1. Narysować na jednym wykresie krzywe oporu statku na wodzie głębokiej, płytkiej i w kanale. Zaznaczyć prędkość osiągalną i krytyczną.

2. Podział oporu holowania. Co to jest opór falowy?

Opór holowania - stawiany statkowi przez ośrodek wodny

Opór całkowity:

- o. ciśnienia

- o. falowy

- o. kształtu

- o. lepkości

- o. tarcia

-o. lepkości

Opór falowy - efekt zakłócenia równowago ośrodka wodnego, powodowany przez wzrost ciśnienia w części dziobowej i rufowej statku w czasie jego ruchu, a tym samym przez powstające fale poprzeczne i skośne. Jego wartość wzrasta proporcjonalnie do kwadratu prędkości i stanowi 20-30% dla małych prędkości, 60-70% dla dużych prędkości.

3. Jaki napęd mają holowniki typu traktor?

Holowniki typu water tractor wykorzystują dwa umieszczone w dziobowej części pędniki cykloidalne Voith-Shneidera, co zmieniło rozkład sił i wyeliminowano niebezpieczeństwo wywrócenia do góry dnem.

4. Opisać ster Beckera. Czy jest to ster szerokokątny?

BECKERA - umieszczono na krawędzi spływu steru głównego dodatkową sterowną płetwę, jest ona mechaniczna lub przy pomocy siłownika hydraulicznego sprzęgniętego ze sterem głównym. Wychylenie steru głównego o kąt alfa od płaszczyzny symetrii statku powoduje automatyczne wychylenie płetwy dodatkowej o kąt podobny w stosunku do płaszczyzny symetrii steru głównego. Zwiększa to siłę nośną o 60-70% szczególnie w połaczeniu e sterem strumieniowym.

5. W jaki sposób dokonuje się podziału prędkości morskich na statku?

Prędkości morskie na statku dzieli się na naprzód i wstecz. Te z kolei dzieli się tak, aby równomiernie rozłożyć prędkości w celu racjonalnego wykorzystania mocy napędu:

- Prędkości naprzód:

CN - cała naprzód

PN - pół naprzód = 0.7CN

WN - wolno naprzód = 0.5CN

BWN - bardzo wolno naprzód = 0.3CN

- Prędkości wstecz:

CW- cała wstecz - odpowiadająca PN

PW - pół wstecz - odpowiadająca WN

WW - wolno wstecz - odpowiadająca BWN

BWW - bardzo wolno wstecz - niższa od BWN

6. Ile wynosi prędkość minimalna statku. Podać przykłady.

Prędkość minimalna jest to najmniejsza prędkość, przy której statek jest jeszcze sterowny. Innym ograniczeniem dla prędkości minimalnej są minimalne dopuszczane obroty silnika, poniżej których motory pracują nierówno i mogą się samoistnie zatrzymać.

Statki w zależności od pełnotliwości kadłuba i wielkości mogą mieć różne prędkości minimalne od 1 dla statków smukłych do nawet powyżej 3 węzłów dla statków dużych pełnotliwych.

7. co to jest efekt Coandy i gdzie wystepuje na statku?

Efekt Coandy - zjawisko fizyczne polegające na tym, iż strumień płynu (gazu lub cieczy) ma tendencję do przylegania do najbliższej powierzchni. Efekt został nazwany od nazwiska odkrywcy Henri Coandy.

Wpływ na efekt pędnika azymutalnego na zjawisko mieszania się strumieni zaśrubowych (spread) oraz efekt Coandy.

Mieszanie się strumieni występuje w układach kilku pędników pracujących w bliskiej odległości przy pewnych kątach ustawienia się powoduje spadek naporu.

Efekt Coandy polega na ugięciu strumienia zaśrubowego w kierunku opływanej powierzchni. Strumień wody poruszający się w bliskiej odległości od poszycia dna statku powoduje przyleganie strumienia do poszycia dna. Straty tarciowe mogą wynosić nawet 30%.

8. Narysować i opisać rozkład sił wywołujących zwrot statku w I fazie cyrkulacji. Ile wynosi spadek prędkości liniowej statku w II fazie cyrkulacji?

