ΝΑΥΠΗΓΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ 2010 ναυπηγικο σχεδιο 3

ΝΑΥΠΗΓΙΚΌ ΣΧΕΔΙΟ Σημειώσεις Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Ναυπηγός Μηχ / γος Μηχ / κός Επίκουρος Καθηγητής

1

ΝΑΥΠΗΓΙΚΟ

ΣΧΕΔΙΟ

Αθήνα, 2010


2

ΓΕΝΙΚΑ Στις σημειώσεις αυτές αναπτύσσεται ένα σημαντικό μέρος της μελέτης που αφορά στη σχεδίαση του πλοίου και συγκεκριμένα το μέρος που έχει ως αντικείμενο τον ορισμό του πλοίου από πλευράς γεωμετρίας κυρίως του τμήματος του πλοίου που βρίσκεται μέσα στη θάλασσα, δηλαδή την καρένα ή γάστρα. Το αρχικό στάδιο της σχεδίασης αφορά κυρίως στο σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών, το οποίο υλοποιείται σε τρία επίπεδα που προκύπτουν από διαμήκεις (κατακόρυφες) τομές, οριζόντιες τομές, εγκάρσιες τομές. Για καλύτερη εξομάλυνση των καμπυλών και απεικόνιση των ναυπηγικών γραμμών, σχεδιάζονται και καμπύλες από διαγώνιες τομές, που ονομάζονται φόρμες. Το σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών, είναι το σημαντικότερο από όλα τα σχέδια που εκπονούνται για το πλοίο, διότι από αυτό λαμβάνονται όλα τα στοιχεία που είναι απαραίτητα για τη διαδικασία της μελέτης, όπως για παράδειγμα :

- Όγκοι και κέντρα όγκων της γάστρας - Ροπές αδρανείας - Μετάκεντρα - Συντελεστές γάστρας - Εμβαδά ισάλων

καθώς επίσης και τα απαραίτητα δεδομένα για τον υπολογισμό της αντίστασης, ταχύτητας, ευστάθειας. Το σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών εκπονείται σαν αποτέλεσμα προκαταρκτικών υπολογισμών που επαληθεύουν την ανταπόκριση της μελέτης στις κύριες απαιτήσεις που τίθενται. Συνεπώς, το σχέδιο αυτό θα είναι η γραφική απεικόνιση ενός προβλήματος που επιλύεται επιστημονικά, και όχι αποτέλεσμα καλλιτεχνικότητας και διαίσθησης του σχεδιαστή. Οι καμπύλες του σχεδίου των ναυπηγικών γραμμών, όταν πρόκειται για σκάφη από ναυπηγήσιμη ξυλεία ή πλαστικό, απεικονίζουν την επιφάνεια του εξωτερικού περιβλήματος, ενώ όταν πρόκειται για σκάφη από ναυπηγήσιμο χάλυβα απεικονίζουν την εσωτερική επιφάνεια των ελασμάτων του εξωτερικού περιβλήματος ή (που είναι ακριβώς το ίδιο) την εξωτερική όψη των ενισχυτικών του περιβλήματος. Οι παρούσες σημειώσεις αποτελούνται από πέντε κεφάλαια. Το πρώτο αναφέρεται στην κύρια και βασική ονοματολογία που είναι απαραίτητη για την εισαγωγική αντιμετώπιση της Ναυπηγικής Επιστήμης και Τεχνολογίας. Επίσης, αναφέρεται στον ορισμό των βασικών χαρακτηριστικών διαστάσεων με τη χρήση των οποίων περιγράφεται γεωμετρικά το πλοίο. Στο παράρτημα του πρώτου κεφαλαίου, υπάρχει ένας πίνακας της διεθνούς ορολογίας I.T.T.C. (International Towing Tank Conference) και μια συλλογή στατιστικών δεδομένων που συνήθως έχουν οι βασικοί λόγοι διαστάσεων για διαφόρους τύπους πλοίων. Το δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται στο σχέδιο ναυπηγικών γραμμών, δηλαδή το σύνολο των πινάκων και κατ’ επέκταση των γραμμών και καμπυλών με τη βοήθεια των οποίων το πλοίο παριστάνεται συνολικά από άποψη των γεωμετρικών του χαρακτηριστικών και της μορφής του.


3

Στο παράρτημα αυτού του κεφαλαίου παρουσιάζονται και αναπτύσσονται μέθοδοι, κυρίως χρήσιμοι από πλευράς εκπαιδευτικής, με τις οποίες υλοποιείται ένα σχέδιο ναυπηγικών γραμμών. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται και περιγράφονται περιπτώσεις σχεδίασης ισάλων με πλοίο σε κεκλιμένη θέση καθώς και ενδεικτικές εφαρμογές χρήσης του σχεδίου των Ναυπηγικών Γραμμών. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις συστηματικές σειρές και μια αναφορά στα βασικά χαρακτηριστικά της κάθε μίας. Δίδεται επίσης ένα παράδειγμα υπολογισμού των συντεταγμένων (offsets) από δύο συστηματικές σειρές για τη σχεδίαση των ναυπηγικών γραμμών. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφονται οι βασικοί υπολογισμοί και τα αντίστοιχα διαγράμματα που σχεδιάζονται για να περιγραφούν οι γεωμετρικές ιδιότητες (εμβαδά, όγκοι, κέντρα βάρους, ροπές αδρανείας κλπ.) της γάστρας σε διαφορετικές τομές, δηλαδή με επίπεδα που τέμνουν τη γάστρα εις τρόπον ώστε να περιγραφούν οι ιδιότητες αυτές στις διάφορες συνθήκες πλεύσεως (ισοβύθιστη, με εγκάρσια κλίση, με διαμήκη κλίση). Ελπίζω οι σημειώσεις αυτές να βοηθήσουν στην κατανόηση της βασικής περιγραφής της γάστρας του πλοίου, του σχεδιασμού της καθώς και στην κατανόηση των βασικών υπολογισμών και διαγραμμάτων με τη βοήθεια των οποίων περιγράφεται η γάστρα. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής


4

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1. ΟΡΙΣΜΟΣ ΠΛΟΙΟΥ – ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 1.1 ΠΛΟΙΟ Γενικά μπορεί να ειπωθεί ότι το πλοίο είναι ένα ναυπήγημα (μια ειδική κατασκευή) η οποία είναι σχεδιασμένη για να κινείται με ασφάλεια στο νερό. Η έννοια του πλοίου (Τεχνική και Νομική) προσδιορίζεται αφ’ ενός από το ΝΑΥΤΙΚΟ ΔΙΚΑΙΟ, και συγκεκριμένα από τις διατάξεις του Κώδικα Ιδιωτικού Ναυτικού Δικαίου (Κ.Ι.Ν.Δ.) και τις διατάξεις του Κώδικα Δημοσίου Ναυτικού Δικαίου (Κ.Δ.Ν.Δ.), αφ’ ετέρου από το ΔΙΕΘΝΕΣ ΝΑΥΤΙΚΟ ΔΙΚΑΙΟ.

Το Δημόσιο Διεθνές Δίκαιο αφορά σε θέματα που προκύπτουν μεταξύ Χωρών από την ναυσιπλοΐα, ενώ το Ιδιωτικό Διεθνές Ναυτικό Δίκαιο ορίζει γενικά ποίου κράτους το εσωτερικό δίκαιο θα εφαρμοσθεί σε περιπτώσεις ναυτιλιακών σχέσεων, όταν αυτές δεν είναι καθορισμένες, όπως οι Διεθνείς ναυτιλιακές συμβάσεις.

Οι συμβάσεις αυτές που συνάπτονται μεταξύ Χωρών και αφορούν σε ναυτιλιακά θέματα. Οι διεθνείς συμβάσεις χωρίζονται σε συμβάσεις περί καθορισμού δικαιοδοσίας (ναυσιπλοΐας), περί ασφάλειας ναυσιπλοΐας (περί πρόληψης ρύπανσης θαλάσσης, και περί ασφάλειας φόρτωσης πλοίων), περί υγειονομικών κανονισμών, περί ναυτεργατών, περί παροχής βοήθειας στη θάλασσα (ναυαγιαίρεση, δηλαδή παροχή βοήθειας για κάθε κίνδυνο που μπορεί να διατρέξει ένα πλοίο με σκοπό τη βασική υποχρέωση που είναι η διάσωση ανθρώπων, και ακόμη τη διάσωση του πλοίου, του φορτίου αλλά και του ναύλου που είχε καταβληθεί ή συμφωνηθεί), περί θαλασσίων μεταφορών, περί ευθύνης πλοιοκτήτη ).

Ενδεικτικά αναφέρεται, ότι : - το ΙΔΙΩΤΙΚΟ ΝΑΥΤΙΚΟ ΔΙΚΑΙΟ, περιλαμβάνει διατάξεις οι οποίες ρυθμίζουν τις σχέσεις του θαλάσσιου εμπορίου, της σύμβασης ναυτολόγησης, της θαλάσσιας ασφάλισης και άλλα θέματα όπως είναι η κυριότητα του πλοίου, η μεταβίβαση του πλοίου, η ναυτική υποθήκη κ.ά. Οι διατάξεις αυτές είναι ενδοτικού δικαίου, δηλαδή δεν αποκλείουν διαφορετικές ρυθμίσεις μετά από συμφωνία των ενδιαφερόμενων μερών. - το ΔΗΜΟΣΙΟ ΝΑΥΤΙΚΟ ΔΙΚΑΙΟ, περιλαμβάνει διατάξεις δημοσίου διεθνούς ναυτικού δικαίου, διοικητικού ναυτικού δικαίου (όπως η ασφάλεια ναυσιπλοΐας, η ναυτική εκπαίδευση, η ακτοπλοΐα, ο διοικητικός έλεγχος, τα ναυτικά ατυχήματα), ποινικού και πειθαρχικού δικαίου, ναυτικού εργατικού δικαίου. Οι περισσότερες των διατάξεων αυτών είναι αναγκαστικού δικαίου, δηλαδή δεν μπορούν να τροποποιηθούν με συμφωνία των ενδιαφερομένων μερών διότι αφορούν στη δημόσια τάξη. Ο προσδιορισμός της νομικής έννοιας του πλοίου από τους προαναφερόμενους κώδικες έχει ιδιαίτερη σημασία, διότι το Ναυτικό Δίκαιο δεν εφαρμόζεται γενικά σε κάθε ναυπήγημα / πλωτό κατασκεύασμα, αλλά σε εκείνα που συγκεντρώνουν τα χαρακτηριστικά στοιχεία που περιλαμβάνονται στους ορισμούς. Γενικά, τα πλοία που δεν προορίζονται για εμπορικούς σκοπούς, αντιμετωπίζονται από τις διατάξεις του Κ.Ι.Ν.Δ.


5

Νομική έννοια πλοίου Πλοίο, κατά τον Κ.Ι.Ν.Δ., είναι κάθε πλωτή κατασκευή καθαρής χωρητικότητας πάνω από 10 κόρους, με αυτοδύναμη κίνηση στη θάλασσα. Άρα μια πλωτή κατασκευή για να είναι πλοίο απαιτείται : - να είναι σκάφος, δηλαδή κοίλο ναυπήγημα - να έχει ολική χωρητικότητα (Κ.Ο.Χ. = Κόροι Ολικής Χωρητικότητας) μεγαλύτερη των 10,00

κόρων (ο κόρος είναι μονάδα μέτρησης της χωρητικότητας και είναι ( )31 2,83 ό mκ ρος = ). - να έχει αυτοδύναμη κίνηση, με ιστία (πανιά), Μ.Ε.Κ. (Μηχανές Εσωτερικής Καύσεως) κλπ. - ο προορισμός του να είναι η κίνηση στη θάλασσα, χωρίς να έχει σημασία εάν είναι ανοικτή

θάλασσα, κλειστή θάλασσα, λιμάνια, όρμος κλπ.

Σύμφωνα με την τελευταία επισήμανση, δεν θεωρείται πλοίο η κατασκευή που μόνο περιστασιακά κινείται στη θάλασσα, όπως τα υδροπλάνα, τα αμφίβια αυτοκίνητα, τα ποταμόπλοια.

Επίσης δεν θεωρούνται πλοία κατά την έννοια του Κ.Ι.Ν.Δ. οι βάρκες και τα πλοιάρια που έχουν ΚΟΧ < 10,00. Πλοίο, κατά τον Κ.Δ.Ν.Δ., είναι κάθε σκάφος με αυτοδύναμη κίνηση επί του νερού προορισμένη για μεταφορά προσώπων, εμπορευμάτων, επιστημονικές έρευνες κλπ. Ο ορισμός αυτός περιλαμβάνει περισσότερες κατηγορίες από τον Κ.Ι.Ν.Δ., επομένως περιλαμβάνονται τα ποταμόπλοια, οι φορτηγίδες κλπ. Υπάρχει επίσης ο ορισμός για το Βοηθητικό Ναυπήγημα, που είναι ένα πλωτό κατασκεύασμα, ανεξαρτήτως χωρητικότητας, προορισμένο σε σταθερή παραμονή εντός λιμένων και όρμων, για βοηθητικούς σκοπούς της Ναυτιλίας (πλωτή δεξαμενή, πλωτός γερανός, πλωτή αποβάθρα). Το κάθε πλοίο έχει ως αποστολή τη μεταφορά εμπορευμάτων, επιβατών στη θάλασσα, είναι δε σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να ανταποκρίνεται στην αποστολή του με τη μεγαλύτερη δυνατή αποδοτικότητα. Για την αντιμετώπιση κάθε περίπτωσης, επομένως, υπάρχει και πλοίο διαφορετικής μορφής, ώστε να ανταποκρίνεται στις ανάγκες για τις οποίες προορίζεται. Τεχνική έννοια πλοίου Πλοίο θεωρείται ένα κοίλο σώμα (= σκάφος) που έχει την ικανότητα να επιπλέει και να μετακινείται στο νερό (θάλασσα, ποτάμι) και προορίζεται για να εκπληρώνει ναυτιλιακό προορισμό, όπως μεταφορά προσώπων, εμπορευμάτων, αλιεία, ναυαγιαίρεση, ή πολεμικό προορισμό. Διακρίνονται πλοία επιφανείας και πλοία που μπορούν να κινούνται κάτω από την επιφάνεια (υποβρύχια, βαθυσκάφη). Το πλοίο ξεχωρίζει από ένα οποιοδήποτε σώμα στο νερό, διότι διαθέτει σχεδόν πάντοτε ένα επίπεδο συμμετρίας, δηλαδή ένα επίπεδο κάθετο και διάμηκες ως προς το οποίο το πλοίο είναι συμμετρικό. Τα αεροπλανοφόρα, τα πλοία με καταπέλτες για φόρτωση μεγάλων οχημάτων και η βενετσιάνικη γόνδολα, είναι παραδείγματα επιπλεόντων σωμάτων χωρίς διάμηκες επίπεδο συμμετρίας.


6

1.2. ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΤΩΝ ΠΛΟΙΩΝ Τα πλοία κατατάσσονται ως εξής : α. Ανάλογα με το υλικό κατασκευής : μεταλλικά, ξύλινα, πλαστικά κλπ. Ξύλινα πλοία κατασκευάζονταν αρχικά μέχρι να αρχίσει να χρησιμοποιείται ο ναυπηγήσιμος χάλυβας. Η ξυλεία επεξεργάζεται εύκολα και οι συνδέσεις γίνονται με ευχέρεια, έχει λεία επιφάνεια και ωραίο χρωματισμό. Προτιμάται επομένως για τη ναυπήγηση μικρών σκαφών πολυτελείας, κατασκευές που είναι φθηνότερες σε σχέση με τις αντίστοιχες χαλύβδινες. Η ξυλεία έχει μικρότερη αντοχή με συνέπεια το μεγαλύτερο πάχος για μεγαλύτερα μεγέθη πλοίων. Η διαφορά του πάχους καθιστά τα ξύλινα πλοία βαρύτερα από τα χαλύβδινα πλοία ίδιου εκτοπίσματος. Μεταλλικά πλοία κατασκευάζονται από ναυπηγήσιμο χάλυβα ή αλουμίνιο. Τα πλοία αυτά έχουν μεγαλύτερη αντοχή από τα αντίστοιχα ξύλινα και ακόμα πλεονεκτούν στη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Η συντήρηση διαρκεί περισσότερο και η επισκευή έχει μικρότερο κόστος σε σχέση με τα ξύλινα πλοία. β. Ανάλογα με το είδος πρόωσης : πρόωση με ιστία, με Μ.Ε.Κ., με ατμοστρόβιλο, με αεριοστρόβιλο κλπ. γ. Ανάλογα με την περιοχή λειτουργίας : πλόες ακτοπλοΐας, διεθνείς πλόες. Σημειώνεται εδώ ότι : 1. οι κατηγορίες πλόων ανάλογα με το είδος του κάθε πλοίου, καθορίζονται πλέον από την

Κοινοτική Οδηγία (πλοία κατηγορίας Α, Β, Γ, Δ). Στις διατάξεις της Κοινοτικής Οδηγίας περιλαμβάνεται και η κατηγορία ‘’λιμενική περιοχή’’ ο καθορισμός της οποίας γίνεται με Εθνικό Κανονισμό.

2. Υπάρχουν επίσης περιορισμοί στις διαστάσεις των πλοίων , όπως για παράδειγμα συγκεκριμένες διαστάσεις για διέλευση του πλοίου από διώρυγα Σουέζ, Παναμά.

δ. Ανάλογα με τον προορισμό :

Η κατηγορία αυτή υποδιαιρείται σε δύο μεγάλες κατηγορίες : - ΕΜΠΟΡΙΚΑ πλοία - ΠΟΛΕΜΙΚΑ πλοία. Τα εμπορικά πλοία είναι τα πλοία ο σκοπός των οποίων είναι η μεταφορά ή και η αναψυχή επιβατών, η μεταφορά διαφόρων ειδών δια θαλάσσης, η εξυπηρέτηση συγκοινωνιακών αναγκών, κατατάσσονται δε στις παρακάτω κατηγορίες :

2. φορτηγά : γενικού φορτίου, χύδην φορτίου, δεξαμενόπλοια, πλοία ψυγεία, οχηματαγωγά,

μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων 3. επιβατηγά πλοία : δρομολογιακά επιβατηγά, επιβατηγά – οχηματαγωγά, τουριστικά ,

αναψυχής. 4. πλοία ειδικού προορισμού: αλιευτικά, ρυμουλκά, ναυαγοσωστικά, εκπαιδευτικά,

παγοθραυστικά, ερευνητικά κλπ 5. πλοία ειδικού τύπου : υδροπτέρυγα (hydrofoils), αερόστρωμνα (hovercrafts).


7

6. βοηθητικά πλοία : πλοία ο προορισμός των οποίων είναι η εξυπηρέτηση αναγκών και των

εμπορικών και των πολεμικών πλοίων, εξυπηρέτηση λιμένων, όπως τα ρυμουλκά λιμένος, οι πλοηγίδες, πλοία επισκευής και πόντισης καλωδίων κ.α.

7. πλωτά ναυπηγήματα : πλωτά κατασκευάσματα που εξυπηρετούν συγκεκριμένες ανάγκες λιμένων και άλλων πλοίων, όπως φορτηγίδες, πλωτές δεξαμενές, πλωτοί γερανοί, βυθοκόροι (δράγες) κ.α.

Τα πολεμικά πλοία, είναι τα πλοία που ανήκουν στις ένοπλες δυνάμεις του κάθε κράτους και προορίζονται για την άμυνα και την προάσπιση των εθνικών χωρικών υδάτων. Τα πλοία αυτά διαχωρίζονται σε :

- πλοία μάχης = αντιτορπιλικά, καταδρομικά, αεροπλανοφόρα, τορπιλάκατοι, πυραυλάκατοι, αποβατικά, υποβρύχια, οχηματαγωγά, κλπ

- πλοία βοηθητικά = π.χ. πετρελαιοφόρα, πλωτά συνεργεία, καθώς και πλοία που

δεν ανήκουν στην κατηγορία των πολεμικών, ελέγχονται από το Π.Ν. όπως φαρόπλοια, υδρογραφικά κ.α.

Τα φορτηγά πλοία, είναι τα πλοία που προορίζονται για τη μεταφορά φορτίων σε μεγάλες αποστάσεις, υποδιαιρούνται σε : - ΕΛΕΥΘΕΡΑ φορτηγά (tramps), πλοία που μεταφέρουν οποιοδήποτε φορτίο από οποιοδήποτε λιμάνι, αρκεί να υπάρχουν συμφέροντες όροι. Το χαρακτηριστικό αυτών των πλοίων είναι η αστάθεια απασχόλησης που μπορεί να οφείλεται στις οικονομικές συνθήκες που διαμορφώνονται κάθε φορά, στη ζήτηση των φορτίων, ή ακόμα και σε πολιτικές διαταραχές που έχουν οδηγήσει σε πόλεμο, σε αποκλεισμούς. - φορτηγά ΤΑΚΤΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ (liners), πλοία δηλαδή για τη μεταφορά γενικών φορτίων σε γραμμές με συγκεκριμένο δρομολόγιο. Για τη συγκεκριμένη κατηγορία πλοίων υπάρχουν απαιτήσεις λειτουργικότητας, όπως ανεπτυγμένη κεντρική οργάνωση, εκτεταμένο δίκτυο εκπροσώπησης στα λιμάνια προσέγγισης, πολυάριθμο ειδικευμένο προσωπικό, οδοί πρόσβασης στα λιμάνια κλπ.


