul de intersectie a directiei de actiune a fortei de flotabilitate a navei cu planul ei diametral la inclinari transversale.

In studiul SST la unghiuri mici de inclinare se poate considera ca centrul de carena B care este punctul de aplicatie al fortei de flotabilitate se deplaseaza pe un arc de cerc si deci metacentrul transversal M se mentine in pozitie constanta. La unghiuri mari de inclinare aproximatia aceasta nu mai poate fi facuta datorita erorilor pe care le introduce in calcule si trebuie luata in considerare deplasarea reala a lui B care se face pe o curba de raze variabile denumita evolutta metacentrica.

Cota metacentrului transversal KM este distanta masurata pe vertivala in planul transversal al cuplului maestru intre planul de baza si metacentru. Pe aceeasi verticala se masoara si raza metacentrica BM ca distanta intre centrul de carena si metacentrul transversal.

KM se scoate din tabele aflate in documentatia navei. Se utilizeaza:

1. Diagrama pentru cota metacentrului transversal, unde se intra cu deplasamentul navei.

2. Diagrama de carene drepte functie de Tm, sau se calculeaza cu ajutorul unor formule empirice.

KM=KB+BM.

Se poate utiliza pentru calculul cotei metacentrice si formula : 0.53Tm + 0.08B2 / Tm.

Calculul si corectarea inalimii metacentrice transversale GM.

Inainte de a trece la incarcarea navei pe baza planului de incarcare initial se impune verificarea stabilitatii transversale initiale realizata prin calculul inaltimii metacentrice transversale GM, corectarea acesteia pentru suprafete libere si compararea cu GMcr.

Inaltimea metacentrica initiala GM este distanta masurata pe verticala in planul transversal al navei intre metacentrul M si CG. Cunoscandu-se cota metacentrului transversal KM si cota centrului de greutate KG se afla inaltimea metacentrica GM.

GM=KM-KG

Valoarea lui GM constituie criteriul principal de apreciere a stabilitatii transversale initiale .

Coeficientul de stabilitate k = D x GM

Valorile inaltimii metacentrice initiale pot caracteriza trei situatii redate ilustrativ mai jos:

1. GM > 0 cuplul de redresare va aduce nava in pozitia initiala.

2. GM = 0 M si G au aceeasi pozitie si nava nu va reveni la pozitia initiala dupa incetarea actiunii fortei care a determinat-o.

3. GM < 0 asupra navei va actiona un moment de rasturnare si se va canarisi pana cand M va ajunge in aceeasi pozitie cu G.

Corectarea inaaltimii metacentrice

Se face ori de cate ori nava are tancuri partial umplute si consta in determinarea corectiei care trebuie aplicata inaltimii metacentrice calculate ca urmare a actiunii suprafetelor libere de lichid asupra stabilitatii. Existenta acestor suprafete libere duce la o diminuare a bratului de stabilitate statica ca urmare a deplasarii centrului de greutate.

Daca nava se va inclina cu un unghi oarecare suprafata lichidului din tanc va cauta sa ia o pozitie paralela cu suprafata noii plutiri iar centrul lui de greutate se va muta din b in b1 ceea ce va determina o deplasare a CG al navei din G in G1 ceea ce conduce la micsorarea bratului GH care devine G1H1.

Corectia pentru suprafetele libere se calculeaza pe baza momentului suplimentar de inclinare transversala creat de lichid si va avea formula :

corGM = - r l b3/ 12V

unde r este raportul intre densitatea lichidului din tanc si a lichidului in care pluteste nava, iar l si b sunt dimensiunile tancului si V volumul carenei.

Corectia are intotdeauna valori negative si nu depinde de cantitatea de apa din tanc ci de forma acestuia si de suprafata libera de lichid. Prin urmare suprafetele libere actioneaza negativ asupra stabilitatii navei in sensul reducerii inaltimii metacentrice transversale si implicit in sensul reducerii momentului de redresare al navei.

2 CALCULUL DE ASIETA

Asieta navei caracterizeaza starea de inclinare longitudinala a navei si este materializata de diferenta dintre pescajele pupa si prova ale navei :

t = Tpp - Tpv

Pescajele navei se pot determina pe baza valorii calculate a asietei.

