SIŁA HYDRODYNAMICZNA- w czasie ruchu okrętu na każdy element powierzchni podwodzia działa woda z pewną siłą zależy ona od prędkości okrętu. Na okręt będący w ruchu działają prócz tego siły zewnętrzne w postaci pędników lub nacisku liny holującej, siły ciężkości. Dla okrętów poruszających się ruchem jednostajnym po linii prostej suma wszystkich sił i momentów musi wynosić 0.
OPÓR OKRĘTU (HYDRODYNAMICZNY)- składowa pozioma wypadkowej siły hydro działająca w płaszczyźnie symetrii okrętu równoważona jest siłą naporu pędnika lub siłą naciągu liny holującej. Opór ten zależy od: wielkości i kształtu podwodzia, V statku.
OPÓR OKRĘTU- wywołany jest zakłóceniami równowagi mas wody przez poruszający się kadłub. Są rodzaju: poruszający się kadłub powoduje występowanie różnic ciśnień opływającej go wody w skrajnych jego częściach i na śródokręciu. W wyniku tych różnic występują na powierzchni wody układy fal; w skutku lepkości wody cząsteczki wody znajdujące się w najbliższym sąsiedztwie kadłuba przywierają do niego i poruszają się wraz z kadłubem. Występujące tarcie powoduje powstawanie elementarnych sił stycznych do kadłuba i skierowanych w kierunku przeciwnym do ruchu okrętu: odrywanie się od kadłuba strug wody porwanych jego ruchem jest przyczyną powstawania obszarów podciśnienia na rufie oraz tworzenia się wirów za jego kadłubem.
PODZIAŁ STATKÓW - małe do 2000t nośności w zależności manewrują samodzielnie albo jeden holownik; średni 2000-20000t nośności; duże 20000-50000t wymagają holowników wyjątkowo mogą manewrować samodzielnie kotwicę i s strumieniowe; >50000t nie mogą używać kotwic przy minimalnej prędkości nie możliwa jest wzrokowa obserwacja V trudności w podjęciu decyzji w określeniu momentu sztormowania.
LICZBA REYNOLDS'A- Rn=v*l/υ liczba ta powoduje stosunek sił bezwładności do sił lepkości. W zależności od tej liczby określamy opór falowy statku.
LICZBA FROUDE'A- dla głębokiego akwenu Rn=v/√g*L dla płytkiej wody Rn=v/√g*h liczba ta przedstawia stosunek sił bezwładności do sił grawitacyjnych.
WARSTWA PRZYŚCIENNA - obszar płynu, w którym v płynu zmienia się od v ciała do v przepływu niezakłóconego. OPÓR FALOWY - przyczyna powstania fal przy ruchu okrętu są spowodowane różnica ciśnień w okolicach dziobu i rufy oraz śródokręcia.
MASA HYDRODYNAMICZNA - 1/10 masy statku, wielkość, która nie ma fizycznego odpowiednika
BADANIA MODELOWE OPORU: -podobieństwo mechaniczne - aby zjawiska przebiegały w sposób podobny mechanicznie musi być zachowane podobieństwo kinematyczne, geometryczne, dynamiczne -podobieństwo geometryczne - najłatwiej je zachować Ls/Lh=Bs/Bm=Ts/Tm=λ; Swls/Swlm=λ²; Vs/Vm=λ³ -podobieństwo kinematyczne - oznacza że obraz opływu okrętu jest geometrycznie podobny do obrazu opływu modelu. Prędkości odpowiadających sobie punktach modelu i na statku muszą mieć taki sam kierunek i zwrot, a ich stosunki muszą być wielkością stałą np.: liczby Frooda, Reynolds'a -podobieństwo dynamiczne - sił zachodzi wówczas, gdy stosunek sił działających na odpowiadające sobie cząstki wody przy okręcie i przy modelu będzie stała.
EFEKT SKALI- nazywany w badaniach oporu błąd wynikający z niemożliwości jednoczesnego spełnienia prawa podobieństwa Froude'a i Reynoldse'a czyni niemożliwości jednoczesnego modelowania sił lepkości i sił grawitacyjnych. Podstawę badań modelowych jest hipoteza Froude'a przyjął że całkowity opór: RT(Rn, Fn)= Rf(Rn) + RR(Fn) Rf-opór tarcia, RR-opór resztowy.