8

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΠΛΟΙΩΝ

ΠΛΟΙΟ ΓΕΝΙΚΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ

Τα πλοία γενικού φορτίου (general cargo) μεταφέρουν ποικιλία φορτίων, όπως ξηρά / υγρά φορτία σε σάκους και δοχεία, μηχανήματα, οικοδομικά υλικά .

ΠΛΟΙΑ ΨΥΓΕΙΑ

Τα πλοία αυτά είναι εξοπλισμένα με ψυκτικές εγκαταστάσεις σε θερμοκρασίες συντήρησης ή και κατάψυξης σε θερμοκρασίες -30 0C έως 12 0C για να μεταφέρουν κυρίως τρόφιμα σε συσκευασίες. Τέτοια φορτία μπορεί να είναι κατεψυγμένα ψάρια, κρέατα φρούτα. Τα πλοία είναι εξοπλισμένα με γερανούς και ανελκυστήρες, για την φορτοεκφόρτωση των φορτίων. Στο κατάστρωμα του πλοίου υπάρχουν τα απαραίτητα ανοίγματα των κυτών φορτίου (αμπαριών), αντίστοιχα δε ανοίγματα υπάρχουν και στα ενδιάμεσα καταστρώματα εάν το πλοίο διαθέτει.


9

ΠΛΟΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΕΜΠΟΡΕΥΜΑΤΟΚΙΒΩΤΙΩΝ (CONTAINER SHIPS) Τα πλοία αυτά μεταφέρουν εμπορευματοκιβώτια μέσα στο κύτος τους (αμπάρια) καθώς και στο κύριο κατάστρωμα. Τα κύτη έχουν ειδική κατασκευαστική διάταξη για την τοποθέτηση των κιβωτίων, επί του κυρίου καταστρώματος υπάρχει ειδική διάταξη για τη στήριξη αυτών. Η φορτο-εκφόρτωση των κιβωτίων πραγματοποιείται με γερανογέφυρες και μεγάλους γερανούς. Τα κιβώτια υπάρχουν σε συγκεκριμένες διαστάσεις και ανάλογα προσδιορίζεται το μέγεθος του πλοίου.

ΠΛΟΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΥΔΗΝ (BULKCARRIER SHIPS) Η κατηγορία αυτών των πλοίων περιλαμβάνει πλοία που έχουν τη δυνατότητα να μεταφέρουν ξηρά κυρίως φορτία χύδην (χύμα) όπως σιτηρά, μεταλλεύματα, τσιμέντο, ζάχαρη, λιπάσματα, ζωοτροφές, κάρβουνο και άλλα. Για τη φορτο – εκφόρτωση των φορτίων, χρησιμοποιούνται αντλητικά συστήματα ή κυλιόμενος μηχανισμός ανάλογα με το βάρος και το είδος του φορτίου.


10

ΔΕΞΑΜΕΝΟΠΛΟΙΑ

Τα πλοία αυτά είναι σχεδιασμένα να μεταφέρουν υγρά φορτία, όπως προιόντα πετρελαίου, χημικά, μέσα σε δεξαμενές. Η μελέτη - σχεδίαση των δεξαμενόπλοιων, κυρίως σε ό,τι αφορά στη διάταξη των δεξαμενών φορτίου, γίνεται ακολουθώντας τη σχετική νομοθεσία για την προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος. Η φορτο-εκφόρτωση γίνεται με αντλίες.

ΠΛΟΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΥΓΡΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΑΕΡΙΩΝ

Τα πλοία μεταφέρουν φυσικά αέρια για τις ανάγκες μεταφοράς τους, υγροποιούνται είτε με την αύξηση της πίεσης είτε με τη μείωση της θερμοκρασίας σε τιμές κάτω των 0 0C.


11

ΠΛΟΙΑ ΤΥΠΟΥ Ro – Ro (Roll – on / Roll – off) Τα πλοία αυτά μεταφέρουν διαφόρων τύπων τροχοφόρα φορτία, όπως φορτία σε φορτηγά και σε συρόμενα εμπορευματοκιβώτια. Η φορτο – εκφόρτωση επιτυγχάνεται με ειδικούς καταπέλτες (ράμπες) που τοποθετούνται στην πλώρη ή και στην πρύμνη του πλοίου.

ΕΠΙΒΑΤΗΓΑ ΠΛΟΙΑ / ΚΡΟΥΑΖΙΕΡΟΠΛΟΙΑ Τα επιβατηγά πλοία μεταφέρουν επιβάτες για σκοπούς κυρίως τουριστικούς. Είναι κατασκευασμένα με πολλά καταστρώματα στους χώρους των οποίων υπάρχουν θάλαμοι επιβατών (καμπίνες), κοινόχρηστοι χώροι (σαλόνια, τραπεζαρίες, χώροι υγιεινής), αλλά και χώροι για τη φόρτωση οχημάτων. Εκτός από τα επιβατηγά πλοία που καλύπτουν ανάγκες συγκοινωνίας, υπάρχουν και κρουαζιερόπλοια δηλαδή σύγχρονα και με υπερπολυτελή ξενοδοχειακό εξοπλισμό πλοία, που κυρίως χρησιμοποιούνται από τους επιβάτες για διακοπές.


12

ΚΡΟΥΑΖΙΕΡΟΠΛΟΙΟ

Passenger / Έτος ναυπήγησης: 2006 / Μήκος x Πλάτος: 289 m X 50 m / (DWT): 8900 t

Ταχύτητα πραγματική (Μέγιστη / Μέση): 15.9 / 12.6 knots /Σημαία: Bermuda [BM]

ΥΔΡΟΠΤΕΡΥΓΟ

Τύπος Πλοίου: High Speed Craft / Έτος ναυπήγησης: 1981 / Μήκος x Πλάτος: 35 m X 6 m

Ταχύτητα πραγματική (Μέγιστη / Μέση): 33.2 / 27.4 knots / Σημαία: Greece [GR]


13

Φορτηγό πλοίο μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων

(CONTAINER SHIP)

Τύπος Πλοίου: Cargo / Έτος ναυπήγησης: 2003 / Μήκος x Πλάτος: 352 m X 43 m / Βύθισμα: 7 m

(DWT): 109000 t / Ταχύτητα πραγματική (Μέγιστη / Μέση): 20.3 / 17.2 knots / Σημαία: Denmark [DK]

ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΦΟΡΟ

Tanker / Έτος ναυπήγησης: 2009 / Μήκος x Πλάτος: 274 m X 46 m / (DWT): 159400 t

Ταχύτητα πραγματική (Μέγιστη / Μέση): 15.2 / 13.4 knots / Σημαία: Greece [GR]


14

ΡΥΜΟΥΛΚΟ

Τύπος Πλοίου: Tug Έτος ναυπήγησης: 1971 / Μήκος x Πλάτος: 49 m X 12 m / (DWT): 814 t

Ταχύτητα πραγματική (Μέγιστη / Μέση): 8.2 / 6 knots Σημαία: Panama [PA]

ΚΑΤΑΣΤΡΩΜΑ ΡΥΜΟΥΛΚΟΥ


15

ΡΥΜΟΥΛΚΗΣΗ

ΒΑΡΚΑΛΑΣ

Ο «Βαρκαλάς» ανήκει σε ένα από τα δύο μεγαλύτερα σκαριά της εποχής μαζί με το καραβόσκαρο. Ήταν και αυτός ένας τύπος σκαριού που χρησιμοποιήθηκε κυρίως στα νησιά του Ανατολικού Αιγαίου τον 19ο αιώνα, ενώ περιστασιακά έπλεαν στο Β. Αιγαίο από το 1915. Η ονομασία του θα πρέπει να συνδέεται με την λέξη "Barque" που τη συναντάμε και στην ναυτική παράδοση και άλλων χωρών.

Η πρύμνη του Βαρκαλά σταματά απότομα σε ένα ξύλινο επίπεδο το οποίο βρίσκεται σε εγκάρσια θέση ως προς τον άξονα του σκάφους. Το ξύλινο αυτό επίπεδο ονομάζεται «τάκος» ή «καθρέπτης» και εκτός από κατακόρυφη θέση που τον βλέπουμε σε πολλές περιπτώσεις, κατασκευάζονταν και με μία μικρή κλίση προς τα πίσω.

Το στοιχείο του «τάκου» στην πρύμνη του Βαρκαλά, εξασφάλιζε στο σκάφος αυτό πλατύτερο κατάστρωμα στην πρύμνη σε σύγκριση με τα υπόλοιπα Ελληνικά παραδοσιακά σκάφη της εποχής. Παλαιότερο χαρακτηριστικό του "καθρέφτη" αυτού, ήταν να φέρει διάφορες ανάγλυφες διακοσμήσεις με συνήθως γεωμετρικά σχήματα - θέματα. Ένα άλλο χαρακτηριστικό του Βαρκαλά ήταν το ίσιο και λοξό προς τα εμπρός πλωριό ποδόσταμα, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι δεν κατασκευάζονταν και με διάφορες άλλες παραλλαγές ανάλογα με την τοποθεσία κατασκευής τους.

Τα κυριότερα μέρη όπου κατασκευάζονταν μεγάλοι Βαρκαλάδες, ήταν η Σάμος, η Ικαρία, οι Φούρνοι, η Μυτιλήνη, η Σκιάθος και στα Δωδεκάνησα η Σύμη, η Κάλυμνος, η Κάσος και η


16

Ρόδος. Στις Σπέτσες είχε κατασκευαστεί προπολεμικά ένας βαρκαλάς χωρητικότητας περίπου 250 τόνων. Τις ημέρες μας, μεγάλοι βαρκαλάδες είναι ιδιαίτερα σπάνιοι.

Η συνήθης ιστιοφορία τους, ήταν όπως αυτή των δίστηλων Τρεχαντηριών και Περαμάτων, δηλαδή αυτή της "Μπρατσέρας" και αργότερα αυτή του "Ραντοψάθι". Τροποποίηση δηλαδή της ιστιοφορίας ("Μπρατσέρας") του πρυμνιού ιστού σε "μπούμα-ράντα". Κατα κύριο λόγο χρησιμοποιείτο κυρίως ως γενικό μεταφορικό-εμπορικό και για αυτό τους βρίσκουμε σε αρκετά μεγάλα μεγέθη. Σήμερα, δυστυχώς συναντάμε μόνο μικρούς «βαρκαλάδες» ή «παπαδιές» όπως έτσι αποκαλείται κάθε σκάφος με "καθρέφτη".

Κατά κύριο λόγο χρησιμοποιείτο κυρίως ως γενικό μεταφορικό-εμπορικό και για αυτό τους βρίσκουμε σε αρκετά μεγάλα μεγέθη. Σήμερα, δυστυχώς συναντάμε μόνο μικρούς «βαρκαλάδες» ή «παπαδιές» όπως χαρακτηριστικά αποκαλούνται.

(πηγή naftotopos.gr)

ΤΡΑΤΑ - ΑΝΕΜΟΤΡΑΤΑ


Η τράτα, η οποία λέγεται και γρίπος, είναι συρόμενο δίχτυ και αποτελείται από ένα μεγάλο σάκκο, κατασκευασμένο από δίχτυ με ψιλό μάτι και από δύο δίχτυα πτερά (μπάντες) αραιότερου διχτυού.


17

Η τράτα ρίχνεται στη θάλασσα απλωμένη σε ευθεία γραμμή και σύρεται με μακρά χονδρά σκοινιά, τα οποία είναι δεμένα κατά αποστάσεις σε κενά βαρέλια ή σε οτιδήποτε άλλο για να επιπλέουν.

Και τα δύο πτερύγια των διχτυών εφοδιάζονται με φελλούς και μολύβια και σύρονται σε σχήμα ημικυκλικό.

Τα ψάρια φοβούνται και κυκλώνονται μπαίνοντας στο σάκκο από το στόμιό του και αιχμαλωτίζονται.

Η ανεμότρατα, αλλιώς και μηχανότρατα είναι τράτα με ισχυρά υλικά που σύρονται με μηχανή του σκάφους.

Δένεται στη πρύμνη του σκάφους και αλιεύει στο πέλαγος σε μεγάλη βάθη.

Παλιά, η τράτα αυτή εσύρετο από δύο ιστιοφόρα σκάφη, τα οποία έπλεαν παράλληλα μεταξύ τους και έσερναν από ένα σκοινί της τράτας.

Σήμερα, το ιστίο αντικαταστάθηκε από τη μηχανή και σύρεται από ένα μόνο σκάφος.

Τα ψάρια με τη μηχανότρατα παγιδεύονται μέσα στον σάκκο, ο οποίος σύρεται στο βυθό για πολλή ώρα ανακατεύοντας και συλλαμβάνοντας μαζί με τα ψάρια λάσπη και όστρακα.

Δυστυχώς, η ανεμότρατα καταστρέφει με το διάβα της την βλάστηση του βυθού και τον γόνο.

Για αυτό τον λόγο οι κανονισμοί αλιείας απαγορεύουν στη μηχανότρατα να αλιεύει κοντά στην ακτή, σήμερα ισχύει η απόσταση του 1,5 μιλίου από τις ακτές.

Με τη μέθοδο αυτή συλλαμβάνονται ψάρια που ζουν σε βαθιά νερά, λυθρίνια, συναγρίδες, βλάχοι, γαλέοι, βακαλάοι κ.α.

ΤΡΕΧΑΝΤΗΡΙ

Tο τρεχαντήρι είναι ιστιοφόρο σκάφος και αποτελεί το κατ' εξοχήν Υδραίικο σκαρί.


Το τρεχαντήρι προέρχεται από το σκαρί τραμπάκουλο (trabaccolo) το οποίο ήταν ένα μικρό ιστιοφόρο σκάφος που παρουσίαζε την ίδια πλώρη και πρύμνη.


18

Tο τρεχαντήρι είναι σκάφος με πλώρη που σχηματίζει έντονη καμπύλη. H πρύμνη του είναι οξεία και απολήγει σε κεκλιμένη ευθεία. Aπό τον 17ο αιώνα μέχρι και σήμερα η μορφή του δεν έχει υποστεί σοβαρές μεταβολέs.

Tο τρεχαντήρι, με το μεγάλο πλάτος σχετικά με το μήκος του (μήκος : πλάτος 3:1),το σχήμα της πλώρης και της πρύμνης του όπως και το σχήμα της γάστρας του, που διαμορφώνεται από τα στραβόξυλα, αποτελεί ένα από τα θαλασσινότερα Eλληνικά σκαριά.

Αποτελούσε μονοκάταρτο η δικάταρτο ιστιοφόρο. Tα πανιά που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτό ήταν τριγωνικά η τραπεζοειδή. Xρησιμοποιήθηκαν το λατίνι, η σακολέβα, η μπούμα, η ψάθα και ο φλόκος. H μπούμα χρησιμοποιήθηκε αρκετά στα μεταγενέστερα χρόνια κυρίως για το λόγο ότι χρησιμοποιώντας την μπορούσαν να πλέουν πιο όρτσα.

Σε νεότερα παραδείγματα ιστιοφόρων τρεχαντηριών έχουμε, στην περίπτωση ενός άλμπουρου, τον συνδυασμό μπούμας με έναν η περισσότερους φλόκους, (συνδυασμός που έφτασε μέχρι τις μέρες μας σε ιστιοφόρα τρεχαντήρια αναψυχής όπως και σε κότερα) και αντίστοιχα λατινού η και ψάθας με φλόκους.

H ιστιοφορία του υπήρξε από τις μεγαλύτερες της εποχής και από αυτό εξηγείται και η μεγάλη του ταχύτητα. Για να διατηρήσουν το μέγεθος αυτό της ιστιοφορίας αναγκάζονταν να το ερματίζουν (σαβουρώνουν) με χαλίκια η σίδερα (να τοποθετούν σαβούρα -η έρμα- εσωτερικά κατά μήκος της καρένας). Tο τρεχαντήρι δεν έχει ιστορικό ναυαγίου και έβγαινε με οποιαδήποτε θάλασσα. Tα πρώτα τρεχαντήρια ήταν μικρά, έφταναν τους 3 τόνους φορτίο. Aργότερα εμφανίστηκαν μεγαλύτερα που έφτασαν τους 30-40 τόνους εκτόπισμα.

Συγγενής τύπος με το τρεχαντήρι ήταν και η μπρατσέρα, που αποτελούσε κατά κάποιο τρόπο εξέλιξή του. Έφτανε μέχρι τους 100 τόνους εκτόπισμα, η πρύμνη της έμοιαζε με του τρεχαντηριού και η κουβέρτα της (κατάστρωμα) εμφάνιζε ισχυρή καμπύλωση προς τα πάνω στην κατά πλάτος τομή της. Eίχε δύο άλμπουρα: το πλωριό έγερνε προς την πλώρη και το πρυμνιό προς την πρύμνη. Eίχε πανιά ψάθες και συνήθως 3 φλόκους.

H σημαντικότερη μεταβολή, που έχει υποστεί το τρεχαντήρι μεταγενέστερα, είναι η κατάργηση των πανιών σαν μέσο πρόωσης και η αντικατάστασή τους με εσωλέμβιες πετρελαιομηχανές.

Στην Eλλάδα αυτό άρχισε να γίνεται σταδιακά περίπου από το 1920. Σήμερα τα άλμπουρα οφείλουν την ύπαρξη τους σε διακοσμητικούς κυρίως λόγους. H εγκατάσταση της μηχανής έχει επιφέρει

κάποιες μεταβολές με μεγάλη η μικρή σημασία όπως: μετατόπιση προς τα πίσω του σημείου του μεγαλύτερου πλάτους του σκάφους και την διόγκωση της πρύμνης του, τη μεταβολή της μορφής του κατωτέρου τμήματος των νομέων, την ύπαρξη μεγαλύτερου βυθίσματος στη πρύμνη από την πλώρη καθώς και μεταβολές μικρής σημασίας.

Η εξέλιξη των τρεχαντηριών ως αλιευτικά σκάφη αλλά και η δραστηριοποίηση περισσότερου κόσμου με τη θάλασσα για βιοποριστικούς λόγους, οδήγησε στη ανάγκη κατασκευής και αρκετά μικρότερων σε μήκος

τρεχαντηριών, από 5 έως 9 μέτρα, κυρίως για την εξυπηρέτηση της τοπικής παράκτιας αλιείας.


19

Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτών των μικρών τρεχαντηριών δεν διέφεραν σημαντικά από αυτά των μεγαλύτερων αδελφών τους. Παρουσίαζαν όμως σημαντική διαφορά στη σχέση πλάτους προς μήκος σε σημείο που το πλάτος αυτών να ξεπερνά πολλές φορές και το 1/3 του συνολικού μήκους.

Τα μικρά αυτά τρεχαντήρια, ασφαλή στη πλεύση, ήταν και είναι κυρίως κοπήλατα (με δύο ή τέσσερα κουπιά) ή είχαν ως κύριο μέσο πρόωσης μικρές εσωλέμβιες πετρελαιομηχανές.

1.3. ΣΧΕΔΙΑΣΗ Με τον όρο σχεδίαση του πλοίου, νοείται ο καθορισμός των τεχνικών χαρακτηριστικών του πλοίου, ώστε αυτό να έχει τα επιθυμητά επιχειρησιακά χαρακτηριστικά και να έχει τη δυνατότητα να πραγματοποιήσει την αποστολή για την οποία προορίζεται κατά τον καλύτερο και αποδοτικότερο τρόπο. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά καθορίζονται με βάση τα επιχειρησιακά χαρακτηριστικά τα οποία μπορούν να συνοψισθούν στα παρακάτω : 1. πρωτεύουσα ή / και δευτερεύουσα αποστολή : ως δευτερεύουσα, νοείται κάθε

εναλλακτική δραστηριότητα πέραν της αρχικής (= πρωτεύουσα) 2. περιοχή λειτουργίας 3. νομικοί περιορισμοί : απαιτήσεις Νηογνωμόνων, Κανόνες ασφαλείας. 4. αυτονομία : ο χρόνος που το πλοίο έχει τη δυνατότητα να ευρίσκεται στη θάλασσα χωρίς ανεφοδιασμό 5. διαστάσεις : εξαρτώνται, πέρα από τις απαιτήσεις του πλοιοκτήτη και από την περιοχή

λειτουργίας. 6. ικανότητες πλοίου : είναι βασικά στοιχεία της προμελέτης όπως είναι η ταχύτητα (μέγιστη και

υπηρεσιακή), φορτίο (ποσότητα και είδος), ακτίνα ενέργειας (η απόσταση που μπορεί να διανύσει το πλοίο στην προκαθορισμένη ταχύτητα χωρίς ανεφοδιασμό)

7. εθνικότητα : νομικό πλαίσιο σύμφωνα με τις διατάξεις του οποίου το πλοίο θα κατασκευασθεί και θα λειτουργήσει.