Zwrot statku jest powodowany przez moment os siły Ns*r.

Zmniejszenie prędkości ocenia się na 10% wartości początkowej.

1. Podać prawo ciągłości strugi i prawo Bernoulliego w odniesieniu do osiadania.

Interpretację zachowania się statku w oparciu o model płynu idealnego stosujemy w przypadku ruchu statku na płytkiej wodzie oraz w pobliżu innych obiektów stałych lub ruchomych. Do jakościowego opisu zjawisk związanych z opływem kadłuba statku można więc tym przypadku zastosować równanie Bernouliego i równanie ciągłości. Z równaniem ciągłości wynika następująca zależność: S₁v₁ = S₂v₂ stąd prędkość w przekroju S₂ wynosi v₂ = (S₁/S₂)*v₁

Oznacza to, że przy zmniejszeniu sięę przekroju hydraulicznego zwiększa się prędkość przepływu. Zmianę ciśnienia wynikającą ze wzrostu prędkości możemy wyznaczyć z równania Bernouliiego, które opisuje zachowanie się płynu nielepkiego i nieściśliwego w przepływie ustalonym.

Przy pominięciu sił masowych ma ono postać następującą: 1/2 * ρv² + p = const, gdzie: v-prędkość przepływu, p-ciśnienie statyczne, ρ-gęstość wody.

1/2 * ρ_v1² + p₁ = 1/2 * ρv₂² + p₂ Wzrost prędkości spowoduje spadek ciśnienia. Przewężenie pola przepływu lub zwiększenie prędkości przepływu oznacza więc powstanie siły ssącej.

2. Co to jest warstwa przyścienna?

Zaproponowane przez Prandtla (1904) rozróżnienie przepływu płynu na dwa regiony - cienką warstwę tuż przy ścianie (np. rury) oraz pozostałą część objętości płynu (rdzeń). Uprościło to matematyczne rozważania nad przepływami oraz ułatwiło prowadzenie obliczeń dla oddziaływań płynu na ciała w nim zanurzone. Charakter przepływu w tej warstwie może być laminarny lub burzliwy (w tym przypadku rozróżnia się dwie podwarstwy: burzliwą oraz lepką). Przykładowa grubość warstewki przyściennej może wynosić dla w pełni rozwiniętego przepływu burzliwego wody w rurze od setnych części do kilku milimetrów. Grubość tej warstwy spada wraz ze wzrostem liczby Re

Po dostatecznie dużym wzroście ciśnienia woda w warstwie przyściennej ulega zahamowaniu i porusza się wolniej od warstwy zewnętrznej. W punkcie A cząsteczki wody w warstwie przyściennej zaczynają się poruszać wstecz, pomimo że przepływ w warstwie zewnętrznej nie zmienia kierunku. W wyniku zmiany rozkładu prędkości w warstwie przyściennej linie prądu oddalają się od powierzchni ciała i następuje oderwanie warstwy przyściennej. Oderwanie warstwy przyściennej zmienia obraz opływu. Grubość warstwy przyściennej zmienia się od kilku cząstek na dziobie do około 1m. na rufie.

3. Opisać napęd cykloidalny:

Pędnik cykloidalny - pędnik okrętowy z pionową lub nieznacznie odchyloną od pionu osią ruchu. Jego zasada działania jest zbliżona do działania koła łopatkowego: łopatki pędnika są obrotowe i sterowane są za pomocą mimośrodu, ale w odróżnieniu od koła łopatkowego są stale zanurzone w wodzie, a sam pędnik cykloidalny służy jako ster.

Cechy charakterystyczne pędników Voith Schneider Propeller:

• bezstopniowe sterowanie naporem zarówno pod względem wielkości jak i kierunku w pełnym zakresie 360^o

• siła ciągu jest zawsze generowana od wartości zerowej oraz zmiany w jej kierunku odbywają się zawsze poprzez zero

• dzięki prawie idealnej obrotowej symetrii hydraulicznej, sprawność pędnika jest taka sama w całym zakresie 360^o i dlatego moc silnika głównego może być wykorzystana maksymalnie natychmiast w dowolnym kierunku

• kierunek siły ciągu zmienia się zgodnie z prostokątnym układem współrzędnych X i Y - osie te pokrywają się z głównymi osiami statku