STRUMIEŃ NADĄŻAJĄCY - jest to strumień którego v poza statkiem jest mniejsza niż V statku.
OPÓR FALOWY - jest to siła związana bezpośrednio z energią, jaką statek rozprasza. Jest związany z liczbą Froode'a
UKŁAD FALOWY STATKU SKŁADA SIĘ Z DWÓCH GRUP FAL : -fal ukośnych- rozprzestrzeniają się niezależnie od prędkości statku w obszarze ograniczonym dwiema prostymi biegnącymi pod stałym kątem ~ 20° do kierunku ruchu statku -fal poprzecznych- ich grzbiety następują po sobie w różnych odstępach zwanych długością fali poprzecznej λ
DŁUGOŚĆ FALOTWÓRCZA - jest to odległość pomiędzy dziobowym i rufowym ośrodkiem powstawania fal
REZONANS FAL - następuje wówczas, gdy grzbiet fali dziobowej, dochodząc do rufy, natrafia na grzbiet fali rufowej (mL + λ/2=nλ)
ZNOSZENIE SIĘ FAL - gdy dolina jednej fali natrafia na grzbiet drugiej.
OSIADANIE - jest to wielkość o jaką zwiększa się zanurzenie statku w wyniku działania siły ssącej jaka powstaje w wyniku ruchu na płytkiej wodzie.
AKWENY- nieograniczony- H=10,73*T*v/√L gdzie T-zanurzenie, v-prędkość[m/s}, L-długość przy głębokości 20 zanurzeń nie będzie występowało oddziaływanie dna. Dla 03 szerokości statku nie będzie już występowało oddziaływanie brzegu. Płytkowodzie- wpływ na ruch statku pojawia się na głębokościach 4T, a w portach około h=1,2T
ZAPAS WODY POD STĘPKĄ: ZALEŻY-hydroakustycznego pomiaru odległości lustra wody od dna akwenu; dokładności określenia wielkości redukcji namieżonej głębokości od zera mapy; dokładności określenia pozycji; dla pogłębiarek czerpakowych= 20-30cm.
OCENA DOKŁADNOŚCI-ruchy dna akwenu, prądy pływowe, dryfowe, ujścia rzek;
ZMIANY POZIOMU WODY-zmiany ciśnienia atmos; wywołanie przez zjawiska dryfu i pływowe; opady; oscybacje własne; dokładność pomiaru głębokości podczas żeglugi.
CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA ZANURZENIE-Zużycie zapasów; parowanie wysychanie ładunku; wymiana wód balastowych; zmiana gęstości wody w jakim pływa statek; przyrost zanurzenia; odkształcanie kadłuba; strzałka ugięcia na owrężu (dla masowca= 12m, dla dużych zbiornikowców =30m); osiadanie statku.
MAX V Z JAKA PORUSZA SIĘ FALA -C=√gh=VKR Fnh=1 V krytyczna; Fnh<1 podkrytyczna; Fnh>1 nadkrytyczna.
ZAPAS WODY POD STĘPKA MUSI BYĆ-grunt miękki 0.15-0,3M; piasek 0,3-0,45m; kamienie 0,45-0,60m.
MIN ZAPAS WODY POD STĘPKA- akweny portowe osłonięte od falowania 10% zanurzenia statku; tor podejściowy 15%; otwarte akweny morskie 20%.
SPRAWNOŚĆ NAPĘDOWA STATKU- stosunek mocy holowania do mocy na sprzęgle napędu głównego = iloczyn sprawności elementów miedzy silnikiem a pędnikiem.
SKOK ŚRÓBY- droga jaką przebywa śruba w wodzie podczas jednego obrotu (H).hS=H-hP hS-poślizg śr, hP- posuw śr.
KAWITACJA- implozja pęcherzyków. Przy dużej prędkości przepływu spada ciśnienie. Gdy ciśn spadnie poniżej krytycznego powstają pęcherzyki pary wodnej. Dotyczy wszystkich obiektów, które poruszają się w wodzie ze znaczna prędkością. Powoduje niszczenie śrub jak również łamanie.
PRĘDKOŚCI MORSKIE- CN 100%; PN 70%; WN 50%; BWN 30%, CW100%; PW 70%; WW 50%; BWW 30%.