20

2. ΓΕΝΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ – ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΤΟΥ ΠΛΟΙΟΥ 2.1. ΚΥΡΙΑ ΜΕΡΗ ΤΟΥ ΠΛΟΙΟΥ Η μορφή του σκάφους επιδρά αποφασιστικά σε όλα τα ουσιαστικά χαρακτηριστικά και τις επιδόσεις του πλοίου :

- την ευστάθεια, την ταχύτητα, - την ευελιξία, - την ικανότητα φόρτωσης,

- τη συμπεριφορά σε κυματισμό, - την ισχύ πρόωσης,

- την οικονομία λειτουργίας κλπ.

Είναι επομένως αδύνατο να αντιμετωπισθεί η μακρά και σύνθετη διαδικασία της μελέτης του πλοίου, χωρίς γνώση της γεωμετρίας του σκάφους και σε ό, τι αυτό συνεπάγεται. Είναι επίσης απολύτως απαραίτητο, όποιος ασχολείται με αυτή τη διαδικασία, να εξοικειωθεί με την ειδικευμένη ορολογία και τους αντίστοιχους συμβολισμούς. Το πλοίο είναι ένα σώμα που μπορεί να επιπλέει στην επιφάνεια της θάλασσας ή να κινείται κάτω από αυτήν, μεταφέροντας φορτίο κάθε είδους, σε σχέση με το είδος και την υπηρεσία του πλοίου. Το κέλυφος, που είναι στεγανό (υδατοστεγές) και ικανό να αντέχει σε εξωτερικές δράσεις (υδροστατικές δυνάμεις, δυνάμεις από τον κυματισμό κλπ.) ονομάζεται σκάφος. Το τμήμα του σκάφους που βρίσκεται μέσα στο νερό, ονομάζεται γάστρα (καρένα, ύφαλα, ζωντανό, δρών μέρος του πλοίου). Το κύριο χαρακτηριστικό, από πλευράς γεωμετρίας, που ξεχωρίζει το πλοίο από οποιοδήποτε σώμα που επιπλέει, είναι ότι το πλοίο διαθέτει σχεδόν πάντοτε ένα επίπεδο συμμετρίας, δηλαδή ένα διάμηκες και κατακόρυφο επίπεδο ως προς το οποίο η καρένα είναι συμμετρική. Ένα σπάνιο παράδειγμα καρένας χωρίς επίπεδο συμμετρίας είναι η βενετσιάνικη γόνδολα, ορισμένα ιστορικά στοιχεία της οποίας παρουσιάζονται στη συνέχεια.


21

ΒΕΝΕΤΣΙΑΝΙΚΗ ΓΟΝΔΟΛΑ

Ιστορικά στοιχεία Η βενετσιάνικη γόνδολα του σήμερα είναι ένα μουσειακό είδος. Η σχεδίασή της μπορεί να ανιχνευτεί με κάποια μικρή αλλαγή εκατοντάδες χρόνια πίσω. Ο δόγης της Βενετίας ανησύχησε ότι οι πλούσιοι πολίτες έκαναν μεγάλη σπατάλη του δημόσιου πλούτου σε φανταχτερές γόνδολες. Αυτό τον οδήγησε στο να διατάξει ότι πρέπει να υιοθετηθεί ένα συγκεκριμένο σχέδιο με μαύρη (μονόχρωμη) γάστρα, διατηρώντας το μέχρι εκείνη τη στιγμή γνωστό ασημένιο κομμάτι που μοιάζει με πέλεκα μάχης, και ένα συντηρητικό σπείρωμα στην πρύμνη. Κάποιες σχεδόν αόρατες αλλαγές ακολούθησαν, αλλά λίγες, και εάν κάποιες έγιναν συνέβησαν τον 18ο αιώνα. Μέχρι κάποια στιγμή τις γόνδολες τις κουμαντάριζαν από δύο ή περισσότεροι άνδρες. Για λόγους οικονομίας όμως καθιερώθηκε να υπάρχει μόνον ένας άνδρας. Η κυκλοφορία στα κανάλια γινόταν ολοένα και περισσότερο έντονη, γι’ αυτό ο γονδολιέρης ήταν πάντοτε στραμμένος προς πλώρα ώστε να αποφεύγει τις συγκρούσεις. Σε πολλές περιπτώσεις ο γονδολιέρης χρησιμοποιούσε δύο κουπιά αλλά εξ αιτίας των πολλών στενών καναλιών συνήθως ο γονδολιέρης χρησιμοποιούσε ένα κουπί, το οποίο ήταν πάντοτε στη δεξιά πλευρά. Ξεπερνώντας την ασυμμετρία Το ερώτημα που προέκυψε ήταν πώς ο γονδολιέρης με την ώθηση του κουπιού στη δεξιά πλευρά, διατηρούσε τη γόνδολα ώστε αυτή να μην παρεκκλίνει προς τα αριστερά. Οι απαντήσεις είναι πολλές :

1ο : οι γάστρες είναι ασύμμετρες, δηλαδή είναι πλατύτερες στην αριστερή πλευρά. Το ίχνος του

(διαμήκους) επιπέδου συμμετρίας είναι περίπου 6 ίντσες αριστερά (σχήμα 1). Όταν η γόνδολα πλέει στην κατάσταση σχεδίασης, δηλαδή με επιβάτες, η πρόσθετη άνωση στην αριστερή πλευρά δίνει μια ελαφριά κλίση στα δεξιά. Το σκάφος έχει επίσης πρυμναία διαγωγή. Εξ αιτίας του συνδυασμού κλίσης και διαγωγής, ο επίπεδος πυθμένας αρχίζει ένα ελαφρύ γλίστρημα ασκώντας μια δύναμη η οποία τείνει να σπρώξει την πλώρη προς τα δεξιά.

2ο : κατά την προς πρύμα κίνηση του κουπιού ο γονδολιέρης αφήνει το κουπί στο νερό αλλά σταδιακά ο σηκώνει μέχρι αυτό να φθάσει στην επιφάνεια λίγο πριν κινήσει για δεύτερη φορά το κουπί. Κατά την πρυμναία αυτή κίνηση ο γονδολιέρης στρέφει την παλάμη του κουπιού έτσι ώστε η πλευρική πίεση που δημιουργείται από την προς τα άνω κίνηση, τείνει να στρέψει την πρύμνη προς τα αριστερά. και την πλώρη προς τα δεξιά.

3ο : ο γονδολιέρης ευθυγραμμίζει την πλώρη λίγο δεξιά από την προτιθέμενη κατεύθυνση. Αυτό σημαίνει ότι κινείται πλαγίως στο νερό, με τη φαινομενική τροχιά της να είναι πιο δεξιά από την πραγματική κατεύθυνση της κίνησης της γόνδολας. Αυτό επίσης τείνει να στρέψει την πλώρη προς τα δεξιά. Οι γόνδολες μπορεί να προέρχονται από αρχαία σχεδίαση, αλλά είναι μακράν πιο ελκυστικές και εξελιγμένες από άλλες βάρκες της σύγχρονης εποχής.

Στη συνέχεια παρουσιάζεται το σχέδιο ναυπηγιών γραμμών μιας βενετσιάνικης γόνδολας, στο οποίο διακρίνεται η ασσυμμετρία της γάστρας.


22

Όσον αφορά τα έξαλλα, είναι πιο συχνή η περίπτωση μη εγκάρσιας συμμετρίας. Γνωστά παραδείγματα είναι τα αεροπλανοφόρα και τα πλοία μεταφοράς τροχοφόρων στα οποία η τοποθέτηση μεγάλων κατάλληλων κλιμάκων (ράμπες) εμποδίζει την πραγματοποίηση της εγκάρσιας συμμετρίας στα έξαλλα αυτών των πλοίων. Στο πλοίο ορίζονται : ΠΛΩΡΗ : το άκρο του πλοίου που στην κανονική πορεία του πλοίου είναι στραμμένο προς την ίδια κατεύθυνση της κίνησης και συναντά (σκίζει) πρώτο το νερό. ΠΡΥΜΝΗ : το αντίθετο άκρο του πλοίου. Δεξιά και Αριστερή πλευρά του πλοίου, ορίζονται σύμφωνα με έναν παρατηρητή που κοιτάζει προς πλώρη, το δεξιό και αριστερό τμήμα του πλοίου ως προς το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας.

Σχήμα 1.1


23

Σημειώνεται, ότι στο πλοίο δεν θα παρουσιάζονται πάντα το ίδιο τμήμα υφάλων (κατά συνέπεια και εξάλων) διότι ανάλογα με την κατάσταση φόρτωσης το ίδιο πλοίο θα βυθίζεται λιγότερο ή περισσότερο. Είναι επομένως απαραίτητο να γίνεται αναφορά σε μια συγκεκριμένη κατάσταση φόρτωσης που ονομάζεται κατάσταση σχεδίασης και που λαμβάνεται ως βάση για τη σχεδίαση του πλοίου, οπότε έξαλλα και ύφαλα θα προσδιορίζονται σύμφωνα με αυτή την κατάσταση. Το επίπεδο που ταυτίζεται με την ήρεμη επιφάνεια της θάλασσας όπου το πλοίο επιπλέει ακίνητο, ονομάζεται ίσαλος. Ίσαλος σχεδίασης (DWL = Design Water Line) είναι το επίπεδο που ορίζεται από την επιφάνεια της θάλασσας όπου το πλοίο επιπλέει στις συνθήκες σχεδίασης. 2.2 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΟΥ ΑΠΑΡΤΙΖΟΥΝ ΤΟ ΠΛΟΙΟ Σκάφος (γάστρα, hull) = το σύνολο όλων των κατασκευαστικών στοιχείων που συνθέτουν το στεγανό μέρος του πλοίου. Αυτό αποτελείται από εξωτερική επικάλυψη που ονομάζεται ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ ΠΕΡΙΒΛΗΜΑ (shell plating) κατάλληλα υποστηριζόμενο από ένα σύνολο ενισχύσεων που ονομάζεται ΣΚΕΛΕΤΟΣ (framing). Το εξωτερικό περίβλημα μπορεί να αποτελείται από διαφορετικό υλικό κατασκευής, όπως χάλυβα, ξύλο, πλαστικό, αλουμίνιο. Είναι στεγανό τμήμα και από επάνω έχει ένα συνεχές υδατοστεγανό κάλυμμα (κατάστρωμα) το οποίο ευρίσκεται έξω από το νερό όταν το πλοίο είναι σε οριζόντια θέση. Επιφάνεια εκτός ενισχύσεων = η επιφάνεια που ταυτίζεται με την επιφάνεια εντός περιβλήματος (molded hull surface) είναι η εσωτερική επιφάνεια του εξωτερικού περιβλήματος, αυτή που εφάπτεται των ενισχύσεων οι οποίες αποτελούν το σκελετό του σκάφους. Επιφάνεια εκτός περιβλήματος (outer shell surface) = είναι η επιφάνεια εξωτερικά του περιβλήματος, δηλαδή η επιφάνεια που είναι σε επαφή με τη θάλασσα και προς τον ουρανό. Ύφαλα : ο όρος χρησιμοποιείται για όλα τα μέρη και εξαρτήματα του πλοίου που ευρίσκονται κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας (ή γενικότερα κάτω από την επιφάνεια του νερού που πλέει το πλοίο). Στο πλοίο, πλευρά νοείται το τμήμα του σκάφους που βρίσκεται ΔΕ και ΑΡ κατά μήκος και είναι κάθετο ή υπό γωνία ως προς την κατακόρυφο. Πυθμένας, είναι το τμήμα του σκάφους που βρίσκεται οριζόντια (ή υπό γωνία ως προς την οριζόντια) για να κλείνει προς τα κάτω την καρένα. Ο πυθμένας και οι πλευρές ενώνονται μεταξύ τους με το κυρτό της γάστρας εάν αυτό είναι κυκλικής μορφής ή με ακμή σε αντίθετη περίπτωση.


24

Σε πολλές περιπτώσεις, υπάρχει στο εσωτερικό του σκάφους και σε ορισμένη κάθε φορά απόσταση από τον πυθμένα, ένα δεύτερο στοιχείο υδατοστεγές (στεγανό στο νερό) οριζόντιο, που ονομάζεται ΟΡΟΦΗ ΔΙΠΥΘΜΕΝΟΥ και μαζί με τον πυθμένα δημιουργεί χώρο στεγανό που ονομάζεται ΔΙΠΥΘΜΕΝΟ. Ο χώρος αυτός, στο εσωτερικό του οποίου συνήθως τοποθετούνται υγρά κάθε είδους, αποτελεί ένα στοιχείο ασφαλείας σε περιπτώσεις κατάκλισης μετά από βλάβη στον πυθμένα του πλοίου. ΚΑΤΑΣΤΡΩΜΑΤΑ, ονομάζονται τα κατασκευαστικά στοιχεία του σκάφους που περικλείουν προς τα άνω το στεγανό κέλυφος ή το διαιρούν σε επάλληλες οριζόντιες ζώνες. Τα καταστρώματα μπορούν να εκτείνονται καθ’ όλο το μήκος του πλοίου ή για ένα μόνο τμήμα αυτού. Ανάλογα με την χρήση και θέση, τα καταστρώματα διακρίνονται : Κύριο κατάστρωμα, είναι το ανώτερο συνεχές από πρύμη έως πλώρη στεγανό στον καιρό. Κατάστρωμα εξάλων ή στεγανών φρακτών, είναι το ανώτατο πλήρες κατάστρωμα εκτεθειμένο στον καιρό και στη θάλασσα, το οποίο έχει μόνιμα μέσα κλεισίματος των ανοιγμάτων του εκτεθειμένου στον καιρό μέρους του και κάτω από αυτό, όλα τα ανοίγματα στην πλευρά του πλοίου είναι εξοπλισμένα με μόνιμα μέσα υδατοστεγούς κλεισίματος. Εάν υπάρχει ασυνέχεια στο κατάστρωμα, τότε ως κατάστρωμα εξάλων λαμβάνεται η κατώτερη γραμμή αυτού και η συνέχιση αυτής παράλληλα προς το ανώτερο τμήμα του καταστρώματος. Κατάστρωμα αντοχής, είναι το ανώτερο κατάστρωμα που θεωρείται ανθεκτικό ως προς τη διαμήκη αντοχή της δοκού – πλοίου. Εάν το πλοίο έχει ένα μόνο κατάστρωμα, αυτό θα είναι ανώτερο, αντοχής και εξάλων.


25

Το πλοίο, εσωτερικά και από πρύμη έως πλώρη (δηλαδή κατά το διάμηκες), διαιρείται σε συνεχόμενα στεγανά τμήματα που ονομάζονται ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΑ, με στεγανά κατασκευαστικά στοιχεία επαρκούς αντοχής, που ονομάζονται ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΔΙΑΦΡΑΓΜΑΤΑ (φρακτές, μπουλμέδες). Εκτός από τα εγκάρσια διαφράγματα, υπάρχουν και ΔΙΑΜΗΚΗ ΔΙΑΦΡΑΓΜΑΤΑ, ειδικά στα πλοία που μεταφέρουν υγρά φορτία. Τα καταστρώματα δεν είναι γενικά επίπεδα αλλά έχουν μια διπλή καμπυλότητα, όπως φαίνεται στο

σχήμα 1.2. Η καμπυλότητα κατά το διάμηκες ονομάζεται ΣΙΜΟΤΗΤΑ και είναι εστραμμένη προς τα άνω ώστε να απομακρύνεται το νερό από το πρωραίο και πρυμναίο άκρο του καταστρώματος και να διοχετεύεται προς το μέσον του πλοίου. Η καμπυλότητα κατά το εγκάρσιο, ονομάζεται ΚΥΡΤΩΜΑ είναι εστραμμένη προς τα κάτω και ο σκοπός της είναι η διευκόλυνση της διοχέτευσης του νερού προς τις πλευρές του πλοίου.

Στα καταστρώματα υπάρχουν ανοίγματα, εφοδιασμένα με κατάλληλα μέσα κλεισίματος, που επιτρέπουν τη διέλευση των επιβαινόντων (επιβατών ή / και πληρώματος) καθώς και την τοποθέτηση φορτίων στο εσωτερικό του πλοίου. Στα φορτηγά πλοία αυτά τα ανοίγματα ονομάζονται στόμια κύτους.


26

Πάνω από το κύριο κατάστρωμα του πλοίου, υπάρχουν κλειστοί χώροι περιορισμένης έκτασης κατά το διάμηκες που προορίζονται για την ενδιαίτηση των επιβαινόντων, δηλαδή τους χώρους διαμονής, τους κοινόχρηστους χώρους, τους ατομικούς χώρους (καμπίνες, χώροι υγιεινής) και τις υπηρεσίες του πλοίου, ονομάζονται δε ΥΠΕΡΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ. Σύμφωνα με τη Δ.Σ.Γ.Φ. (Διεθνής Σύμβαση Γραμμής Φορτώσεως) 1966, ΥΠΕΡΚΑΤΑΣΚΕΥΗ νοείται κάθε κλειστή εκ των άνω κατασκευή επί του καταστρώματος εξάλων, η οποία εκτείνεται από πλευρά σε πλευρά του πλοίου ή της οποίας η ελασμάτινη (ή από άλλο υλικό) πλευρά δεν βρίσκεται μέσα από την πλευρά του πλοίου περισσότερο από Β/ 4. Με τον όρο αυτό, νοείται και κάθε ανυψωμένο τμήμα πρυμναίου καταστρώματος. Η υπερκατασκευή επί του κυρίου καταστρώματος στην πρύμνη του πλοίου ονομάζεται επίστεγο, στην πλώρη ονομάζεται πρόστεγο, στο μέσον του πλοίου ονομάζεται μεσόστεγο. Η έκταση αυτών κατά το εγκάρσιο είναι σε όλο σχεδόν το πλάτος του πλοίου. Το μεσόστεγο είναι εκείνη η υπερκατασκευή που συνήθως δεν καταλαμβάνει όλο το πλάτος του κυρίου καταστρώματος του πλοίου. Οι υπερκατασκευές περιορισμένης κατά το εγκάρσιο έκτασης, ονομάζονται υπερστεγάσματα, ενώ τα υπόλοιπα ανοίγματα μικρών διαστάσεων που υπάρχουν για να προστατεύουν είσοδο προς το εσωτερικό του πλοίου από το κύριο κατάστρωμα, ονομάζονται ρούμποι. Ισχίο ή γοφός : το πλευρικό τμήμα του πλοίου που ευρίσκεται πρύμνηθεν από τη μέση του πλοίου Παρειά ή μάσκα : το πλευρικό τμήμα του πλοίου που ευρίσκεται πρώραθεν από τη μέση του πλοίου. Τρόπιδα (καρίνα, keel) = είναι το κεντρικό έλασμα του εξωτερικού περιβλήματος στον πυθμένα (κάτω μέρος ) του πλοίου και τοποθετείται μοιρασμένο δεξιά και αριστερά επί του διαμήκους επιπέδου συμμετρίας του πλοίου. Έχει πάχος μεγαλύτερο από το πάχος των υπολοίπων ελασμάτων και είναι το πρώτο τμήμα που τοποθετείται κατά τη ναυπήγηση του πλοίου. Επιφάνεια αναφοράς (molded surface) = είναι μια ιδεατή επιφάνεια η οποία χρησιμοποιείται για τον ορισμό των κυρίων διαστάσεων του σκάφους. Η επιφάνεια αυτή για τα χαλύβδινα σκάφη ορίζεται από την εξωτερική όψη των ενισχύσεων που αποτελούν το σκελετό του σκάφους, δηλαδή δεν λαμβάνεται υπ’ όψιν το πάχος των ελασμάτων του εξωτερικού περιβλήματος. Για τα πλοία των οποίων το σκάφος είναι κατασκευασμένο από ναυπηγήσιμη ξυλεία ή πλαστικό, ως επιφάνεια αναφοράς ορίζεται η εξωτερική όψη της επένδυσης (επιφάνεια εξωτερικά του πάχους του περιβλήματος). Ορίζεται δηλαδή, ότι στα χαλύβδινα σκάφη, η επιφάνεια αναφοράς είναι αυτή που διέρχεται από την άνω όψη του ελάσματος της τρόπιδας.