• silnik napędowy może pracować ze stałą lub zmienną prędkością obrotową optymalnie przystosowaną do warunków pracy i stałym kierunkiem obrotów w czasie wszystkich manewrów

• prędkość obrotowa pędnika jest bardzo mała, co sprawia, że konstrukcja jest niezwykle solidna i wytrzymała, a to z kolei sprawia, że układ napędowy działa niezawodnie i pewnie nawet w ekstremalnie trudnych warunkach

• układ napędowy i sterowanie stanowią jeden wspólny, inteligentny, a zarazem prosty w obsłudze system

• dzięki możliwości usytuowania pędników VSP w części dziobowej holownika zmieniono rozkład sił działających na niego w czasie operacji holowania, a tym samym wyeliminowano niebezpieczeństwo wywrócenia do góry dnem.

Obszar zastosowań pędników Voith Schneider Propeller:

• holowniki typu Voith Water Tractor

• holowniki eskortujące

• statki ratownicze

• statki pożarnicze

• jednostki służące do usuwania zanieczyszczeń w postaci rozlewisk ropy naftowej

• dźwigi pływające

• stawiacze boi i jednostki przystosowane do wykonywania szeregu innych prac przybrzeżnych

• promy

• jednostki do zadań specjalnych (trałowce i wykrywacze min w służbie marynarki wojennej).

4. Wymienić stery szerokokątne (opisać dowolny)

Stery szerokokątne:

- BECKERA - umieszczono na krawędzi spływu steru głównego dodatkową sterowną płetwę, jest ona mechaniczna lub przy pomocy siłownika hydraulicznego sprzęgniętego ze sterem głównym. Wychylenie steru głównego o kąt alfa od płaszczyzny symetrii statku powoduje automatyczne wychylenie płetwy dodatkowej o kąt podobny w stosunku do płaszczyzny symetrii steru głównego. Zwiększa to siłę nośną o 60-70% szczególnie w połaczeniu e sterem strumieniowym.

- FLETTERA - zbliżony konstrukcyjnie do BECKERA, różni się wysokością i powierzchnią dodatkowej płetwy

- SHILLINGA - rózni się od wcześniejszych profilem płetwy ( rozszezonej kielichowato przy krawędzi spływu) oraz zastosowaniem dwóch szerokich płyt krawędziowych, spełniających w tym przypadku funkcję szczątkowej dyszy. Plyty kierują strumień zaśrubowy na płetwę sterową, kształt krawędzi powoduje dodatkowe odchylenie strumienia od płaszczyzny symetrii statku

5. W jaki sposób dokonuje się podziału prędkości morskich na statku?

Prędkości morskie na statku dzieli się na naprzód i wstecz. Te z kolei dzieli się tak, aby równomiernie rozłożyć prędkości w celu racjonalnego wykorzystania mocy napędu:

- Prędkości naprzód:

CN - cała naprzód

PN - pół naprzód = 0.7CN

WN - wolno naprzód = 0.5CN

BWN - bardzo wolno naprzód = 0.3CN

- Prędkości wstecz:

CW- cała wstecz - odpowiadająca PN

PW - pół wstecz - odpowiadająca WN

WW - wolno wstecz - odpowiadająca BWN

BWW - bardzo wolno wstecz - niższa od BWN

6. Wymienić czynniki wpływające na prędkość statku.

- hydrauliczne warunki akwenu

- wiatr i falowanie

- gęstość i temperatura wody

- zmiany wyporności

- zmiany przegłębienia i przechyłów

- gładkość poszycia kadłuba

- porastanie kadłuba

- dokładność sterownia

7. W jaki sposób można zmniejszyć przechył statku w cyrkulacji?

8. Narysować i opisać rozkład sił wywołujących zwrot statku w I fazie cyrkulacji.

Zwrot statku jest powodowany przez moment os siły Ns*r.

Zmniejszenie prędkości ocenia się na 10% wartości początkowej.

1. Narysować na jednym wykresie krzywe oporu statku na wodzie głębokiej, płytkiej i w kanale. Zaznaczyć prędkość osiągalną i krytyczną.

