M042

4.3. Zatrzymywanie - wytracanie prędkości

Zagadnienie zatrzymywania statków, zmniejszania ich prędkości, jest tematem wielkie) liczby badań i opracowań. Wiąże się to oczywiście z bezpieczeństwem żeglugi, uzależnili 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:

my²

£*=—    (4-5)

gdzie:

E_k — energia kinetyczna [kgm²/s²], [Nm], m — masa statku [kg], i' — prędkość statku [m/s].

Masę statku można wyrazić wzorem [104]:

in_s = p 8 LBT    (4.6)

Kthir:

w, — masa statku [kg],

/) gęstość wody [kg/m³],

8 współczynnik pełnotliwości kadłuba,

/.. II. 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:

m_x masa wody towarzyszącej [kg], dla akwenu płytkiego [104]

(4.8)

m_x = jpLT¹ =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].

/,mr/.ymy wuiuw iłuiiiw* jv».    ....... .

żiilu/ność (4.5) wskazuje, że wielkość tej energii jest wprost proporcjonalna do wielkości itoik ii i do kwadratu jego prędkości. Można więc wnioskować, iż najdłuższe czasy i drogi iiii/ymywania będą związane ze statkami dużymi oraz jednostkami szybkimi. Odwrotnie do

ii    |*ii łatwiej będzie przebiegać zatrzymywanie statków małych oraz jednostek poruszających mi, małymi prędkościami. Likwidacja energii kinetycznej poruszającego się statku odbywa mi, 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

ylwarzana na zatrzymanej śrubie napędowej. Odmiennie do tego mianem zatrzymywania i* yinoszonego określa się manewr polegający na wykorzystaniu mocy napędu głównego pod-* /os pracy wstecz. Siłami likwidującymi energię kinetyczną są wtedy siła oporu kadłuba oraz min naporu wytwarzana na pracującej wstecz śrubie napędowej.

Manewr zatrzymywania swobodnego można skracać wytwarzając dodatkowe siły zali rymujące przy użyciu steru. Na statkach wyposażonych w pędniki azymutalne, strugowod-

iii    czy 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 przc-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-nic. stały przechył poprzeczny, rodzaj napędu, rodzaj śruby oraz sterowność. W odniesieniu do manewru zatrzymywania wymuszonego szczególny wpływ ma oczywiście rodzaj napędu, ind/aj śruby oraz sprawność wykonania manewru w siłowni. Podstawowymi jednak czynni-k miii 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, ii 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_w w funkcji czasu t, a druga przebieg przyrostu drogi d również w funkcji czasu.

175-