27

1.3 ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΟΥ ΠΛΟΙΟΥ Το πλοίο απεικονίζεται σχεδιαστικά μόνο κατά το ήμισυ, κάθε φορά που η συμμετρία το επιτρέπει. Αυτό είναι σχεδόν πάντα εφικτό στην γεωμετρική απεικόνιση της καρένας (γάστρας). Η συμμετρία απεικονίζεται ως προς ένα επίπεδο που ονομάζεται επίπεδο συμμετρίας ή κεντρικό επίπεδο ή διάμηκες επίπεδο συμμετρίας (longitudinal plan ή centre line) το οποίο σημειώνεται με το διακριτικό C.L. (center line). Η μορφή της γάστρας του πλοίου απεικονίζεται σχεδιαστικά σε κατάλληλη κάθε φορά κλίμακα, χρησιμοποιώντας μεθόδους της παραστατικής γεωμετρίας. Το σχέδιο αυτό ονομάζεται σχέδιο ναυπηγικών γραμμών ή απλώς σχέδιο γραμμών (lines drawing plan ή lines plan). Στη σχεδίαση, συμβατικά η πλώρη σχεδιάζεται προς τα δεξιά (η πρύμνη αριστερά) και στα σχέδια που παρουσιάζουν τη γεωμετρία, το σκάφος ενός χαλύβδινου (ή άλλου μεταλλικού υλικού) πλοίου παριστάνεται εσωτερικά του πάχους των ελασμάτων που αποτελούν το εξωτερικό περίβλημα. Ορίζεται επομένως σκάφος εντός περιβλήματος ή (που είναι το ίδιο), σκάφος εκτός ενισχύσεων, δεδομένου ότι η εξωτερική επιφάνεια των κατασκευαστικών στοιχείων που ενισχύουν την πλευρά του σκάφους, ταυτίζεται με την εσωτερική επιφάνεια του εξωτερικού περιβλήματος, όπως παρουσιάζεται στο

(σχήμα 1.3) Τα σχέδια που παρουσιάζουν τη γεωμετρία σκαφών που είναι κατασκευασμένα από πλαστικό ή ναυπηγήσιμη ξυλεία, παριστάνουν την επιφάνεια εκτός περιβλήματος. Για την γεωμετρική απεικόνιση του πλοίου χρησιμοποιούνται τομές από τρεις οικογένειες επιπέδων που τέμνουν το κέλυφος του πλοίου (εσωτερικά ή εξωτερικά του περιβλήματος ανάλογα με το υλικό κατασκευής του πλοίου). Τα επίπεδα αυτά επιλέγονται έτσι ώστε να περιγράφεται όσο το δυνατόν καλλίτερα η γεωμετρία της επιφάνειας η οποία ορίζει το πλοίο.


28

Στο σχέδιο αυτό, οι ναυπηγικές γραμμές εμφανίζονται σαν προβολές των ιχνών των προαναφερόμενων τομών σε τρείς όψεις : πρόοψη – κάτοψη – πλάγια (ή διαμήκης) όψη. Λαμβάνοντας υπ’ όψιν αυτές τις προβολές και τις συσχετίσεις τους, είναι δυνατό να προσδιοριστούν οι σχετικές θέσεις στο χώρο όλων των σημείων και των γραμμών του πλοίου. Οι τρείς οικογένειες των επιπέδων είναι : 1η οικογένεια Αποτελείται από επίπεδα παράλληλα προς το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας, δηλαδή από κατακόρυφα διαμήκη επίπεδα. Τα ίχνη των τομών αυτών απεικονίζονται σαν προβολές στο επίπεδο συμμετρίας και ονομάζονται διαμήκεις τομές ή κάθετοι ΄΄longitudinal lines’’ ή ‘’vertical lines’’ ή ‘’buttok lines’’ ή ‘’buttoks’’. Η διαμήκης τομή στο επίπεδο συμμετρίας του πλοίου, αποτελεί το διάμηκες περίγραμμα του πλοίου, ‘’profile’’.

(σχήμα 1.4 α)

2η οικογένεια Αποτελείται από επίπεδα οριζόντια, δηλαδή επίπεδα παράλληλα προς την ίσαλο σχεδίασης.


29

Τα ίχνη των τομών των οριζοντίων αυτών επιπέδων απεικονίζονται σαν προβολές της αριστερής πλευράς του πλοίου επάνω σε ένα οριζόντιο επίπεδο και ονομάζονται ίσαλοι ή παρίσαλοι ‘’water lines’’.

(σχήμα 1.4 β)

Μια ίσαλος που περιστρέφεται περί ενός εγκάρσιου άξονα έχει διαμήκη κλίση, ενώ όταν περιστρέφεται περί ενός διαμήκους άξονα έχει εγκάρσια κλίση. Η γωνία που σχηματίζει η κατά το διάμηκες κεκλιμένη ίσαλος με την ίσαλο σχεδίασης, αποτελεί τη γωνία διαγωγής ή διαγωγή του πλοίου, ενώ η γωνία που σχηματίζει η κατά το εγκάρσιο κεκλιμένη ίσαλος με την ίσαλο σχεδίασης αποτελεί τη γωνία εγκάρσιας κλίσης του πλοίου. Όπως παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα, συνηθίζεται να παριστάνεται για ευκολία της σχεδίασης, προφανώς αντίθετα από την πραγματικότητα, το πλοίο οριζόντιο και το επίπεδο της θάλασσας υπό κλίση.

Σχήμα 1.5


30

3η οικογένεια Αποτελείται από εγκάρσια κατακόρυφα επίπεδα, δηλαδή επίπεδα κάθετα στο επίπεδο συμμετρίας και στην ίσαλο σχεδίασης.

(σχήμα 1.5α) Τα ίχνη των τομών των εγκάρσιων αυτών επιπέδων με τη γάστρα, απεικονίζονται σαν προβολές επί ενός εγκάρσιου επιπέδου και ονομάζονται εγκάρσιες γραμμές ή νομείς, ‘frames’’. Από τις εγκάρσιες τομές που είναι δυνατό να χαραχθούν, διακρίνονται : η μέγιστη τομή αυτή δηλαδή που έχει το μέγιστο εμβαδόν κάτω από την ίσαλο σχεδίασης, η τομή μέγιστου πλάτους δηλαδή αυτή που έχει την μέγιστη κατά το εγκάρσιο διάσταση μετρούμενη στην ίσαλο σχεδίασης, η μέση τομή δηλαδή η εγκάρσια τομή στο μέσον του μήκους μεταξύ καθέτων. Τα τρία επίπεδα από τα οποία προκύπτουν οι τρείς οικογένειες των καμπυλών και οι άξονες που χρησιμοποιούνται για τη σχεδιαστική απεικόνιση των ναυπηγικών γραμμών, παρουσιάζονται στο επόμενο σχήμα :

(σχήμα 1.5 β)


31

Οι τρείς οικογένειες των καμπυλών αυτών προβάλλονται σε τρία επίπεδα αναφοράς, όπως παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα :

(σχήμα 1.5 γ)

Σημειώνεται ότι η θέση του κάθε σημείου της γάστρας πρέπει να είναι η ίδια και στις τρείς προβολές, δεδομένου ότι : - Η διαμήκης θέση κάθε σημείου μπορεί να μετρηθεί (προσδιοριστεί) στο επίπεδο των διαμήκων

τομών και σε εκείνο των οριζόντιων επιπέδων (παρισάλων). - Η εγκάρσια θέση κάθε σημείου μπορεί να μετρηθεί (προσδιοριστεί) στο επίπεδο των νομέων

και σε εκείνο των παρισάλων. - Η κατακόρυφη θέση κάθε σημείου να μετρηθεί (προσδιοριστεί) στο επίπεδο των διαμήκων

τομών και σε εκείνο των νομέων. - Κάθε ένα από τα οριζόντια επίπεδα που χρησιμοποιούνται, παριστάνεται από το ίχνος του στο

επίπεδο των διαμήκων τομών και σε εκείνο των νομέων. - Κάθε ένα από τα εγκάρσια επίπεδα που χρησιμοποιούνται, παριστάνεται από το ίχνος του στο

επίπεδο των διαμήκων τομών και σε εκείνο των παρισάλων.

Διαμήκεις Τομές (longitudinals)

Νομείς (εγκάρσιες τομές) (frames)

Παρίσαλοι (Οριζόντιες τομές) (water lines)


32

- Κάθε ένα από τα διαμήκη επίπεδα που χρησιμοποιούνται, παριστάνεται από το ίχνος του στο

επίπεδο των παρισάλων και σε εκείνο των νομέων. Από το προηγούμενο σχήμα μπορεί να παρατηρηθεί ότι οι συμμετρικές τομές παριστάνονται μόνο κατά το ήμισυ και ειδικά οι πρωραίοι και πρυμναίοι νομείς σχεδιάζονται αντίθετα ως προς το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας.

ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΞΟΝΩΝ Είναι συχνά αναγκαίο να γίνεται αναφορά σε ένα σύστημα αξόνων.. Σε ό,τι αφορά στα επίπεδα, ορίζονται :

- επίπεδο Χ – Υ : το οριζόντιο επίπεδο, δηλαδή το επίπεδο παράλληλα προς το επίπεδο της ισάλου σχεδίασης, που διέρχεται από το χαμηλότερο σημείο της εγκάρσιας τομής στο μέσον του μήκους μεταξύ καθέτων.

- επίπεδο Χ – Ζ : το διάμηκες κατακόρυφο επίπεδο που ταυτίζεται με το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας.

- επίπεδο Υ – Ζ : το εγκάρσιο κατακόρυφο επίπεδο κάθετο στα δύο προηγούμενα, που εμπεριέχει την εγκάρσια τομή στο μέσον του μήκους μεταξύ καθέτων.

Οι άξονες που προκύπτουν από τις τομές των προαναφερόμενων επιπέδων, ονομάζονται :

- Χ = διαμήκης άξονας, που ονομάζεται βασική γραμμή. - Υ = εγκάρσιος άξονας - Ζ = κατακόρυφος άξονας

Η κατεύθυνση των αξόνων είναι συνήθως δεξιόστροφη και παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα :

σχήμα 1.6


33

- άξονας Χ : θετικός προς πρώρα - άξονας Υ : θετικός προς αριστερά - άξονας Ζ : θετικός προς τα άνω

Η τομή του επιπέδου συμμετρίας και το κάτω τμήμα του διαμήκους περιγράμματος ονομάζεται ΓΡΑΜΜΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ. Αυτή τέμνει τη βασική γραμμή στο χαμηλότερο σημείο της τομής στο μέσον του μήκους μεταξύ καθέτων. Η γραμμή κατασκευής μπορεί να είναι οριζόντια και να συμπίπτει με τη βασική γραμμή, ή μια ευθεία με κλίση ως προς την οριζόντια.

σχήμα 1.7


34

3. ΚΥΡΙΕΣ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ Οι διαστάσεις του πλοίου ονομάζονται : - μήκη = οι διαστάσεις που μετρώνται κατά τον διαμήκη άξονα - πλάτη = οι διαστάσεις που μετρώνται κατά τον εγκάρσιο άξονα - ύψη = οι διαστάσεις που μετρώνται κατά τον κατακόρυφο άξονα Σε κάθε πλοίο ορίζεται : ΠΡΩΡΑΙΑ ΚΑΘΕΤΟΣ ονομάζεται, η κάθετη, ως προς την ίσαλο σχεδίασης, ευθεία που περιέχεται στο διάμηκες επίπεδο συμμετρίας και διέρχεται από την τομή της ισάλου σχεδίασης με το ακροπρωραίο περίγραμμα. ΠΡΥΜΝΑΙΑ ΚΑΘΕΤΟΣ ονομάζεται , η κάθετη, ως προς την ίσαλο σχεδίασης, ευθεία που περιέχεται στο διάμηκες επίπεδο συμμετρίας και διέρχεται από τον άξονα περιστροφής του πηδαλίου. Στα πλοία που έχουν δύο (-2-) πηδάλια, η πρυμναία κάθετος ορίζεται σαν η ευθεία τομής μεταξύ του διαμήκους επιπέδου συμμετρίας και του εγκάρσιου επιπέδου που περιέχει τους άξονες των δύο πηδαλίων. Μερικές φορές, στα πολεμικά πλοία και στα πλοία με πρύμνη ‘’καθρέπτη’’, ως πρυμναία κάθετος λαμβάνεται η κάθετη ευθεία που διέρχεται από τη χαμηλή ακμή του καθρέπτη. Στο επόμενο σχήμα, παρουσιάζονται οι διάφοροι τρόποι προσδιορισμού των καθέτων.

σχήμα 2.1


35

ΜΕΣΑΙΑ ΚΑΘΕΤΟΣ ορίζεται, η κάθετη, ως προς την ίσαλο σχεδίασης, ευθεία που περιέχεται στο διάμηκες επίπεδο συμμετρίας του πλοίου και τοποθετείται στο μέσον του μήκους μεταξύ των καθέτων. ΜΗΚΗ Διαχωρίζονται διάφορα μήκη και γίνεται αναφορά στο ένα ή στο άλλο, ανάλογα με το πρόβλημα που κάθε φορά αντιμετωπίζεται, δηλαδή εάν γίνεται αναφορά σε κατασκευαστική θέματα, σε θέματα υδροδυναμικής, σε θέματα κανονισμών κλπ. Γενικά, όταν γίνεται αναφορά στο μήκος (L) χωρίς περαιτέρω διευκρινήσεις, εννοείται το ΜΗΚΟΣ ΜΕΤΑΞΥ ΚΑΘΕΤΩΝ. Οι βασικοί ορισμοί του μήκους, όπως φαίνονται στο επόμενο σχήμα, είναι :

σχήμα 2.2 - ΜΗΚΟΣ ΜΕΤΑΞΥ ΚΑΘΕΤΩΝ . .( )B PL = είναι η απόσταση μεταξύ της πρωραίας και

πρυμναίας καθέτου. - ΜΗΚΟΣ ΙΣΑΛΟΥ . .( )W LL = είναι η απόσταση μεταξύ του πρωραίου και πρυμναίου άκρου της

ισάλου. Αυτό το μήκος μεταβάλλεται με τη μεταβολή της κατάστασης φόρτωσης. Ειδικά για μικρά και γρήγορα πλοία το μήκος αυτό μεταβάλλεται όταν το πλοίο είναι σε κίνηση, εξ αιτίας της διαμήκους κλίσης που λαμβάνεται δυναμικά (έντονη κλίση λόγω μικρού μήκους).

- ΟΛΙΚΟ ΜΗΚΟΣ ( ). .O AL = είναι η απόσταση μεταξύ του ακροπρωραίου και του

ακροπρυμναίου σημείου του σκάφους, είναι δε η μεγαλύτερη κατά το διάμηκες διάσταση του πλοίου.


36

- ΜΗΚΟΣ ΓΑΣΤΡΑΣ ( )OSL = είναι η απόσταση μεταξύ του ακροπρωραίου και του

ακροπρυμναίου σημείου της γάστρας (σε περίπτωση που υπάρχει βολβός), παριστάνει δηλαδή τη μεγαλύτερη διαμήκη διάσταση της γάστρας, διάσταση η οποία ταυτίζεται με το μήκος ισάλου όταν η γάστρα δεν διαθέτει βολβό.

- ΜΗΚΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ή ΜΗΚΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ( ).LϒΠ = είναι το μήκος

υπολογισμού που χρησιμοποιείται στους κανονισμούς των Νηογνωμόνων για τους υπολογισμούς των κατασκευαστικών στοιχείων του σκάφους και ορίζεται ως ακολούθως :

0,96 0,97

0,96 0,960,97 0,97

BP WL BP WL

WL BP WL

WL BP WL

L L ά L L LL L ά L LL L ά L L

ε νε νε ν

ϒΠ

ϒΠ

ϒΠ

= ⋅ ≤ ≤ ⋅= ⋅ < ⋅= ⋅ > ⋅

Στην περίπτωση που η πρύμνη του πλοίου είναι ειδικής μορφής, τότε το μήκος υπολογισμού ορίζεται διαφορετικά σύμφωνα με τον εκάστοτε χρησιμοποιούμενο κανονισμό Νηογνώμονα. - ΜΗΚΟΣ ΓΡΑΜΜΗΣ ΦΟΡΤΩΣΕΩΣ ( ) ( ). . . . F BL ή LΓ Φ = είναι το συμβατικό μήκος που

λαμβάνεται με αναφορά στο βύθισμα Γραμμής Φορτώσεως. Σαν τέτοιο βύθισμα λαμβάνεται το 85 % του ύψους του καταστρώματος που λαμβάνεται για τον υπολογισμό της Γραμμής Φορτώσεως.

Το μήκος Γραμμής Φορτώσεως, λαμβάνεται ως το μεγαλύτερο μεταξύ : - του μήκους μεταξύ καθέτων - του 0,96 WLL⋅ Στον υπολογισμό του μήκους για τη γραμμή φορτώσεως, ως πρυμναία κάθετος λαμβάνεται πάντοτε ο άξονας περιστροφής του πηδαλίου. Ο παραπάνω ορισμός του μήκους και ύψους για τη γραμμή φορτώσεως, ισχύει για πλοία για τα οποία εφαρμόζεται η Διεθνής Σύμβαση περί Γραμμών Φορτώσεως, ήτοι για πλοία με BPL > 24,00 μέτρων. Για πλοία με μήκος μεταξύ καθέτων μικρότερο των 24,00 μέτρων καθώς και για πλοία μήκους μεγαλύτερου των 24,00 μέτρων που εκτελούν πλόες εσωτερικού και δεν είναι πλοία της Κοινοτικής Οδηγίας 98 / 18, εφαρμόζονται άλλες διατάξεις στις οποίες εμπίπτουν αυτά τα πλοία, όπως για παράδειγμα το Π.Δ. 399 / 1980, ‘’ΠΕΡΙ ΓΡΑΜΜΩΝ ΦΟΡΤΩΣΕΩΣ ΤΩΝ ΠΛΟΙΩΝ’’ Πολύ χρήσιμα από πλευράς υδροδυναμικής, είναι τα ακόλουθα μήκη που αφορούν σε περιοχές της γάστρας και παρουσιάζονται στο παρακάτω σχήμα : ΜΗΚΟΣ ΠΡΩΡΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ SL = η απόσταση μεταξύ της τομής στο μέσον του μήκους μεταξύ καθέτων και του ακροπρωραίου σημείου της ισάλου. ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ ΑΚΡΟΠΡΥΜΝΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ AL = η απόσταση μεταξύ της τομής στο μέσον του μήκους μεταξύ καθέτων και του ακροπρυμναίου σημείου της ισάλου.


37

Σχήμα 2.3.

ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ ΠΑΡΑΛΛΗΛΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ PL = το μήκος για το οποίο οι εγκάρσιες τομές του πλοίου διατηρούν σχήμα και διαστάσεις σταθερά και ίσα με αυτά της μέγιστης τομής. Το παράλληλο τμήμα όταν υπάρχει, εκτείνεται κατά ίση διάσταση πρώραθεν και πρύμνηθεν της τομής στο μέσον του μήκους μεταξύ καθέτων του πλοίου. ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΕΙΣΟΔΟΥ EL = η απόσταση μεταξύ του ακροπρωραίου σημείου του παράλληλου τμήματος και του ακροπρωραίου σημείου της ισάλου. ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΕΞΟΔΟΥ RL = η απόσταση μεταξύ του ακροπρυμναίου σημείου του παράλληλου τμήματος και του ακροπρυμναίου σημείου της ισάλου. Εάν δεν υπάρχει παράλληλο τμήμα, τότε τα μήκη EL και RL είναι οι αποστάσεις της μέγιστης τομής αντίστοιχα από το ακροπρωραίο και ακροπρυμναίο σημείο. Στην περίπτωση αυτή, είναι :

, E F R AL L L L≡ ≡ μόνο εάν η μέγιστη τομή ευρίσκεται στη μέση του μήκους μεταξύ των καθέτων.


38

ΠΛΑΤΗ Με αναφορά στο παρακάτω σχήμα, ορίζονται :

σχήμα 2.4

ΜΕΓΙΣΤΟ ΠΛΑΤΟΣ . .O AB = η μέγιστη κατά το εγκάρσιο διάσταση του πλοίου. ΠΛΑΤΟΣ ΙΣΑΛΟΥ . .W LB = το μέγιστο πλάτος της ισάλου ΠΛΑΤΟΣ ΤΗΣ ΜΕΓΙΣΤΗΣ ΤΟΜΗΣ XB = το πλάτος της εγκάρσιας τομής με το μέγιστο υπό την ίσαλο σχεδίασης εμβαδόν. ΠΛΑΤΟΣ ΣΤΟ ΜΕΣΟΝ ΤΟΥ ΠΛΟΙΟΥ MB = το πλάτος της εγκάρσιας τομής στο μέσον του μήκους, μετρούμενο στην ίσαλο σχεδίασης. Όταν δεν προσδιορίζεται ειδικά, ως πλάτος Β νοείται το πλάτος στο μέσον του πλοίου, μετρούμενο στην ίσαλο σχεδίασης.


39

ΥΨΗ Το ύψος κατασκευής D ή κοίλο, είναι η απόσταση που μετριέται κατακόρυφα από τη γραμμή κατασκευής στο μέσον του μήκους στο χαμηλότερο σημείο, μέχρι το σημείο όπου το ανώτερο συνεχές κατάστρωμα τέμνει την πλευρά. Η οριζόντια γραμμή που ενώνει σε μια εγκάρσια τομή τα σημεία (εκτός ενισχύσεων) τομής των πλευρών στο κατάστρωμα, ονομάζεται ΓΡΑΜΜΗ ΖΥΓΟΥ.