ŚRUBA O STAŁYM SKOKU- zalety- łatwy montaż, prosta konstrukcja (odlew), mały ciężar, wysoka sprawność, niski koszt, wady- śruba jest projektowana na określone warunki pracy( pogoda, stan kadłuba i załadowania), mała elastyczność przy manewrach, silnik nawrotny, przy pracy śruby wstecz mniejsza sprawność.
ŚRUBA NASTAWNA- ( jest zawsze lewoskrętna moc= 30000kW0 zalety- kąt natarcia skrzydeł ustawiamy poprzez obrót w piaście, przydatna dla statków pływających przy zmiennym obciążeniu, silnik nienawrotny, zmniejszenie wydajności sprężarek i wielkości butli sprężonego powietrza do rozruchu SG, oszczędność w zużyciu silnika, rezygnacja z turbin biegu wstecznego, remont tylko uszkodzonych elementów, eliminacja ograniczeń wywołanych krytycznymi obrotami silnika, eliminacja przeciążeń wywołanych manewrami awaryjnymi, nieograniczona liczba nawrotów, utrzymanie dowolnie małych V, płynne przejście ze skoku naprzód do skoku wstecz, lepsze wykorzystanie mocy w sztormie, na holownikach zwiększenie uciągu o 30-40% w stosunku do śrub klasycznych.
ŚRUBY Z DYSZĄ- dysze (stałe i obrotowe- sterowanie za pomocą dyszy bez steru).
PĘDNIK AZYMUTALNY (ŚRUBOSTER)- kolumna obracająca się z dyszą i śruba nastawną. Powoduje wytworzenie naporu w dowolnym kierunku. Stosuje się je na holownikach można wtedy holować we wszystkie strony z tą samą V. Graniczna moc do 7000 kW.
NAPĘD TYPU AZIPOD- (gondolowy) moc do 30MW. Pędnik Voith- Schneider'a wykorzystany jest na holownikach, promach. Siła naporu może być wytwarzana w dowolnym kierunku, niebezpieczeństwo dla pędników na płytkiej wodzie.
WIELKOŚĆ SIŁY HYDRODYNAMICZNEJ NA PŁACIE- wielkości (powierzchni) płata, kąta natarcia, kształtu płata, prędkości przepływu wody, właściwości cieczy opływającej. CR=R/0,5*ę*v2*s -wsp. Siły oporu, CL=L/0,5*ę*v2*s -wsp. Siły hydrodynamicznej.
RODZAJE URZADZEŃ STEROWYCH- podparte za tylnicę, niezrównoważone; podwieszony częściowo zrównoważony; półpodwieszony, częściowo zrównoważony; podwieszony z nieruchomą opływką.
ROTOR- obracający się walec ( efekt Magnusa) poprawa zwrotności w stosunku do steru klasycznego.
ROTOR Z PŁETWĄ- używa się rotora tylko w trakcie manewrów.
STER SCHILLINGA- z góry i dołu płyta krawędziowa. Oderwanie strumienia dopiero przy wychyleniu o ok. 70Ⴐ.
STER BECKERA- ster z klapą ( max kąt wychylenia 30-35Ⴐ) posiada największą siłę nośna.
STER PLEUQE- dodatkowa mała śruba z dyszą wbudowana w płetwę steru klasycznego, śruba ta jest używana tylko do manewrów.
STERY STRUMIENIOWE- (pomocnicze urządzenie sterujące), działa na zasadzie pompy (zasysa wodę z jednej burty i wyrzuca na drugą), tunele są zabezpieczone kratami, silnik umieszczony jest wewnątrz lub ponad tunelem, im większa średnica tunelu tym lepiej, powyżej V statku 5w s.s nie są efektywne.
PARAMETRY STERÓW STRUMIENIOWYCH- średnica tunelu 1,1-3,3m, moc 10-2,570 kW, obroty śruby 200-550 obr/min, napór [kG] 2100-35000, wsp efektywności k 10-14 kG/ HP[KM]
NAPĘD STRUGOWODNY- stos na szybkich promach ( wirnik, wał napędowy, dysza, deflektor), b. dobre właści manewrowe st., na których jest stosowany, stosuje się go tylko na szybkich i lekkich jednostkach ( dno z uskokiem), ograniczenia warunkuje pogoda (fala ok. 5m)
4