M042

4.3. Zatrzymywanie- wytracanie prędkości

Zagadnienie zatrzymywania statków, zmniejszania ich prędkości, jest tematem wielkioi liczby badań i opracowań. Wiąże się to oczywiście z bezpieczeństwem żeglugi, uzależnił) nym w dużej mierze od zdolności zatrzymywania, a więc od długości drogi i czasu manewru zatrzymywania statków. Całość tematu dzieli się na zatrzymywanie swobodne i zatrzymywanie wymuszone. Każdy poruszający się statek cechuje bezwładność odpowiadająca jego energii kinetycznej wyrażonej wzorem:

(4.S)

gdzie:

/;'_t — energia kinetyczna [kgm²/s²], [Nm], m — masa statku [kg], v— prędkość statku [m/s].

Masę statku można wyrazić wzorem [104]:

m_s = p 8 LBT

(4.6)

gdzie:

m_f — masa statku [kg],

/) gęstość wody [kg/m³],

<> współczynnik pełnotliwości kadłuba,

U H. T — wymiary główne statku [m].

W okresie ruchu przyspieszonego, a więc zarówno podczas przyspieszania jak i w czasie zatrzymywania, występuje pozorny wzrost masy statku powodowany lepkością wody. Ten pozorny wzrost nosi miano masy wody towarzyszącej. Uważa się, że wielkość masy wody towarzyszącej zmienia się w zależności od głębokości akwenu manewrowania. Stąd można też przedstawić dwie zależności określające wielkość masy wody towarzyszącej:

— dla akwenu głębokiego [186]:

m_x = 0,08 m_s

(4.7)

gdzie:

w, masa wody towarzyszącej [kg],

dla akwenu płytkiego [104]

(4.8)

m_x = fpLT² = 0JS5pLT²

Wielkość masy wody towarzyszącej dla kształtów tak smukłych, jak kadłuby morskich statków handlowych, wynosi zwykle, nie więcej niż parę lub kilka procent ich masy [171], Dlatego też w niektórych wypadkach badań i kalkulacji praktycznych dopuszczalne jest całkowite pominięcie jej i przyjęcie do obliczeń wyłącznie samej masy statku. Praktyka taka jest w każdym razie oceniana jako słuszna, gdy dotyczy ruchu statku naprzód lub wstecz [171].

/ iur/.ymywiimw nuuAujvo> _r..............,

,'nlr/mość (4.5) wskazuje, że wielkość lej energii jest wprosi proporcjonalna do wielkości •lulku i do kwadratu jego prędkości. Można więc wnioskować, iż najdłuższe czasy i drogi • nii/ymy wania będą związane ze statkami dużymi oraz jednostkami szybkimi. Odwrotnie do ti im łatwiej będzie przebiegać zatrzymywanie statków małych orazjednostek poruszających •li; małymi prędkościami. Likwidacja energii kinetycznej poruszającego się statku odbywa •i<. zawsze pod wpływem działania hydrodynamicznych sił oporu kadłuba. Mianem zatrzymywania swobodnego określa się manewr polegający wyłącznie na zatrzymaniu pracy napędu głównego. W takim wypadku siłami zatrzymującymi są: siła oporu kadłuba oraz siła oporu w stwarzana na zatrzymanej śrubie napędowej. Odmiennie do tego mianem zatrzymywania ■ , miiszonego określa się manewr polegający na wykorzystaniu mocy napędu głównego pod-i /as pracy wstecz. Siłami likwidującymi energię kinetyczną są wtedy siła oporu kadłuba oraz. ■ula naporu wytwarzana na pracującej wstecz śrubie napędowej.

Manewr zatrzymywania swobodnego można skracać wytwarzając dodatkowe siły zali/ymujące przy użyciu steru. Na statkach wyposażonych w pędniki azymutalne, strugowod-m c/.y pędniki Azipod manewr zatrzymywania można zdecydowanie skrócić wykorzystując liiunujące działanie tych urządzeń (rys. 2.5).

Miarą zdolności zatrzymywania statku jest długość drogi i czasu koniecznych do prze-pmwadzenia manewru. W celu umożliwienia porównań drogę zatrzymywania wyraża się w icdnostkach bezwymiarowych w stosunku do długości statku. Długość drogi i czas zatrzymywania statków o takiej samej wyporności zależy od dużej liczby czynników. Są to między innymi: współczynnik pełnotliwości podwodzia, gładkość kadłuba, zanurzenie, przegłębie-nir. stały przechył poprzeczny, rodzaj napędu, rodzaj śruby oraz sterowność. W odniesieniu ilu manewru zatrzymywania wymuszonego szczególny wpływ ma oczywiście rodzaj napędu, uniżaj śruby oraz sprawność wykonania manewru w siłowni. Podstawowymi jednak czynni-1.11111 są niezależnie od rodzaju manewru: masa statku oraz jego prędkość początkowa, albowiem [132]:

masa statku, wprost proporcjonalna do wielkości energii kinetycznej, wzrasta wraz

z sześcianem długości statku, podczas gdy

opór zanurzonej części kadłuba rośnie tylko proporcjonalnie z kwadratem długości statku.

4.3.1.    Zatrzymywanie swobodne

4.3.1.1.    Wykresy i tabele zatrzymywania swobodnego

Podczas morskich prób manewrowności statku wykonuje się następujące manewry zali zymywania swobodnego: “CN-stop”, “PN-stop”, “WN-stop”, “BWN-stop”. Pomiarami obejmuje się przebieg zmian prędkości i przyrosty drogi w funkcji czasu, wyznaczając w końcu całkowite długości drogi i czasu potrzebne do wykonania tych manewrów. W wyniku prób zostają opracowane wykresy zatrzymywania swobodnego. Drogę wyraża się w milach morskich, kablach, metrach lub stopach (wzory empiryczne), prędkość w węzłach, a czas w minutach. Krzywe umożliwiają sporządzenie tabel zatrzymywania swobodnego. W praktyce spotyka się najczęściej zestawy w postaci wskazanej na rys. 4.11, gdzie jedna krzywa przedstawia przebieg zmian prędkości v_H, w funkcji czasu I, a druga przebieg przyrostu drogi d również w funkcji czasu.

175-