Η σιμότητα σε κάποιο νομέα μετριέται από την κάθετη απόσταση μεταξύ της ευθείας του ζυγού τοπικά και της ευθείας του ζυγού στην τομή του μέσου του πλοίου που είναι εκείνη στην οποία γίνεται αναφορά για τον ορισμό του ύψους D (ή κοίλο). Η σιμότητα είναι μεγαλύτερη στην πλώρη από αυτή στην πρύμνη. Το κύρτωμα ενός νομέα μετριέται από την κάθετη απόσταση του καταστρώματος στο κέντρο του πλοίου μέχρι την ευθεία του ζυγού τοπικά. Όταν το πλοίο έχει περισσότερα του ενός καταστρώματα, ορίζεται το ύψος για κάθε ένα από αυτά κατά ανάλογο τρόπο του ορισμού του ύψους κατασκευής. ΥΨΟΣ ΕΞΑΛΛΩΝ Ονομάζεται ύψος εξάλων, F , η κάθετη απόσταση από το κατάστρωμα εξάλων στο μέσον του πλοίου και την ίσαλο. Το ύψος εξάλων μπορεί να μετρηθεί τοπικά, λαμβάνοντας υπ’ όψιν και τη σιμότητα στην πλευρά και μια πιθανή διαμήκη κλίση του πλοίου. Ελάχιστο ύψος εξάλων, είναι αυτό που προσδιορίζεται από Διεθνείς συνθήκες και μετριέται στο μέσον του μήκους μεταξύ του καταστρώματος εξάλων και την ίσαλο που αντιστοιχεί στο μέγιστο φορτίο που μπορεί να μεταφέρει το πλοίο. Το ύψος εξάλων και το βύθισμα συνδέονται από τη σχέση :

F D T= −


40

ΒΥΘΙΣΜΑΤΑ Με τον όρο ΒΥΘΙΣΜΑ, νοείται μια διάσταση που μετριέται κατακόρυφα και αναφέρεται στο τμήμα του σκάφους που είναι μέσα στο νερό. Στο παρακάτω σχήμα, παρουσιάζονται τα βυθίσματα που συνήθως χρησιμοποιούνται :

σχήμα 2.5 ΠΡΩΡΑΙΟ ΒΥΘΙΣΜΑ ( , , , F FT d T dΠΡ ΠΡ , d ,T ) = η κάθετη απόσταση μεταξύ του σημείου τομής της πρωραίας καθέτου με τη γραμμή κατασκευής και της ισάλου. (Σαν σύμβολο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα από αυτά που αναγράφονται στην παρένθεση). ΠΡΥΜΝΑΙΟ ΒΥΘΙΣΜΑ ( , , , A AT d T dΠΜ ΠΜ , d ,T ) = η κάθετη απόσταση μεταξύ του σημείου τομής της πρυμναίας καθέτου με τη γραμμή κατασκευής και της ισάλου. (Σαν σύμβολο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα από αυτά που αναγράφονται στην παρένθεση). ΒΥΘΙΣΜΑ ΣΤΟ ΜΕΣΟΝ MT == η κάθετη απόσταση μεταξύ του σημείου τομής της καθέτου στο μέσον με τη γραμμή κατασκευής και της ισάλου. ΒΥΘΙΣΜΑ ΤΗΣ ΜΕΓΙΣΤΗΣ ΤΟΜΗΣ XT = η κάθετη απόσταση από την ίσαλο μέχρι το χαμηλότερο σημείο της τομής με το μεγαλύτερο εμβαδόν κάτω από το νερό. Όταν το πλοίο έχει εγκάρσια κλίση, κάθε βύθισμα λαμβάνεται ως η μέση τιμή του βυθίσματος που μετριέται ΔΕ και ΑΡ στην αντίστοιχη εγκάρσια τομή. Με το γενικό όρο ΒΥΘΙΣΜΑ Τ, χωρίς άλλες διευκρινήσεις, νοείται το βύθισμα στο μέσον. Χρησιμοποιείται ο όρος ΒΥΘΙΣΜΑ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ, όταν γίνεται αναφορά στην κατάσταση φόρτωσης σχεδίασης.


41

Τέλος, με αναφορά σε πλοίο με οποιαδήποτε κλίση, χρησιμοποιείται ο όρος ΠΛΟΙΟ ΙΣΟΒΥΘΙΣΤΟ, για να ορισθεί το βύθισμα που το πλοίο θα έπρεπε να έχει σε συνθήκες ισοβύθιστης κατάστασης με ίδιο τον όγκο της γάστρας. - Εάν το πλοίο έχει σχεδιαστεί με τη γραμμή κατασκευής (γραμμή τρόπιδας) οριζόντια, τότε το πλοίο ονομάζεται ισοβύθιστο και είναι :

FT = AT = MT

πρωραίο βύθισμα = πρυμναίο βύθισμα = βύθισμα στο μέσον - Εάν το πλοίο έχει σχεδιαστεί με τη γραμμή κατασκευής (γραμμή τρόπιδας) κεκλιμένη, δηλαδή εάν το πλοίο έχει σχεδιαστεί με ‘’διαφορά βυθισμάτων Tδ ’’, τότε το πλοίο θα λέγεται ισοβύθιστο, όταν έχει :

AT - FT = Tδ

1 2A M M FT T T T Tδ− = − = ⋅

το δε μέσο βύθισμα δίδεται από τη σχέση : 2

T TFATM+

=

Γενικά η κεκλιμένη γραμμή κατασκευής ανέρχεται από πρύμα προς πλώρα και η διαφορά βυθισμάτων σχεδίασης θα λαμβάνεται θετική. Για όλες τις άλλες διαστάσεις γίνεται αναφορά στην επιφάνεια εκτός ενισχύσεων (ή εντός περιβλήματος).


42

Τα βυθίσματα όμως για να ανταποκρίνονται στην πραγματική και όχι στη σχεδιαστική κατάσταση του πλοίου, μετρώνται από την εξωτερική επιφάνεια του σκάφους οπότε είναι βυθίσματα ΚΑΤΩΘΕΝ της ΤΡΟΠΙΔΑΣ επειδή μετρώνται όχι από τη γραμμή κατασκευής ( =βασική γραμμή = γραμμή που διέρχεται από την ά ν ω όψη του ελάσματος της τρόπιδας) αλλά κάτω από την επιφάνεια του ελάσματος της τρόπιδας. Η γραμμή ΚΑΤΩΘΕΝ της ΤΡΟΠΙΔΑΣ είναι μια γραμμή παράλληλη με την γραμμή κατασκευής (βασική γραμμή ) σε απόσταση ίση με το πάχος του ελάσματος της τρόπιδας ή ίση με το ύψος της κατακόρυφης τρόπιδας

σχήμα 2.6 ΚΛΙΜΑΚΑ ΒΥΘΙΣΜΑΤΩΝ Σε όλα τα πλοία και στην πλώρη και στην πρύμνη, αριστερά και δεξιά, είναι χαραγμένες κλίμακες για την ανάγνωση, με αναφορά στο επίπεδο κάτωθεν της τρόπιδας (δηλαδή εξωτερικά του περιβλήματος), των βυθισμάτων απαραίτητων για τον προσδιορισμό του εκτοπίσματος και της διαγωγής στις διάφορες καταστάσεις φόρτωσης. Στα εμπορικά πλοία οι κλίμακες των βυθισμάτων χαράσσονται στην πλώρη και στο ποδόστημα. Εάν δεν υπάρχει ποδόστημα, οι κλίμακες χαράσσονται στην καμπυλότητα της πρύμνης και συγκεκριμένα στο νομέα όπου αντιστοιχεί ο άξονας περιστροφής του πηδαλίου. Σε κάθε περίπτωση, πρέπει οι κλίμακες των βυθισμάτων να χαράσσονται σε νομέα και συνήθως επιλέγεται η πρυμναία και η πρωραία κάθετος. Η χάραξη των βυθισμάτων επιβεβαιώνεται από την αρχή που παρακολουθεί τη ναυπήγηση του πλοίου, είτε είναι ο Κλάδος Επιθεώρησης Εμπορικών Πλοίων (η επίσημη αρχή για την Ελληνική Σημαία), είτε είναι οποιοσδήποτε Νηογνώμονας που παρακολουθεί τη ναυπήγηση. Είναι προφανές ότι τα βυθίσματα που προκύπτουν από την ανάγνωση σε συγκεκριμένα σημεία, πρέπει να διορθωθούν και να αναχθούν στις καθέτους, οπότε πρέπει να είναι γνωστές οι αποστάσεις

1 2 3, c c cκαι+ ± + .


43

Εάν ' ' ' , , T T TM FA είναι τα βυθίσματα που λαμβάνονται κατά την ανάγνωση, τότε στον επόμενο πίνακα υπολογίζονται οι μέσες τιμές :

ΒΥΘΙΣΜΑΤΑ (m) ΠΡΥΜΝΗ ΚΕΝΤΡΟ ΠΛΩΡΗ

ΔΕΞΙΑ ' ' ' TA ' ' ' MT ' ' '

FT ΑΡΙΣΤΕΡΑ ' ' TA ' '

MT ' ' FT

ΜΕΣΗ ( )' ' ' ' ' ' 2

A AA

T TT

+= ( )' ' ' ' '

' 2M M

M

T TT

+= ( )' ' ' ' '

' 2F F

F

T TT

+=

Εάν , , T T TM FA είναι τα βυθίσματα στις καθέτους, με τις παρακάτω σχέσεις υπολογίζονται αυτά τα βυθίσματα :

( )' '

' ' ' ' ' '' ' '

1 2 3

, ,

F

A F A F A FA A M M F F

m m m

ί έ

T T T T T TT T c T T c T T cL L L

ια πλο ο μπρυμνο ΑΓ Τ > Τ

− − −= + = − = −i i i

( )' '

' ' ' ' ' '' ' '

1 2 3

, + ,

F

F A F A F AA A M M F F

m m m

ί έ

T T T T T TT T c T T c T T cL L L

ια πλο ο μπλωρο ΑΓ Τ < Τ

− − −= − = = +i i i


44

ΑΛΛΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ΟΓΚΟΣ γάστρας , είναι ο όγκος του πλοίου κάτω από την ίσαλο, και μεταβάλλεται ανάλογα με τη κατάσταση φόρτωσης. Ο όγκος της γάστρας αναφέρεται στην γάστρα εκτός ενισχύσεων (ή εντός περιβλήματος) στα χαλύβδινα πλοία και με κατάλληλο συντελεστή προκύπτει ο συνολικός όγκος. Στα ξύλινα πλοία ο όγκος αναφέρεται στον όγκο εξωτερικά του περιβλήματος. ΕΚΤΟΠΙΣΜΑ Είναι γνωστό από τις αρχές της Φυσικής ότι η αρχή του Αρχιμήδη εκφράζει ότι κάθε σώμα που εμβαπτίζεται μέσα στο νερό χάνει από το βάρος του ποσότητα ίση με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από αυτό, και ότι το εμβαπτισμένο στο νερό σώμα υφίσταται μια κατακόρυφη από κάτω προς τα επάνω δύναμη που είναι ίση με το βάρος του εκτοπιζόμενου νερού. Η δύναμη αυτή ονομάζεται άνωση και στην πραγματικότητα διατηρεί το σκάφος σε πλευστότητα, το δε βάρος του εκτοπιζόμενου νερού ονομάζεται εκτόπισμα. Από τις προαναφερόμενες διατυπώσεις, προκύπτει ότι : Εκτόπισμα = βάρος του πλοίου = άνωση Εάν για οποιοδήποτε λόγο αυξηθεί το βάρος του πλοίου (πρόσθεση βάρους επί του πλοίου), τότε το βύθισμα του θα αυξηθεί ώστε να αυξηθεί το εκτόπισμα και η άνωση, έτσι ώστε να ισχύει η προαναφερόμενη εξίσωση. Το ίδιο θα συμβεί στην περίπτωση που το βάρος μειωθεί (αφαίρεση βάρους από το πλοίο), οπότε το βύθισμα μειώνεται για να μειωθεί το εκτόπισμα και η άνωση, ώστε να ισχύει η προαναφερόμενη εξίσωση. Το εκτόπισμα προκύπτει από τον όγκο της γάστρας πολλαπλασιαζόμενο με το ειδικό βάρος του νερού που πλέει το πλοίο. Η σχέση που συνδέει εκτόπισμα και όγκο γάστρας, είναι :

D Vγ= ⋅ όπου γ = το ειδικό βάρος του νερού που πλέει το πλοίο.

Είναι : ( )3 1,000 tmγ = για γλυκό νερό

( )3 (1,025 1,026) tmγ = − για θαλασσινό νερό

Στην πραγματικότητα, επειδή το εκτόπισμα αναφέρεται στην επιφάνεια εκτός ενισχύσεων και επειδή το εξωτερικό περίβλημα και τα παρελκόμενα της γάστρας συνεισφέρουν στην άνωση, πρέπει να υπολογιστεί το εκτόπισμα εκτός περιβλήματος, λαμβάνοντας υπ’ όψιν τον όγκο των ελασμάτων και των παρελκομένων.


45

Είναι :

( ) ( )i i iD V S t Vγ ⎡ ⎤= ⋅ ⋅ ⋅ +⎣ ⎦∑ ∑ όπου : iS = εμβαδόν στοιχείου ελάσματος εξωτερικού περιβλήματος

it = πάχος στοιχείου ελάσματος εξωτερικού περιβλήματος

iV = όγκος στοιχείου ελάσματος εξωτερικού περιβλήματος

Εισάγεται επομένως μια τιμή για το ειδικό βάρος, με βάση την οποία από τον όγκο της γάστρας εκτός ενισχύσεων (ή εντός περιβλήματος) υπολογίζεται ο όγκος εκτός περιβλήματος.

Η τιμή αυτή του ειδικού βάρους λαμβάνεται από ( )3 1,028 tm έως ( )3 1,035 t

m με μια μέση

τιμή ίση με ( )3 1,032 tm .

Το εκτόπισμα ενός πλοίου μεταβάλλεται σε σχέση με την κατάσταση φόρτωσης, είναι δηλαδή διαφορετικό για διάφορα βυθίσματα ή ισάλους του πλοίου που προκύπτουν από το διαφορετικό βάρος του πλοίου. Το βάρος του πλοίου αποτελείται από

- το μόνιμο βάρος - τα αφαιρετά (πρόσθετα) βάρη

Το μόνιμο βάρος του πλοίου περιλαμβάνει : α. το βάρος του σκάφους : το βάρος του μεταλλικού ή ξύλινου σκελετού, χωρίσματα,

καταστρώματα, ενισχυτικά, φρακτές, υπερκατασκευές κλπ. β. το βάρος της προωστήριας εγκατάστασης : κύριων μηχανών, λεβήτων, βοηθητικών

μηχανημάτων, σωληνώσεων. Στα πλοία που υπάρχει λέβητας το νερό μέσα σε αυτόν μέχρι την κανονική στάθμη καθώς και τα κύρια και βοηθητικά ψυγεία θεωρούνται μόνιμο βάρος.

γ. το βάρος εξαρτισμού : άγκυρες, αλυσίδες, μέσα φορτοεκφόρτωσης, εργάτες άγκυρας, σχοινιά, βαρούλκα, μαζί με τα προβλεπόμενα αμοιβά αυτών.

δ. το βάρος εσωτερικής διαρρύθμισης, τις επιπλώσεις των χώρων ενδιαίτησης και εστίασης επιβατών (σε επιβατηγά πλοία) και πληρώματος

ε. το βάρος των μηχανημάτων και συσκευών : μηχανήματα πηδαλίου, ψυκτικές μηχανές, κλπ. στ. το βάρος του μόνιμου έρματος όταν αυτό απαιτείται. ζ. όταν πρόκειται για πολεμικά πλοία, στα προαναφερόμενα βάρη του μόνιμου βάρους του πλοίου,

προστίθενται και όσα βάρη απαιτούνται για την εξυπηρέτηση της αποστολής των πλοίων αυτών, ήτοι βάτος θωράκισης, βάρος πυροβολικού, βάρος οπλισμού τορπίλων.

Κατά τη διαδικασία της ναυπήγησης του πλοίου ζυγίζονται τα μόνιμα βάρη και ο σχεδιαστής – ναυπηγός υπολογίζει αναλυτικά τα βάρη αυτά με το αντίστοιχο κέντρο βάρους το κάθε ενός, ώστε να είναι γνωστό το μόνιμο βάρος του πλοίου.


46

Η επιβεβαίωση και ο τελικός υπολογισμός του μόνιμου βάρους του πλοίου καθώς και τι κέντρο βάρος του, γίνεται με το πείραμα ευσταθείας που διενεργείται μετά την ολοκλήρωση της ναυπήγησης και της καθέλκυσης του πλοίου. Το μόνιμο βάρος του πλοίου καλείται light ship. Τα αφαιρετά (πρόσθετα) βάρη αποτελούνται από : α. Το βάρος του πληρώματος, που περιλαμβάνει το βάρος των ατόμων και των αποσκευών β. το βάρος των εφοδίων, δηλαδή τρόφιμα, υλικά καταστρώματος γ. το βάρος των αναλωσίμων υγρών, δηλαδή το πόσιμο νερό, καύσιμο, τροφοδοτικό νερό, λιπαντέλαιο, δ. το βάρος του ωφέλιμου φορτίου : επιβάτες και αποσκευές επιβατών για τα επιβατηγά πλοία,

φορτίο για τα φορτηγά πλοία, πολεμοφόδια για τα πολεμικά πλοία. Όταν το πλοίο έχει μόνο τα μόνιμα βάρη, τότε λέγεται ότι αυτό είναι άφορτο, η ίσαλος στην οποίαν πλέει, ονομάζεται άφορτος ίσαλος και το εκτόπισμα που αντιστοιχεί σε αυτήν την κατάσταση ονομάζεται άφορτο εκτόπισμα. Όταν το πλοίο είναι σε κατάσταση φόρτου στην οποία περιλαμβάνονται το μόνιμο βάρος και τα αφαιρετά – πρόσθετα βάρη, τότε το πλοίο ονομάζεται έμφορτο, η ίσαλος στην οποίαν πλέει, ονομάζεται έμφορτος ίσαλος και το εκτόπισμα που αντιστοιχεί σε αυτήν την κατάσταση ονομάζεται έμφορτο εκτόπισμα. Είναι προφανές ότι το πλοίο μπορεί να ευρίσκεται σε οποιαδήποτε κατάσταση φόρτου, οπότε είναι αντίστοιχη και η κάθε προηγούμενη ονομασία. Τα βάρη που περιλαμβάνονται στο μόνιμο βάρος του πλοίου είναι βάρη που συμβάλουν στην ετοιμότητα του πλοίου, και όπως τα ύφαλα είναι το κινούμενο και μαχόμενο μέρος του πλοίου, συμβάλουν δε στην εκπλήρωση του προορισμού του. Σε αντίθεση με αυτό, στο μόνιμο βάρος προστίθενται βάρη που μεταβάλλονται ανάλογα με τη χρήση του πλοίου και στα οποία στηρίζεται η οικονομική εκμετάλλευσή του. Τα βάρη αυτά αποτελούν το λεγόμενο νεκρό βάρος ή deadweight (DWT). Πρέπει εδώ να γίνει η απαραίτητη διευκρίνιση όσον αφορά στο πλήρωμα το βάρος του οποίου περιλαμβάνεται στο νεκρό βάρος : ο αριθμός του πληρώματος είναι συνάρτηση της κατηγορίας πλόων, του είδους του πλοίου, της χωρητικότητας και της ιπποδύναμης. Κατά συνέπεια είναι μεταβλητό βάρος και περιλαμβάνεται στα πρόσθετα βάρη. Τελικά είναι : Εκτόπισμα = βάρος του πλοίου = μόνιμο βάρος + πρόσθετο βάρος Displacement = ship weight = light ship + dead weight


47

ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Χωρητικότητα είναι η μέτρηση όλων των κλειστών όγκων του πλοίου. Με τον υπολογισμό αυτό, καθορίζεται ένα μέγεθος που εκφράζεται σε μονάδες όγκου το οποίο χρησιμεύει στη ρύθμιση όλων των οικονομιών σχέσεων ενός πλοίου, όπως για παράδειγμα ο υπολογισμός των λιμενικών δικαιωμάτων, τα τέλη διέλευσης από διώρυγα, τα φαρικά τέλη, η σύνθεση του πληρώματος, η μισθολογική κλίμακα του πληρώματος κλπ. Η μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιείται, είναι : ο κόρος που αντιστοιχεί σε ( )3100 ft δηλαδή περίπου σε ( )32,832 m .