Pentru ca nava sa pluteasca pe chila dreapta t=0, centrul de carena si centrul de greutate trebuie sa se gaseasca pe aceeasi verticla deci abscisele XB si XG sunt egale. In aceasta situatie fortele de flotabilitate F si greutate D ale navei actioneaza pe aceeasi vericala.Bratul fortelor fiind nul nu vor da nastere unui cuplu si deci nava nu va avea inclinare.

Cand G si B nu se afla pe aceeasi verticala D si F vor da nastere unui cuplu de forte care va tinde sa incline nava in plan longitudinal.

Urmarindu-se actiunea lui D si F se poate vedea ca nava va fi apupata. Expresia momentului de inclinare al acestui cuplu va fi produsul dintre deplasament si bratul GHL :

M= DGHL= D ( XG - XB )

Impartind momentul de inclinare M la momentul unitar de asieta MCT capabil sa produca o asieta de 1cm se va obtine valoarea asietei t exprimata in cm :

t = D ( XG - XB )

MCT

Tinand cont de expresia MCT = DGML/100 LIP, rezulta ca t = LIP (XG - XB ) /GML

Se observa trei situatii de variatie a asietei functie de pozitia lui G fata de B si anume:

1. cand XG>XB t>0 asieta e pozitiva deci nava este apupata.

2. cand XG=XB t=0 asieta este zero nava este pe chila dreapta.

3. cand XG<XB t<0 asieta e negativa deci nava este aprovata.

In final avand valoarea calculata a asietei cu semnul ei se poate trece la calculul anticipat al pescajelor prova si pupa functie de pescajul mediu Tm scos din scala de incarcare functie de D, Tpv = Tm - t/2, Tpp - Tm + t/2 in care asieta ia semnul rezultat din rezolvarea relatiilor de mai sus.

Fig. 10

4 TRASAREA SI INTERPRETAREA CURBELOR DE STABILITATE

Tabelul nr. 3

Fig. 11

Tabelul nr. 4

Fig. 12

Tabelul nr. 5

Fig. 13

5 EXEMPLU PRACTIC DE CALCUL AL STABILITATII SI ASIETEI

Asieta si stabilitate Densitatea apa 1.025 t /cbm

Pescaj Pp. 10.68 m GM solid 3.08 m KMT 14.69 m

Pescaj C. 9.81 m Corectie 0.14 m XB 94.33 m

Pescaj Pv. 8.94 m GM fluid 2.94 m XF 87.63 m

Asieta 1.78 m GM corectat 0.60 m MCT 596 tm/cm

Asieta si inclinare

Fig. 14

Tpp=10.68 m    Tc=9.81m Asieta=1.78m Tpv=8.94m

Vizibilitate

Fig.15

Vizibilitate redusa: 292 m

Vizibilitate limitata: bay 14, rand 7

Forte ce actioneaza asupra navei

Mom. torsiune Mom.incovoiere Forta taietoare

Bay De la % permis % permis % permis

nr. Pp t Mare Port tm Mare Port tm Mare Port

-35 0.000 304 4 4 733 2 1 289 5 5

-35 12.200 668 9 8 7592 16 11 1304 22 22

Maximum : 2704 28 24 126070 93 68 3451 58 58

Pozitie (m) : 41.53 41.5 41.5 83.19 83.2 83.2 27.660

Bay-uri : 29-27 29-27 29-27 25-23 25-23 25-23 33-31

Forte taietoare

Fig. 16

Fig. 17 Moment de incovoiere

Fig. 18 Moment de torsiune

Concluzie : Portcontainerul de 4400 TEU, este o nava cu structura celulara, de a treia genaratie si are clasa Panamax, astfel incat poate naviga prin canalul Panama, nestingherita de restrictiile de navigatie impuse aici. Pe timpul incarcarii sau respectat conditiile de stabilitate longitudinala si transversala, astfel incat nava sa poata fi incarcata in siguranta, mentionandu-si stabilitatea si asieta corespunzatoare.