2. Podać jak zmienia się ze zmianą głębokości wody kształt układu falowego wytwarzanego przez statek.

3. Opisać napęd stosowany na statkach HSC i HSS.

Napęd strugowodny. Energia ciśnienia wody jest zamieniana na energię kinetyczną. Stosuje się na jednostkach szybkich V 45-50kt, promy HSS i HSC, Zastosowane są wirniki o specjalnej konstrukcji zapewniające uzyskanie dużej wydajności przepływu, V wypływu wody osiągają 40 m/s. HSC - high speed craft / ship. + nie powodują drgań, pracują ciszej, otwory dolotowe zabezpieczone siatką, jednostki sportowe, wojenne

4. Opisać ster który wykorzystuje efekt Magnusa.

Stery z cylindrem obrotowym wykorzystują efekt Magnusa, obracający się w strumieniu wody cylinder wytwarza siłę prostopadłą do swojej osi, co powoduje znaczne uginanie strumienia zaśrubowego, w rezultacie, czego powstaje zwielokrotniona siła skręcająca. Konstrukcja umieszczony pionowo cylinder wzdłuż przedniej krawędzi płetwy sterowej, możliwość zastosowania kątów wychylenia steru o 90^o, wydatne poprawienie zwrotności umożliwiające wykonanie pełnej cyrkulacji w miejscu.

5. Kiedy stosuje się prędkości manewrowe na statku? Podać jak się je dobiera.

CN-manewrowa obowiązuje od ogłoszenia od ogłoszenia pogotowia manewrowego dla siłowni (podchodzenie pilota, odcumowanie, odkotwiczenie, żegluga podczas ograniczonej widzialności) do ogłoszenia podróży morskiej lub zakotwiczenia. Stosuje się ją aby:

- wydłużyć czas do podjęcia decyzji

- ułatwić zatrzymanie statku

- tworzy awaryjny zapas prędkości

- zmniejsza średnicę cyrkulacji

Wartość CN-manewrowa odpowiada ograniczonej konstrukcyjnie mocy CW (11-12w) i równomiernie rozkładając prędkości pozostałe.

6. Co to są obroty krytyczne?

Obroty napędu głównego. Przy których występuje rezonans drgań w silniku przenoszący się na kadłub, zjawisko niebezpieczna dla napędu jak i dla całej konstrukcji statku, dlatego przy doborze prędkości mniejszych od CN i CW należy zachować bezpieczne odstępy od prędkości obrotów krytycznych.

7. Opisać zjawisko kawitacji. Co to jest erozja kawitacyjna?

Kawitacją nazywane jest zjawisko powstawania w cieczy obszarów nieciągłości wypełnionych parą lub gazem, w wyniku spadku ciśnienia poniżej wartości krytycznej. Ciśnienie krytyczne ma wartość zbliżoną do ciśnienia pary nasyconej i zależy od ilości i postaci pęcherzy gazu w wodzie. Lokalny spadek ciśnienia może być spowodowany wzrostem prędkości cieczy. Skutkiem kawitacji obok erozji jest również hałas oraz drgania wywołane przez zmiany ciśnienia od okresowo powstających i zanikających kawern kawitacyjnych.

Erozja kawitacyjna: proces, w którym powstające podczas implozji bąbelków gazu fale uderzeniowe powodują mikrouszkodzenia śrub okrętowych, łopat turbin, zaworów i innych elementów i dramatycznie skracają czas ich eksploatacji.

8. Narysować i opisać rozkład sił wywołujących zwrot statku w I fazie cyrkulacji. Co to jest Pivot Point?

Zwrot statku jest powodowany przez moment os siły Ns*r.

Zmniejszenie prędkości ocenia się na 10% wartości początkowej.

Pivot point: punkt względem, którego statek obraca się podczas wykonywania manewru

- zależy od współczynnika pełnotliwości: Cb>0,8 - bliżej dziobu ¼ * L/2; Cb<0,6 - dalej od dziobu 2/3 * L/2

- przy użyciu steru konwencjonalnego ok. 1/3L od dziobu

- przy sterze strumieniowym i ruchu naprzód jest bliżej dziobu, przy wstecz bliżej rufy

---