Διακρίνονται δύο χωρητικότητες :

1. Ολική χωρητικότητα : περιλαμβάνει όλους τους κλειστούς χώρους του πλοίου κάτω από το κατάστρωμα χωρητικότητας (το ανώτατο πλήρες στεγανό κατάστρωμα σε πλοίο που έχει μέχρι δύο καταστρώματα, ενώ για πλοίο με τρία ή περισσότερα καταστρώματα κατάστρωμα καταμέτρησης θεωρείται το δεύτερο από κάτω), τον όγκο των κλειστών και στεγασμένων υπερκατασκευών και υπερκατασκευασμάτων, τον όγκο των υποφραγμάτων μεταξύ καταστρώματος καταμέτρησης και ανώτερου καταστρώματος, τον όγκο των στομίων των κυτών πάνω από το κατάστρωμα καταμέτρησης. μειωμένη κατά όγκο χώρων που ονομάζονται ‘’εξαιρούμενοι χώροι’’.

Οι παρακάτω χώροι του πλοίου παρ’ ότι είναι κλειστοί και στεγασμένοι, δεν περιλαμβάνονται στην ολική χωρητικότητα (είναι οι εξαιρούμενοι χώροι) και είναι : Κάτω από το κατάστρωμα καταμέτρησης, οι δεξαμενές ζυγοστάθμισης (το πρωραίο και πρυμναίο στεγανό, εξαιρούνται μετά από αίτημα του πλοιοκτήτη), Πάνω από το κατάστρωμα καταμέτρησης : οι χώροι βοηθητικών μηχανημάτων (εργάτης αγκυρών, μηχανισμός πηδαλίου, ψυκτικά μηχανήματα, ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη, μηχανήματα κλιματισμού, χώρος αντλιών, πλυντήρια, χώρος πηδαλιούχησης, μαγειρείο, χώροι υγιεινής αξιωματικών και πληρώματος, φωταγωγοί και αεραγωγοί μηχανοστασίου. Ειδικά για χώρους υγιεινής επιβατών, εξαιρούνται μια τουαλέτα ανά 50 επιβάτες από τις κοινόχρηστες δηλαδή όχι από αυτές που αποτελούν μέρος της καμπίνας επιβατών. Στην ολική χωρητικότητα επίσης δεν περιλαμβάνονται χώροι επί του ανωτέρου καταστρώματος ή πάνω από αυτό που είναι τελείως ανοικτοί τουλάχιστον από μια κατεύθυνση (δεν έχουν πρωραία ή πρυμναία φρακτή, ή δεν έχουν πλευρική φρακτή). Επίσης μπορούν να μην περιληφθούν στην ολική χωρητικότητα ολόκληροι χώροι υποφραγμάτων παρ’ όλον ότι είναι κλειστοί και στεγασμένοι, κάτω από ορισμένες προϋποθέσεις. Ακόμη, δεν συμπεριλαμβάνονται στην ολική χωρητικότητα πρόστεγα (επίστεγα ή μεσόστεγα) που χαρακτηρίζονται ανοικτοί χώροι, εάν στη μια εκτεθειμένη στον καιρό πλευρά υπάρχει φρακτή με μη μόνιμο μέσο κλεισίματος, αλλά κλείνει προσωρινά με φορητό έλασμα ή φορητές ξύλινες σανίδες (παράδειγμα το πρόστεγο σε φορτηγά πλοία ανοικτού τύπου).


48

2. Καθαρή χωρητικότητα : είναι η χωρητικότητα που προκύπτει αφαιρώντας από την ολική

χωρητικότητας χώρους που δεν θεωρούνται εκμεταλλεύσιμοι οικονομικά, αλλά είναι απαραίτητοι για τη λειτουργία του πλοίου. Οι χώροι αυτοί όταν ‘’εκπιπτόμενοι χώροι ’’ και για να αφαιρεθούν πρέπει να έχουν συμπεριληφθεί στον υπολογισμό της ολικής χωρητικότητας. Οι εκπιπτόμενοι χώροι είναι : χώροι ενδιαίτησης και διαμονής πλοιάρχου, αξιωματικών και πληρώματος ( καμπίνες, εστιατόρια, χώροι υγιεινής, γραφεία, διάδρομοι χώρων διαμονής κλπ.), αποθήκες πληρώματος, διαμέρισμα χαρτών, διαμέρισμα γυροπυξίδας, χώρος μηχανισμού πηδαλίου, αποθήκες υλικών, χώρος αντλιών, χώρος βοηθητικού λέβητα εφ’ όσον δεν συνδέεται με την προωστήρια εγκατάσταση, δεξαμενές θαλάσσιου έρματος (σε ποσοστό επί της ολικής χωρητικότητας), χώρος μηχανισμού μείωσης διατοιχισμών.

Η σημαντικότερη μείωση αφορά στην έκπτωση από τους χώρους της προωστήριας εγκατάστασης. Στο χώρο αυτό περιλαμβάνονται οι χώροι που καταλαμβάνουν οι κύριες μηχανές, ο χώρος που εκτείνεται πάνω από την οροφή του μηχανοστασίου μέχρι και πάνω από το ανώτερο κατάστρωμα εφ’ όσον περικλείει μηχανήματα και φωταγωγούς, η σήραγγα του ελικοφόρου άξονα, η σήραγγα διαφυγής του πληρώματος από το μηχανοστάσιο, ο χώρος φωταγωγών και αεραγωγών (engine casing). Σύμφωνα με το Ν.Δ. 973 / 71 ‘’ΠΕΡΙ ΚΑΤΑΜΕΤΡΗΣΗΣ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ’’, από τις παραγράφους 14, 15 προκύπτει η εκπιπτόμενη χωρητικότητα του χώρου μηχανοστασίου. Ο υπολογισμός της χωρητικότητας, δηλαδή η καταμέτρηση των χώρων του πλοίου, βασίζεται στην αρχή του George Moorsom (Αγγλία, 1849) σύμφωνα με την οποία η χωρητικότητα πρέπει να είναι ανάλογη των χώρων του πλοίου οι οποίοι προορίζονται για μεταφορά φορτίου ή και επιβατών, δηλαδή των στοιχείων εκείνων που έχουν άμεση σχέση με την οικονομική εκμετάλλευση του πλοίου. Η γενική αυτή αρχή ακολουθείται στις περισσότερες χώρες για τον υπολογισμό της χωρητικότητας ενός πλοίου, όμως σε κάθε χώρα δόθηκαν διαφορετικές ερμηνείες και μετά από σχετικές τροποποιήσεις προέκυψαν τελείως διαφορετικά συστήματα καταμέτρησης και εκδίδονται επιπρόσθετα πιστοποιητικά καταμέτρησης με βάση τα οποία χρεώνονται τα πλοία για τη διέλευση από αυτές τις διώρυγες, όπως για παράδειγμα : - της Διώρυγας του Παναμά (προσδιορίζονται τα τέλη ή δικαιώματα διέλευσης) - της Διώρυγας του Σουέζ (προσδιορίζονται τα διόδια, ενδεικτικά δε αναφέρεται ότι το κόστος των διοδίων υπολογίζονται πολλαπλασιάζοντας τους κόρους καθαρής χωρητικότητας. Χ 23% περίπου)

Όταν χρειάζεται να υπολογιστεί (χονδρικά) το μέγεθος ενός πλοίου, συνήθως γίνεται ο παρακάτω διαχωρισμός : - ολική χωρητικότητα ( ή και εκτόπισμα) για επιβατηγά πλοία - πρόσθετο βάρος (dead weight) για φορτηγά πλοία (προσδιορίζει την δυνατότητα εκμετάλλευσης του πλοίου, ανά τόνο dead weight γίνεται η παραγγελία, η ναύλωση και η μεταπώληση του πλοίου)

- εκτόπισμα για πολεμικά πλοία . Συνήθως (χωρίς βέβαια να είναι απόλυτο)προτιμάται η χωρητικότητα από το πρόσθετο βάρος (dead weight) για τις οικονομικές υποχρεώσεις του πλοίου, διότι στα φορτηγά πλοία η μεταφορική ικανότητα περιορίζεται από την έλλειψη όγκου παρά βάρους, ενώ στα επιβατηγά πλοία το βάρος του φορτίου είναι ελάχιστο και η εμπορική αξία εξαρτάται κυρίως από τη χωρητικότητα.


49

ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΦΟΡΤΩΣΗΣ Κατάσταση φόρτωσης, νοείται μια κατάσταση στην οποία το πλοίο ευρίσκεται, σε σχέση με την ποσότητα και τον τύπο των βαρών που υπάρχουν επάνω στο πλοίο. Για ένα εμπορικό πλοίο διακρίνονται οι ακόλουθες : - πλοίο άφορτο : αντιστοιχεί σε πλοίο του οποίου έχει ολοκληρωθεί η κατασκευή και ο

εξοπλισμός του. Στο βάρος του πλοίου συμπεριλαμβάνεται το βάρος του σκάφους, το βάρος του εξοπλισμού, το βάρος της προωστήριας εγκατάστασης. το βάρος των υγρών που κυκλοφορούν στα διάφορα μηχανήματα και στα αντίστοιχα δίκτυα σωληνώσεων, καθώς και το βάρος του υγρού ή και στερεού έρματος εάν αυτό απαιτείται. Είναι η κατάσταση φόρτωσης της οποίας το εκτόπισμα είναι το ελάχιστα πραγματοποιήσιμο και στο οποίο γίνεται αναφορά σαν αρχικό εκτόπισμα για υπολογισμό των προβλεπόμενων, από τους εκάστοτε κανονισμούς, καταστάσεων φόρτωσης.

- πλοίο έμφορτο σε κατάσταση αναχώρησης : αντιστοιχεί στο μέγιστο επιτρεπόμενο εκτόπισμα στο οποίο περιλαμβάνεται το βάρος του άφορτου πλοίου, το ωφέλιμο φορτίο, το βάρος του πληρώματος, το βάρος των εφοδίων, το βάρος των αναλωσίμων υγρών (καύσιμα, λιπαντέλαια, γλυκό – πόσιμο νερό).

- πλοίο έμφορτο σε κατάσταση άφιξης : αντιστοιχεί στην κατάσταση φόρτου του πλοίου όταν αυτό καταπλέει στο λιμένα προορισμού. Στην κατάσταση αυτή τα μόνα βάρη που έχουν μειωθεί είναι τα βάρη των αναλωσίμων των οποίων θεωρείται ότι έχει παραμείνει ένα απόθεμα της τάξης του ( )10 15 %÷ του αντίστοιχου αρχικού βάρους.

- πλοίο σε ερματισμό : αντιστοιχεί στην κατάσταση φόρτου όπου στο πλοίο δεν υπάρχει ωφέλιμο φορτίο. Υπάρχει μια ποσότητα υγρού έρματος στις αντίστοιχες δεξαμενές, ποσότητα απαραίτητη για τη διατήρηση του πλοίου σε ικανοποιητική κατάσταση πλεύσης όπως η διαγωγή και η απαραίτητη ευστάθεια, που δεν έχει όταν το εκτόπισμα είναι πολύ ελαφρύ. Το εκτόπισμα του πλοίου σε ερματισμό, σε γενικές γραμμές, δεν είναι μικρότερο από το μισό έμφορτο εκτόπισμα. Σημειώνεται επίσης, ότι και σε κατάσταση ερματισμού υπολογίζεται η ευστάθεια του πλοίου σε κατάσταση αναχώρησης και άφιξης.

- πλοίο στις δοκιμές : είναι η κατάσταση στην οποία πρέπει να γίνουν οι δοκιμές παράδοσης του πλοίου. Η κατάσταση αυτή προσδιορίζεται από το συμβόλαιο μεταξύ πλοιοκτήτη και ναυπηγείου (κατασκευαστή). Συχνά η κατάσταση αυτή είναι η έμφορτη ή η κατάσταση ερματισμού.

- πλοίο στις συνθήκες σχεδίασης : είναι η κατάσταση στην οποία γίνεται αναφορά κατά τη σχεδίαση του πλοίου. Γενικά ταυτίζεται με την προβλεπόμενη στο συμβόλαιο κατάσταση για τις δοκιμές παράδοσης και με εκείνη της έμφορτης κατάστασης.

Για ένα πολεμικό πλοίο ορίζονται κατά ανάλογο με τα εμπορικά πλοία τρόπο οι συνθήκες του άφορτου πλοίου, και του πλοίου σε κατάσταση αναχώρησης, ενώ συνήθως δεν είναι απαραίτητη η κατάσταση ερματισμού. Η κατάσταση του πλοίου σε συνθήκες σχεδίασης πρακτικά ταυτίζεται με την κατάσταση του πλοίου για τις δοκιμές για τις οποίες υπάρχουν συγκεκριμένοι κανονισμοί του Πολεμικού Ναυτικού που προσδιορίζουν αναλυτικά τις ποσότητες των αναλωσίμων υγρών και των πολεμοφοδίων που πρέπει να υπάρχουν επί του πλοίου κατά τις δοκιμές (ενδεικτικά αναφέρεται ποσότητα της τάξης των ( )2

3 της μέγιστης ποσότητας).


50

Επίσης διακρίνονται οι ακόλουθες καταστάσεις φόρτου : - πλοίο σε επιστροφή από πολεμική αποστολή : αντιστοιχεί σε κατάσταση πλοίου με ποσότητες

αναλωσίμων υγρών και πολεμοφοδίων μέρος των αρχικών ποσοτήτων, ενδεικτικά το ( )18

των μέγιστων ποσοτήτων. - πλοίο σε κανονικές συνθήκες : είναι μια υποτιθέμενη κατάσταση χρήσιμη (κυρίως στο

παρελθόν) για τη σύγκριση πλοίων που ανήκουν σε διαφορετικούς στόλους και για την ταξινόμηση των πλοίων στα πλαίσια διεθνών συνθηκών. Αντιστοιχεί σε πλοίο σε έμφορτη κατάσταση από την οποία έχει αφαιρεθεί το βάρος των καυσίμων.


51

ΣΧΗΜΑ - ΜΟΡΦΗ ΤΟΥ ΠΛΟΙΟΥ ΓΕΝΙΚΑ Η μορφή του πλοίου, δηλαδή η όψη (εμφάνιση) του πλοίου, ο τρόπος με τον οποίον υλοποιούνται οι επιφάνειες που προσδιορίζουν τη γάστρα αλλά και την περιοχή πάνω από την ίσαλο σχεδίασης (περιοχή έξαλλων), όχι μόνο δεν εκφράζεται αριθμητικά όπως άλλωστε συμβαίνει για τη μορφή οποιουδήποτε σώματος, αλλά δεν προσδιορίζεται και ποιοτικά με εύκολο τρόπο. Για να υπάρξει ένα αντικειμενικό σύστημα ορισμού της μορφής του πλοίου, που να επιτρέπει την παρουσίασή του από γεωμετρικής άποψης, χρησιμοποιούνται αριθμητικοί συντελεστές, που ονομάζονται ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΣΧΗΜΑΤΟΣ, οι οποίοι προκύπτουν με κατάλληλο συνδυασμό των κύριων διαστάσεων του πλοίου. Είναι χρήσιμοι για την έκφραση της πληρότητας της μορφής του πλοίου, των εγκαρσίων τομών και των ισάλων. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΜΟΡΦΗΣ Για τον καλλίτερο χαρακτηρισμό της γεωμετρίας του σκάφους και κυρίως για τη γάστρα, είναι χρήσιμος ο ορισμός λόγων κυρίων διαστάσεων και αδιάστατων συντελεστών που επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά (την ποιότητα) του σκάφους και πρέπει να είναι αντικείμενο ειδικής και προσεκτικής μελέτης για τον οριστικό προσδιορισμό της μορφής και των διαστάσεων του πλοίου. Είναι αριθμητικοί συντελεστές που προκύπτουν από λόγους μεταξύ των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της γάστρας (εμβαδά, όγκοι) καθώς επίσης και από τα χαρακτηριστικά σχημάτων επίπεδων ή τρισδιάστατων απλής μορφής. Οι συντελεστές μορφής που χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τη μορφή του πλοίου αναφέρονται στην κατάσταση σχεδίασης. Μπορεί όμως να υπολογισθούν και σε οποιαδήποτε άλλη κατάσταση φόρτωσης, χρησιμοποιώντας όμως τα αντίστοιχα εμβαδά, όγκους και διαστάσεις. Επομένως και οι διαστάσεις του πλοίου είναι αυτές που αντιστοιχούν στην κατάσταση φόρτωσης που κάθε φορά εξετάζεται. Επίσης χρησιμοποιούνται κατά τη διαδικασία της προμελέτης σε ό,τι αφορά στην αρχιτεκτονική του πλοίου, αλλά και για σύγκριση παρόμοιων πλοίων που ήδη λειτουργούν με ικανοποιητικά αποτελέσματα, λαμβάνοντας υπ’ όψιν τις απαιτήσεις του απαραίτητου όγκου ώστε να είναι πραγματοποιήσιμη η ικανότητα φόρτωσης που είναι επιθυμητή. Οι λόγοι αυτοί και οι συντελεστές λεπτότητας είναι μέσο σύγκρισης μεταξύ διαφορετικών γαστρών. Ένα μεγάλο σκάφος μπορεί να είναι όμοιο με ένα μικρό. Αυτή η ομοιότητα εκφράζεται με τους συντελεστές λεπτότητας. Για ένα σκάφος είναι :

( ) ( )( ) ( ) ( )

3

2 2

( )

m WL

V ό ί m L ή ύ έ m d έ ύ m

ά ί m A ό έ ή m A ό ά m

γκος εκτοπ σματος μ κος μεταξ καθ των μ σο β θισμα

πλ τος στην σαλο εμβαδ ν μ σης τομ ς εμβαδ ν ισ λου

= = =

Β = = =


52

Οι συντελεστές λεπτότητας μπορούν να χωρισθούν σε :

- Συντελεστές επιφάνειας - Συντελεστές όγκου

Α. Συντελεστές επιφανείας : 1. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΙΣΑΛΟΥ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ

ισάλου τ

WPWP

WL WL

όCό ί ά ί L B

εμβαδ νεμβαδ ν ορθογων ου που περιβ λλει ην σαλο

Α= =

⋅

Ο συντελεστής ισάλου επομένως εκφράζει κατά πόσον η ίσαλος καταλαμβάνει το παραλληλόγραμμο που την περιβάλλει. Εάν ο συντελεστής ισάλου ισούται με 1 αυτό σημαίνει ότι η ίσαλος είναι ορθογώνιο παραλληλόγραμμο, όπως είναι η φορτηγίδα. Ο συντελεστής WPC για τα συνήθη σκάφη λαμβάνει τιμές από 0,70 έως 0,80. 2. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΜΕΓΙΣΤΗΣ ΤΟΜΗΣ

εγκάρσιας εγκάρσια X

X

ό έ ήCό ί έ ή d

εμβαδ ν μ γιστης τομ ςεμβαδ ν ορθογων ου που περικλ ιει την τομ

Χ

Χ

Α= =

Β ⋅


53

3. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΠΛΕΥΡΙΚΗΣ ΒΡΕΧΟΜΕΝΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ

πλευρική βρεχόμενη επιφάνεια

LLA

DWL

ό ή ό άό ά έ

CL d

εμβαδ ν πλευρικ ς βρεχ μενης επιϕ νειαςεμβαδ ν παραλληλογρ μου που περικλ ιει την

Α= =

⋅

ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΜΕΣΗΣ ΤΟΜΗΣ (εγκάρσια τομή σε 2BPL )

εγκάρσιας 2

τ

BP

M

Lό ήC

ό ί ά d

εμβαδ ν τομ ς στο

εμβαδ ν ορθογων ου που ην περιβ λλειΜ

Μ Μ

⎛ ⎞⎜ ⎟ Α⎝ ⎠= =Β ⋅

Ο συντελεστής MC είναι γενικά μικρότερος της μονάδας και δείχνει την εκατοστιαία αναλογία του όγκου του παραλληλογράμμου που καταλαμβάνεται από τη μέση τομή. Εάν ο συντελεστής είναι ίσος με τη μονάδα, τότε το τμήμα της μέσης τομής που βρίσκεται μέσα στο νερό είναι ορθογώνιο παραλληλόγραμμο : είναι η περίπτωση φορτηγίδας, γενικά δηλαδή πλοίων με τέτοια μορφή μέσης τομής. Ο συντελεστής μέσης τομής λαμβάνει τιμές από 0,80 έως 0,95.


54

Β. Συντελεστές όγκου 1. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΕΚΤΟΠΙΣΜΑΤΟΣ

τη γάστραB

X x

ό ά VCό έ ά L B d

γκος γ στραςγκος παραλληλεπιπ δου που περιβ λλει

= =⋅ ⋅

Με το γινόμενο X xL B d⋅ ⋅ προκύπτει ένα ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο το οποίο περιβάλλει τη γάστρα (το τμήμα του σκάφους που βρίσκεται μέσα στο νερό) του πλοίου, η οποία δεν έχει αυτό το σχήμα ούτε βέβαια τόσο όγκο, δεδομένου ότι στα άκρα αλλά και στον πυθμένα το πλοίο γίνεται λεπτότερο. Ο συντελεστής BC είναι γενικά μικρότερος της μονάδας και δείχνει την εκατοστιαία αναλογία του όγκου του παραλληλεπιπέδου που καταλαμβάνεται από τον όγκο της γάστρας. Εάν BC = 0,70 σημαίνει ότι το 70 % του παραλληλεπιπέδου που σχηματίζεται είναι ο πραγματικός όγκος της γάστρας. Υπάρχουν ναυπηγήματα η μορφή της γάστρας των οποίων είναι σχήματος ορθογωνίου και για αυτά BC = 1. Τα κριτήρια επιλογής του BC αναφέρονται στην ταχύτητα του πλοίου, στην εκμετάλλευση του

όγκου, στη συμπεριφορά σε κυματισμό, μπορεί δε να γραφεί ότι ( ) , BL BC B dϕ= όπου οι λόγοι

( ), L BB d επηρεάζουν τη ροή του νερού στην έλικα και την αντίσταση πρόωσης.

Οι τιμές του BC ποικίλουν ανάλογα του τύπου του πλοίου και της ταχύτητας :

- ταχύπλοα (πλοία λεπτόγραμμα και υψηλή ταχύτητα) …………… : BC = (0,50 – 0,65) - φορτηγά πλοία γενικού φορτίου ………………………………… : BC = (0,65 – 0,75) - φορτηγά χύδην φορτίου, δεξαμενόπλοια ………………………… : BC = (0,75 – 0,85) - φορτηγίδες (επίπεδες και κλαπέ δηλαδή σπαστές ή ανοιγόμενες), σλέπια (φορτηγίδες περισυλλογής λυμάτων) ………: BC ≥ 0,90


55

Οι τιμές αυτές αναφέρονται σο έμφορτο βύθισμα του πλοίου, δηλαδή στο έμφορτο εκτόπισμα. Επειδή το πλοίο είναι λεπτότερο προς τον πυθμένα, ο συντελεστής εκτοπίσματος θα είναι μικρότερος σε μικρότερα, του έμφορτου, βυθίσματα.

2. ΔΙΑΜΗΚΗΣ ΠΡΙΣΜΑΤΙΚΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ

γάστρας P

X

ό VCό ί L A

γκοςγκος πρ σματος

= =⋅

, και επειδή είναι : X X X xA C B d= ⋅ ⋅ ,

προκύπτει : BP

X

CCC

=

Ο πρισματικός συντελεστής εκφράζει πόσο όγκο του πρίσματος καταλαμβάνει το τμήμα του σκάφους που βρίσκεται μέσα στο νερό, δηλαδή πόσο το σκάφος λεπταίνει προς την πλώρη και προς την πρύμνη. Όταν ο πρισματικός συντελεστής έχει τιμή 1, το σκάφος έχει σταθερή εγκάρσια τομή μέσα σο νερό και ίση με τη μέση τομή. Οι τιμές που λαμβάνει για τα συνήθη σκάφη κυμαίνονται από 0,60 έως 0,75. Ο συντελεστής αυτός έχει ιδιαίτερη σημασία στην υδροδυναμική του πλοίου, όπου λαμβάνεται υπ’ όψιν και η μέγιστη τομή όταν η μορφή της γάστρας του πλοίου έχει τη μέγιστη τομή σε σημείο

εκτός του 2BPL και είναι μεγαλύτερη της μέσης τομής.


56

3. ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΟΣ ΠΡΙΣΜΑΤΙΚΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ

DWL

ό άVP ό ί ή ί ί ύ ύ ί

VCA d

γκος γ στραςγκος κυλ νδρου με τομ την σαλο σχεδ ασης και ψος το β θισμα σχεδ ασης

= =⋅

Κατ’ ανάλογο τρόπο μπορούν να ορισθούν οι διαμήκεις πρισματικοί συντελεστές που αναφέρονται στο πρωραίο τμήμα και στο πρυμναίο τμήμα του πλοίου, στο τμήμα εισόδου και στο τμήμα εξόδου.

( ) ( )

( ) ( )

,

,

FW AFTP PFW AFT

X FW X AFT

UEP PE U

X E X U

V VC CA L A L

VVC CA L A L

= =⋅ ⋅

= =⋅ ⋅

Είναι προφανές ότι ο ( )PC του παράλληλου τμήματος ισούται με τη μονάδα. Οι αριθμητικές τιμές των προαναφερόμενων συντελεστών περιλαμβάνονται στον παρακάτω πίνακα.


57

ΑΛΛΟΙ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΣΧΗΜΑΤΟΣ α. Λόγοι μεταξύ των κυρίων διαστάσεων : είναι πηλίκα που εκφράζουν τις κύριες αναλογίες του πλοίου. Χρησιμοποιούνται :

, , , , L ή ά L ή ά L ήB ά d ύ d ύ D ί D ί

μ κος πλ τος μ κος πλ τος μ κοςπλ τος β θισμα β θισμα κο λο κο λο

Β Β= = = = =

β. ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ή ΣΧΕΤΙΚΟΣ ΟΓΚΟΣ (ως προς το μήκος) Είναι ο λόγος μεταξύ του όγκου της γάστρας και του όγκου ενός κύβου με πλευρά ίση με το μήκος του πλοίου :

3VVCL

=

γ. ΣΧΕΤΙΚΟ ΜΗΚΟΣ Είναι ο λόγος μεταξύ του μήκους του πλοίου και του μήκους της πλευράς ενός κύβου του οποίου ο όγκος είναι ίσος με τον όγκο της γάστρας :

Με ανάλογο τρόπο ορίζονται οι συντελεστές :

Όπου S = το εμβαδόν της βρεχόμενης επιφάνειας του πλοίου. Ισχύει :

- Για την επιφάνεια της γάστρας, ορίζεται συνήθως ο συντελεστής :

( )12

SCSL

=∇ ⋅

- Ημι - γωνία εισόδου iE = είναι η γωνία που η εφαπτομένη που χαράσσεται στο περίγραμμα μιας ισάλου στο πρωραίο άκρο της, σχηματίζει με το ίχνος του διαμήκους επιπέδου συμμετρίας


58

- Ημι - γωνία εξόδου iR = είναι η γωνία που η εφαπτομένη που χαράσσεται στο περίγραμμα μιας ισάλου στο πρυμναίο άκρο της, σχηματίζει με το ίχνος του διαμήκους επιπέδου συμμετρίας.

σχήμα 3.1 - συντελεστής αδρανείας της επιφάνειας ισάλου, εγκάρσιος I TC και διαμήκης I LC , εκφράζουν το

λόγο μεταξύ των κεντρικών ροπών αδρανείας της επιφάνειας ισάλου ( ελάχιστη εγκάρσια ροπή αδρανείας και μέγιστη διαμήκης ροπή αδρανείας) και των αντίστοιχων ροπών δευτέρας τάξεως του περιγεγραμμένου, στην επιφάνεια ισάλου, παραλληλογράμμου. Ο ορισμός αυτών των συντελεστών είναι όμοιος με τους συντελεστές σχήματος :

12

3ITCI T L BWL WL

=i

i,

12 3

ILCI L L BWL WL=

i

i

Γ. Διάγραμμα Bonjean (Bonjean curves) Είναι το σύνολο των καμπυλών που παριστάνουν για κάθε νομέα και κάθε βύθισμα το εμβαδόν που περικλείεται από αυτήν μέχρι την θεωρούμενη κάθε φορά ίσαλο.


59

ΜΟΡΦΗ ΤΩΝ ΝΟΜΕΩΝ Ο νομέας, δηλαδή μια εγκάρσια τομή, καλύπτει περιφερειακά τη γάστρα του πλοίου. Περιλαμβάνει την περιοχή των πλευρών, την περιοχή του πυθμένα, που συνδέονται μεταξύ τους με το κυρτό της γάστρας. Οι πλευρές μπορεί να είναι κατακόρυφες ή κεκλιμένες προς τα έξω ή καμιά φορά ελαφρά προς τα μέσα. Το κυρτό, συνήθως αποτελείται από τόξο κύκλου

σχήμα 3.2 του οποίου δίδεται σαν χαρακτηριστικό στοιχείο η ακτίνα, ή τόξο διαφορετικής μορφής. Συχνά, ειδικά στην πρωραία και πρυμναία περιοχή, είναι δύσκολος ο προσδιορισμός του κυρτού επειδή δεν υπάρχει καθαρός διαχωρισμός μεταξύ πλευρών και πυθμένα, αλλά η ένωση γίνεται με συνεχείς μεταβολές της καμπυλότητας της μορφής της γάστρας. Η ένωση των πλευρών με τον πυθμένα γίνεται με κυρτό ημικυκλικής μορφής σε πλοία μεγάλων διαστάσεων. Σε πλοία μικρότερων διαστάσεων ή πλοία τύπου ΄΄πλαναρίσματος΄΄, η ένωση αυτή γίνεται με γωνιακής μορφής σύνδεση (ακμή, τσάκισμα) και στο σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών αυτών των πλοίων υπάρχει η ΚΑΜΠΥΛΗ ΑΚΜΗΣ ( knuckle line). Ο πυθμένας, στη μεσαία περιοχή του πλοίου, συχνά αποτελείται από ένα οριζόντιο τμήμα (ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΣ ΠΥΘΜΕΝΑΣ) ή από ένα τμήμα με κλίση ως προς τη βασική γραμμή λίγων μοιρών.


60

Στην περίπτωση αυτή ορίζεται η ΚΛΙΣΗ (ανύψωση) του ΠΥΘΜΕΝΑ (dead rise)

σχήμα 3.3 και προεκτείνοντας τη γραμμή του πυθμένα μέχρι την πλευρά, μετριέται το ύψος της τομής της γραμμής πυθμένα με την κατακόρυφη ευθεία της πλευράς από τη βασική γραμμή. Σχεδόν πάντοτε, είτε με επίπεδο πυθμένα είτε με κεκλιμένο πυθμένα, η περιοχή του πυθμένα που βρίσκεται επί του διαμήκους επιπέδου συμμετρίας του πλοίου είναι οριζόντια και ονομάζεται ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΡΟΠΙΔΑ. Υπάρχουν τύποι πλοίων, όπου η τρόπιδα δεν είναι οριζόντια, αλλά ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ (σχήμα 2.6, σελίδα 29). Οι μορφές των νομέων παρουσιάζονται στο παρακάτω σχήμα :

σχήμα 3.4


61

- μορφή σχήματος U : η τομή έχει περίπου ορθογωνική μορφή με κυρτό στη σύνδεση πυθμένα – πλευράς.

- μορφή σχήματος V : πλευρά με έντονη κλίση , ο πυθμένας και το κυρτό δεν ξεχωρίζονται στη χαμηλή περιοχή του νομέα όπου τα πλάτη είναι πολύ μικρότερα από αυτά στο ύψος της ισάλου σχεδίασης.

- μορφή σχήματος Υ : τυπική μορφή πρύμνης μονοέλικου πλοίου, όπου η υψηλή περιοχή του νομέα έχει μεγάλο πλάτος και είναι στρογγυλεμένη, ενώ η χαμηλή περιοχή είναι πολύ στενή με κατακόρυφη πλευρά.

- μορφή σχήματος τύπου . - ΒΟΛΒΟΥ : η χαμηλή περιοχή της τομής διευρύνεται αρκετά σε σχέση με την περιοχή της

ισάλου σχεδίασης, έτσι ώστε δημιουργείται ένα σχήμα όμοιο με τομέα κύκλου ή τομή σταγόνας.

ΜΟΡΦΗ ΙΣΑΛΩΝ Παρουσιάζεται συχνά στις παρισάλους ένα κεντρικό ευθύγραμμο τμήμα το οποίο στην περιοχή της ισάλου σχεδίασης έχει μεγαλύτερη έκταση από παράλληλο τμήμα (όταν υπάρχει) και το οποίο πολλές φορές υπάρχει ακόμα και εάν το πλοίο δεν διαθέτει παράλληλο τμήμα. Μόνο στα λεπτόγραμμα πλοία και στα ταχέα πλοία δεν παρατηρείται τέτοιο ευθύγραμμο τμήμα. Στο ακροπρωραίο τμήμα, οι παρίσαλοι μπορούν να έχουν καμπυλότητα προς τα μέσα (παρίσαλοι ΚΥΡΤΕΣ) ή προς τα έξω (παρίσαλοι ΚΟΙΛΕΣ) ή ακόμα να είναι ευθύγραμμες. Στο ακροπρυμναίο τμήμα, οι παρίσαλοι ΄΄ανοίγουν΄΄ προς τα έξω (ΚΟΙΛΕΣ ή ΕΚΤΕΤΑΜΕΝΕΣ), στα ταχέα πλοία ΄΄κλείνουν΄΄ προς τα μέσα και έχουν απότομο τελείωμα με εγκάρσιο ευθύγραμμο τμήμα (πρύμνη καθρέπτη)

σχήμα 3.5


62

Σε κάθε περίπτωση οι χαμηλές παρίσαλοι έχουν καμπυλότητα προς τα μέσα και στην πρωραία περιοχή και στην πρυμναία περιοχή, ενώ πάνω από το βύθισμα σχεδίασης έχουν σχεδόν πάντα καμπυλότητα προς τα έξω στην πρωραία περιοχή και ίδια καμπυλότητα ή είναι ευθύγραμμες στην πρυμναία περιοχή. Αυτή η τάση είναι περισσότερο ορατή στη πρωραία περιοχή γάστρας με βολβό

σχήμα 3.6 ΤΟ ΣΧΗΜΑ ΤΗΣ ΕΜΦΟΡΤΟΥ ΙΣΑΛΟΥ Το σχήμα της εμφόρτου ισάλου στην περιοχή της πλώρης έχει ιδιαίτερη σημασία από απόψεως αντίστασης πρόωσης. Η γωνία εισόδου η οποία ορίζεται μεταξύ του επιπέδου συμμετρίας και της εφαπτομένης της καμπύλης ισάλου, μπορεί να ληφθεί από το σχήμα 3.1 Η διαμόρφωση της γραμμής της ισάλου (κοίλη, ευθεία ή κυρτή) εξαρτάται από την ταχύτητα και τον πρισματικό συντελεστή. Για 0,57cB < είναι σκόπιμο η γραμμή της ισάλου να είναι για ένα διάστημα ευθεία.

Σε πλοία που πλέουν συνήθως κάτω από δυσμενείς καιρικές συνθήκες πρέπει κατά κανόνα να αποφεύγονται κοίλες γραμμές. Γενικά κατά τη διαμόρφωση των ναυπηγικών γραμμών πρέπει να αποφεύγονται διογκώσεις οι οποίες προκαλούν πρόσθετα συστήματα κυμάνσεων. Η κατάληξη της γραμμής ισάλου έχει σημασία για την αντίσταση πρόωσης στα ταχέα σκάφη και πρέπει να είναι κατά το δυνατόν οξεία. Η ακτίνα καμπυλότητας εξαρτάται από τη μέθοδο κατασκευής και προκειμένου για εμπορικά πλοία με πρώρα από διαμορφωμένο έλασμα είναι τουλάχιστον 75 R mm= αυξανόμενη στο κατάστρωμα σε ( )8% 2

BRD = .

Η γωνία εξόδου, δηλαδή η γωνία του επιπέδου συμμετρίας με την εφαπτόμενη στην ίσαλο στο πρυμναίο τμήμα της δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 020 με σκοπό την αποφυγή δημιουργίας δινών.


63

Εάν αυτό δεν είναι δυνατόν, κρίνεται σκόπιμο να διατηρηθεί η γωνία για όσο το δυνατό μακρότερο διάστημα και να καμπυλωθεί η ίσαλος στο άκρο ώστε να περιορισθεί η ζώνη δινών στο ελάχιστο δυνατό. Τα ίδια ισχύουν και για τις υπόλοιπες ισάλους οι οποίες βρίσκονται κοντά στην έμφορτη ίσαλο. Ιδιαίτερα στο πρωραίο τμήμα του σκάφους. ΜΟΡΦΕΣ ΠΛΩΡΗΣ και ΠΡΥΜΝΗΣ Το σκάφος δεν μπορεί να έχει κανονικό γεωμετρικό σχήμα (εκτός από ορισμένα ναυπηγήματα που για λόγους χρήσης έχουν τέτοιο σχήμα) και η μοναδική γεωμετρική ιδιότητα που έχει είναι η συμμετρία ως προς το διάμηκες επίπεδο. Γενικότερο γνώρισμα του σχήματος του πλοίου μπορεί να θεωρηθεί το στενό σχήμα που παρουσιάζεται στην πλώρη και στην πρύμνη. Εκτός από τους λόγους των διαστάσεων και τους συντελεστές μορφής που προσδιορίζουν το σχήμα του πλοίου, υπάρχουν εξωτερικά γνωρίσματα ορισμένων τμημάτων του πλοίου τα οποία μπορούν να χρησιμεύσουν για τη διάκριση μεταξύ των διαφόρων σχημάτων του πλοίου. Τέτοια χαρακτηριστικά αναφέρονται στη μορφή της πλώρης και της πρύμνης. Τα περιγράμματα πλώρης και πρύμνης τείνουν να εξέχουν από τα ίχνη της πρωραίας και πρυμναίας καθέτου και το σχήμα τους εξαρτάται από τη μορφή που αποφασίζεται να δοθεί στο συγκεκριμένο πλοίο. Το περίγραμμα της πρύμνης για μονοέλικα πλοία κάτω από την ίσαλο σχεδίασης είναι περίπου κατακόρυφο κοντά στην πρυμναία κάθετο. Στα διπλέλικα πλοία το περίγραμμα της πρύμνης κατέρχεται σταδιακά με εσωτερική ή εξωτερική καμπυλότητα (ή και συνδυασμό των δύο), πολλές φορές δε συμπληρώνεται από μια κατασκευή μικρού πλάτους (κοινώς ΄΄κότσι΄΄) επί του διαμήκους επιπέδου του πλοίου. Το κότσι αυτό διαχωρίζει τα ΄΄νερά΄΄ των δύο ελίκων και αυξάνει την βρεχόμενη επιφάνεια του πλοίου αλλά ταυτόχρονα μειώνει τις ολισθήσεις σε εγκάρσια μετακίνηση του πλοίου. Στο επόμενο σχήμα (σχήμα 3.7) παρουσιάζονται (σχήμα 3.7 α και (σχήμα 3.7 β) οι παρακάτω μορφές πρύμνης :

σχήμα 3.7 α


64

σχήμα 3.7 β

1. ΠΡΥΜΝΗ ΜΕ ΚΑΜΠΥΛΗ (ελλειπτικό σχήμα) : όταν η πρύμνη πάνω από την ίσαλο

σχεδίασης (με ακραίο λεπτό τελείωμα) ανοίγει σαν ΄΄βεντάλια΄΄ και ταυτόχρονα παρουσιάζει μια ευρεία έκταση προς πρύμα.

Υπάρχουν περιπτώσεις, όπως στα ρυμουλκά, όπου αυτή η προς πρύμα έκταση της πρύμνης στο ύψος του κυρίου καταστρώματος κατασκευάζεται έτσι ώστε να εισέρχεται προς πλώρα και προς το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας, ή να είναι κατακόρυφη. Οι καμπύλες των παρισάλων πάνω από την ίσαλο σχεδίασης τελειώνουν με κυρτή καμπυλότητα και με ευρεία ημι-πλάτη. Η ελλειπτική μορφή πρύμνης, παρέχει κατάστρωμα στην πρύμνη με ευρεία επιφάνεια, που έχει μεγάλη εφαρμογή στα αλιευτικά πλοία. Στο επόμενο σχήμα παρουσιάζεται ένα σχέδιο ναυπηγικών γραμμών ενός ρυμουλκού πλοίου. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό είναι ότι επειδή τα ρυμουλκά πρέπει να έχουν τη δυνατότητα έλξης του πλοίου, πρέπει να διαθέτουν έλικες μεγάλης διαμέτρου και για το λόγο αυτό η περιοχή της πρύμνης είναι αρκετά ανυψωμένη ώστε να δημιουργηθεί ο απαραίτητος για το σκοπό αυτό χώρος.


65

2. ΠΡΥΜΝΗ ΚΑΤΑΔΡΟΜΙΚΟΥ : μεγάλο τμήμα της καμπύλης της πρύμνης είναι μέσα στη

θάλασσα και οι παρίσαλοι κάτω από την ίσαλο σχεδίασης παρουσιάζουν καμπυλότητα έντονα κυρτή στο τελείωμά τους. Η πρύμνη αυτή έχει ισχυρή κατασκευή και παρουσιάζει αυξημένο μήκος ισάλου γεγονός που καθιστά το πλοίο λεπτότερο και επομένως για ορισμένο εκτόπισμα διαπιστώνεται μικρότερη αντίσταση πρόωσης. Επίσης, διαπιστώνεται βελτίωση της ευστάθειας του πλοίου δεδομένου ότι αυξάνεται το εμβαδόν της ισάλου επιφάνειας, η δε αύξηση αυτή του εμβαδού της ισάλου δημιουργεί επαρκή εσωτερικό χώρο στην πρυμναία περιοχή.

3. ΠΡΥΜΝΗ ΚΑΘΡΕΠΤΗ (πρύμνη άβακος, παπαδιά) : εδώ οι παρίσαλοι και τα ίχνη των

διαμήκων τομών τελειώνουν με ευθύγραμμο τμήμα χωρίς κυκλικής μορφής ένωση με την αντίστοιχη υπόλοιπη καμπύλη, αλλά με απότομη γωνιακή σύνδεση.

Στον τύπο αυτό της πρύμνης, η ακροπρυμναία περιοχή του πλοίου αποτελείται από μια επίπεδη επιφάνεια κάθετη ή λίγο κεκλιμένη προς πρύμα, που κατασκευαστικά έχει μικρό κόστος.

Στο επόμενο σχήμα, διακρίνονται οι παρακάτω τύποι πλώρης :

σχήμα 3.8


66

1. ΚΑΘΕΤΗ ΠΛΩΡΗ : το περίγραμμα είναι ευθύγραμμο και κατακόρυφο και πάνω και κάτω από

την ίσαλο σχεδίασης και συνδέεται στην τρόπιδα με ένα τμήμα μέτριας ακτίνας καμπυλότητας. Οι νομείς συνήθως είναι μορφής U και οι καμπύλες των παρισάλων είναι γεμάτες και ανοικτές. Το σχήμα αυτό της πλώρης έχει μικρό κατασκευαστικό κόστος και δίδει μικρότερο μήκος κατασκευής στο μήκος ισάλου που υπολογίζεται στο απαραίτητο (έμφορτο) εκτόπισμα του πλοίου.

2. ΠΛΩΡΗ ΚΕΚΛΙΜΕΝΗ ευθύγραμμη -και ΠΛΩΡΗ ΚΑΘΕΤΗ εκτεταμένη πρώραθεν της

πρωραίας καθέτου (προκλίνουσα πλώρη) : εδώ το περίγραμμα της πλώρης έχει κλίση προς πλώρα και είναι ευθύγραμμο. Οι γωνίες κλίσης είναι περίπου ( )0 015 30− , έτσι επιτυγχάνεται κατά προσέγγιση σταθερή η γωνία εισόδου σε μια μεγάλη περιοχή του βυθίσματος ενώ ταυτόχρονα τα έξαλλα του πλοίου διευρύνονται γρήγορα με αποτέλεσμα την ταχεία απόσβεση της κατακόρυφης ταλάντωσης. Το άνω μέρος της πλώρης κατασκευάζεται από καμπύλο έλασμα με ακτίνες καμπυλότητας προοδευτικά αυξανόμενες προς τα πάνω, ενώ στην περιοχή ης ισάλου και το κάτω μέρος από αυτή τμήμα η πλώρη κατασκευάζεται συμπαγής. Οι νομείς παρουσιάζουν λίγο άνοιγμα προς τα έξω, ενώ οι καμπύλες των παρισάλων είναι γεμάτες και ανοικτές από χαμηλά προς τα άνω. Είναι αρκετά σύνηθες ο συνδυασμός αυτού του τύπου πλώρης με την κεκλιμένη, οπότε το περίγραμμα της πλώρης είναι κάθετο μέχρι την ίσαλο σχεδίασης και εκτείνεται πρώραθεν της πρωραίας καθέτου στην περιοχή των έξαλλων.

3. ΠΛΩΡΗ τύπου CLIPPER : το περίγραμμα είναι αρκετά κεκλιμένο και εκτείνεται πρώραθεν.

Παρουσιάζει χαμηλά μια καμπυλότητα προς τα επάνω και υψηλά μια καμπυλότητα προς τα κάτω, με αλλαγή κατεύθυνσης στην ένωση των δύο καμπυλών. Οι νομείς συνήθως είναι μορφής V και οι χαμηλές παρίσαλοι έχουν κοίλη καμπυλότητα. Η προκλίνουσα αυτή πλώρη περιορίζει τη ζημιά σε περίπτωση σύγκρουσης και προστατεύονται τα πρωραία ύφαλα. Η μεγάλη πλευρική επιφάνεια των εξάλων στην πλώρη αυτή, έχει ακόμη το πλεονέκτημα ότι το πλοίο αντιστέκεται στην ενέργεια του ανέμου και δεν στρέφει προς τον άνεμο (δεν ορτσάρει). Στην κάθετη πλώρη αντιθέτως, η πρύμνη επηρεάζεται από τον άνεμο το πλοίο στρέφει προς τον άνεμο και χρειάζεται η συνεχής χρήση του πηδαλίου για να διατηρηθεί η πορεία.

4. ΠΛΩΡΗ με ΒΟΛΒΟ : προέκταση της γάστρας κάτω από την ίσαλο σχεδίασης και πρώραθεν της πρωραίας καθέτου, ενός όγκου διάφορης μορφής, που συνήθως εξέχει και εγκάρσια από τη γάστρα με ανάλογη μορφή των παρισάλων.

Οι καμπύλες των παρισάλων είναι λεπτές στο ύψος της ισάλου σχεδίασης (η ίσαλος κατασκευής καταλήγει σε οξύ σημείο), ενώ κάτω από την ίσαλο σχεδίασης οι νομείς διευρύνονται σε σχήμα τόξου γίνονται πιο ογκώδεις και κυρτές στην περιοχή που αρχίζει ο βολβός στην περιοχή των υφάλων. Η παρουσία του βολβού συνεπάγεται μείωση του ύψους κύματος στην πλώρη, διόρθωση της κατανομής του κυματισμού στην πρύμνη (γέμισμα της κοιλάδας του κύματος στην πρύμνη) και μικρότερη αντίσταση στην πρόωση του πλοίου.


67

Tα σχήματα αυτά δείχνουν Το σχήμα αυτό δείχνει Βολβός την παρουσία Έλικες την παρουσία του έλικας πλώρης πλώρης βολβού

Για το σχηματισμό του βολβού απαιτείται η αφαίρεση όγκου εκτοπίσματος από την περιοχή της εμφόρτου ισάλου αμέσως μετά την πρωραία κάθετο και σε απόσταση περίπου

( ) ( )0,15 0, 20L L× ÷ × . Αυτό ελαττώνει τη γωνία εισόδου και την ποσότητα ύδατος που απωθείται προς τις πλευρές στην περιοχή του πρώτου κύματος της πλώρης (bow wave crest). Η βολβοειδής πλώρης συναντάται σε : - επιβατηγά και ταχέα φορτηγά - πολεμικά πλοία με μεγάλα ηχοβολιστικά (sonar domes) με μορφή βολβού τα οποία

αυξάνουν την αντίσταση σε ορισμένες περιοχές ταχυτήτων - ογκώδη σκάφη.

Ο σχεδιασμός του βολβού γίνεται λαμβάνοντας υπ’ όψιν ορισμένες αρχές, όπως για

παράδειγμα : - η καλλίτερη διαμήκης θέση του βολβού είναι με το κέντρο επί της πρωραίας καθέτου, οπότε το

άκρο του βολβού προεξέχει του σκάφους - ο βολβός πρέπει να είναι όσο το δυνατό σε μεγαλύτερο βάθος - ο βολβός πρέπει να είναι όσο το δυνατό βραχύς κατά το διάμηκες και ευρύς - η βύθιση του ανώτατου άκρου του βολβού δεν πρέπει να είναι μικρότερη από το μέγιστο

πλάτος του.


68

5. ΠΛΩΡΗ ΠΑΓΟΘΡΑΥΣΤΙΚΟΥ : μια ιδιαίτερη μορφή της πλώρης που επιτρέπει στο πλοίο υπό

την επίδραση της πρόωσης να ΄΄ανέβει΄΄ ελαφρά στους πάγους ώστε να τους σπάσει στη συνέχεια από το βάρος του. Το περίγραμμα της πλώρης, αμέσως κάτω από την ίσαλο

σχεδίασης, είναι ευθύγραμμο με έντονη κλίση έτσι ώστε να δημιουργήσει ένα κεκλιμένο επίπεδο που διευκολύνει το ΄΄ανέβασμα΄΄ της πλώρης στον πάγο.

6. ΠΛΩΡΗ ΦΑΛΚΗΣ : από τις παλαιότερες μορφές πλώρης που κατά κανόνα είχαν τα ιστιοφόρα.

Κατάλληλη διαμόρφωση πλώρης για τη στήριξη του προβόλου και τη διακόσμηση της πλώρης με τις περίφημες γοργόνες. Στις σημερινές κατασκευές η πλώρη αυτή χρησιμοποιείται στα ξύλινα σκάφη (θαλαμηγά πλοία), διότι εκτός των άλλων επιτρέπει μεγαλύτερο άνοιγμα των νομέων στο κατάστρωμα με αποτέλεσμα να προσδίδεται περισσότερη εφεδρική πλευστότητα και έτσι δεν επιτρέπει εύκολα τη βύθιση της πλώρης στο επερχόμενο κύμα.


69

ΜΟΡΦΗ ΤΟΥ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΤΩΝ ΕΜΒΑΔΩΝ Στο διάγραμμα των εμβαδών παριστάνονται τα εμβαδά των νομέων κάτω από την ίσαλο σχεδίασης σε συνάρτηση της διαμήκους θέσης του κάθε νομέα.

ΣΧΉΜΑ 3.9.

Το διάγραμμα των εμβαδών επομένως, παρουσιάζει τη διαμήκη κατανομή των εγκάρσιων εμβαδών της γάστρας.

Διακρίνεται η θέση της μέγιστης τομής που είναι συνήθως στο κέντρο (2BPL ), ή για ποία λεπτά και

γρήγορα λίγο πιο πίσω από το κέντρο (2BPL ) του πλοίου.

Διακρίνεται η παρουσία του παράλληλου τμήματος που παριστάνεται στην καμπύλη του

διαγράμματος με ένα ευθύγραμμο τμήμα πρύμνηθεν και πρώραθεν από το μέσον (2BPL ) του πλοίου.

Τα άκρα του διαγράμματος είναι εκτεταμένα και παρουσιάζουν κοίλη καμπυλότητα στην πρωραία περιοχή. Η παρουσία βολβού παριστάνεται στο διάγραμμα των εμβαδών με μια περιοχή με έντονη καμπυλότητα το άκρο της οποίας είναι απότομα στρογγυλοποιημένο. Εάν το πλοίο έχει πρύμνη μορφής ΄΄καθρέπτη΄΄, το διάγραμμα τελειώνει με ευθύγραμμο τμήμα που αντιπροσωπεύει το αντίστοιχο εμβαδόν.


70

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΚΠΟΝΗΣΗ ΣΧΕΔΙΟΥ ΝΑΥΠΗΓΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ 1. ΓΕΝΙΚΑ Το σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών, είναι ένα σχέδιο στο οποίο απεικονίζονται (εφαρμόζοντας τη μέθοδο των ορθογωνίων προβολών) τα ίχνη των τομών που προκύπτουν από επίπεδα που τέμνουν την εξωτερική επιφάνεια του σκάφους με σκοπό να περιγράψουν συνολικά τη γεωμετρία της. Τα επίπεδα αυτά, ανήκουν στις τρεις οικογένειες επιπέδων, δηλαδή επίπεδα κατά το διάμηκες και παράλληλα προς το επίπεδο συμμετρίας, επίπεδα κατά το εγκάρσιο και κάθετα προς το επίπεδο συμμετρίας, επίπεδα οριζόντια και παράλληλα προς την ίσαλο σχεδίασης. Επίσης, συχνά συμπληρώνεται η γραφική αυτή απεικόνιση, σχεδιάζοντας και τις τομές του σκάφους με οριζόντια επίπεδα με εγκάρσια κλίση, δηλαδή επίπεδα κεκλιμένα που προκύπτουν περιστρέφοντας παρισάλους περί τη γραμμή τομής τους με το επίπεδο συμμετρίας. Οι γραμμές που προκύπτουν, σχεδιάζονται στο επίπεδο των ισάλων (κάτοψη) δεξιά του άξονα συμμετρίας, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της κατάκλισης (και όχι τη μέθοδο των ορθογωνίων προβολών) και ονομάζονται ΔΙΑΓΩΝΙΕΣ Ή ΦΟΡΜΕΣ (φούρμες). Οι γραμμές αυτές σχεδιάζονται για να προσδιορίσουν καλλίτερα τις περιοχές του σκάφους όπου οι νομείς τέμνουν τα ίχνη των παρισάλων με πολύ μικρές γωνίες με αποτέλεσμα να περιγράφεται η γεωμετρία του σκάφους με όχι επαρκή ακρίβεια. Για να ξεπεραστεί αυτή η δυσκολία, χαράσσονται επομένως κεκλιμένα επίπεδα κατά το εγκάρσιο τα οποία στο σχέδιο των εγκαρσίων τομών (body plan) πρέπει να τέμνουν τους νομείς υπό γωνία όσο το δυνατόν πλησιέστερα στις 900. Οι διαγώνιες σχεδιάζονται τελευταίες στο σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών, με σκοπό την ανεύρεση των μη ομαλών επιφανειών του περιβλήματος, ώστε να διορθώνονται οι ναυπηγικές γραμμές πριν την κατασκευή των ιχναρίων (μοδέλων) του σκάφους. Οι διαγώνιες γραμμές στο σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών εμφανίζονται στο σχέδιο των εγκαρσίων τομών (body plan) σαν ευθείες, και στο διάμηκες επίπεδο (sheer plan) και στην κάτοψη σαν καμπύλες. Στη σχεδίαση των ναυπηγικών γραμμών για ξύλινα σκάφη, οι διαγώνιες σχεδιάζονται απαραίτητα, δεδομένου ότι αποδίδουν πιστά το σχήμα που πρέπει να έχουν οι επιγκενίδες (διαμήκη ενισχυτικά του πυθμένα) οι οποίες πρόκειται να τοποθετηθούν – ενωθούν στους νομείς (στραβόξυλα). Δεδομένου ότι τα πλοία έχουν ένα διάμηκες επίπεδο συμμετρίας, στο σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών παριστάνεται το μισό πλοίο, εκτός από περιπτώσεις που συγκεκριμένες περιοχές του σκάφους δεν παρουσιάζουν συμμετρία ως προς το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας και σχεδιάζονται εξ ολοκλήρου.


71

Η πρωραία περιοχή σχεδιάζεται δεξιά, η πρυμναία περιοχή σχεδιάζεται αριστερά και συνήθως στο σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών σχεδιάζονται τουλάχιστον και οι υπερκατασκευές 1ης τάξης (πρόστεγο, επίστεγο), εκείνες δηλαδή που ευρίσκονται επί του κυρίου καταστρώματος. Για την εκπόνηση του σχεδίου των ναυπηγικών γραμμών, είναι απαραίτητος ο προσδιορισμός, στη φάση της προμελέτης, των κυρίων διαστάσεων και των συντελεστών της γάστρας, ένας πίνακας (table of offsets) με τις συντεταγμένες (ημιπλάτη / ύψη / διαμήκης θέση) σημείων διαφόρων εγκαρσίων / διαμήκων / οριζόντιων τομών της επιφάνειας της γάστρας του πλοίου, στοιχεία για την περιγραφή των περιγραμμάτων της πλώρης, της πρύμης και της τρόπιδας, έχοντας ταυτόχρονα μια όσο το δυνατόν αναλυτική άποψη της κατανομής εμβαδών και όγκων, έτσι ώστε να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις της μελέτης. Με βάση την εμπειρία του μελετητή – σχεδιαστή, αλλά και με βάση τα διαθέσιμα στοιχεία (αρχείο, τεχνική βιβλιογραφία κλπ.), επιλέγεται η μέθοδος για την εκπόνηση του σχεδίου των ναυπηγικών γραμμών. Στην επόμενη παράγραφο, παρουσιάζονται μέθοδοι αναλυτικού σχεδιασμού στο χαρτί σχεδίασης, μέθοδοι που είναι χρήσιμοι για την εκμάθηση της διαδικασίας σχεδίασης. Σημειώνεται εδώ, ότι είναι αρκετά συχνή η μεθοδολογία σχεδίασης με χρήση αντίστοιχων προγραμμάτων ηλεκτρονικών υπολογιστών. ΟΙ ΝΟΜΕΙΣ Οι εγκάρσιες τομές που ονομάζονται νομείς, αποτελούν το σχέδιο εγκαρσίων τομών ή BODY PLAN, το οποίο διαχωρίζεται σε δύο τμήματα με το ίχνος του διαμήκους επιπέδου συμμετρίας, τη C.L. Δεξιά της C.L. σχεδιάζονται οι νομείς (= εγκάρσιες τομές) που ανήκουν στο πρωραίο τμήμα (από το μέσον μήκους καθέτων προς πρώρα) του πλοίου, κατά το ήμισυ λόγω συμμετρίας Αριστερά της C.L. σχεδιάζονται οι νομείς (= εγκάρσιες τομές) που ανήκουν στο πρυμναίο τμήμα (από το μέσον μήκους καθέτων προς πρύμα) του πλοίου κατά το ήμισυ για τον ίδιο λόγο. Ο νομέας στο μέσον του μήκους μεταξύ καθέτων σχεδιάζεται ολόκληρος δεξιά και αριστερά της C.L. Στο σχέδιο αυτό παριστάνεται και η γραμμή που ενώνει τα σημεία τομής σε κάθε νομέα του κυρίου καταστρώματος με την πλευρά του πλοίου. Αυτή η γραμμή είναι η προβολή στο εγκάρσιο επίπεδο της καμπύλης της σιμότητας του καταστρώματος στην πλευρά. Ανάλογα σχεδιάζονται και οι προβολές των ακμών (τσάκισμα) που τυχόν υπάρχουν στο σκάφος. Επίσης παρουσιάζεται και το κύρτωμα του μέσου νομέα. Συνήθως σχεδιάζονται 21 εγκάρσια επίπεδα που ισαπέχουν μεταξύ τους κατά 1 / 20 του μήκους μεταξύ καθέτων, με τα δύο ακραία επίπεδα να περιέχουν την πρυμναία και πρωραία κάθετο. Το συνηθέστερο σύστημα αρίθμησης των νομέων είναι εκείνο που αρχίζει από την πρυμναία κάθετο όπου βρίσκεται ο νομέας 0 (συνήθως εκεί βρίσκεται ο άξονας περιστροφής του πηδαλίου) και συνεχίζει προς πρώρα κατά αύξοντα αριθμό 1,2,3,…


72

Στις ακραίες περιοχές της γάστρας, εσωτερικά και εξωτερικά των καθέτων, είναι απαραίτητο να πυκνώνονται οι εγκάρσιες τομές για επαρκή απεικόνιση της επιφάνειας της γάστρας λόγω στενώσεων και μεταβολής της μορφής της, οπότε χαράσσονται και ενδιάμεσοι νομείς, όπως ½, 1 ½, 2 ½ , ….. στην πρύμνη, ή 20 ½, 21 ½, κλπ. Η ισαπόσταση αυτών των ενδιάμεσων νομέων ποικίλει ανάλογα με τις ανάγκες της συγκεκριμένης κάθε φορά γάστρας. Το τμήμα που βρίσκεται πίσω από την πρυμναία κάθετο αριθμείται με τα γράμματα Α, Β, C, D … ή -½ , -1 ½, -2 ½, ….. Χρησιμοποιούνται και άλλοι δυο τρόποι αρίθμησης : -Ο ένας έχει αρχή την πρωραία κάθετο όπου βρίσκεται ο νομέας 0 και συνεχίζει προς την πρύμνη κατά αύξοντα αριθμό 1,2 3, …. - ο άλλος έχει σαν αφετηρία το μέσο νομέα. Οι νομείς διακρίνονται σε δύο κατηγορίες :

- θεωρητικοί νομείς = είναι οι νομείς που χρησιμοποιούνται στη μελέτη του πλοίου, ισαπέχουν μεταξύ τους καθ’ όλο το μήκος του σκάφους και ο αριθμός των νομέων αυτών είναι 10 ή 20.

- κατασκευαστικοί νομείς = είναι γραμμές στις θέσεις των οποίων συναρμολογούνται οι εγκάρσιες ενισχύσεις του σκελετού του σκάφους.

ΟΙ ΙΣΑΛΟΙ Οι ίσαλοι (παρίσαλοι) δηλαδή η τομή του σκάφους με επίπεδα παράλληλα με την ίσαλο σχεδίασης, σχεδιάζονται αριστερά του ίχνους του επιπέδου συμμετρίας, δηλαδή της C.L. , κατά το ήμισυ λόγω συμμετρίας και με την πλώρη προς το δεξιό μέρος του σχεδίου. Η απόσταση μεταξύ των παρισάλων επιλέγεται έτσι ώστε η γεωμετρική απεικόνιση της γάστρας να γίνεται με κάθε λεπτομέρεια, και για το λόγο αυτό οι ισαποστάσεις είναι μικρότερες για τις χαμηλές παρισάλους. Χαράσσεται η ίσαλος σχεδίασης και επίσης χαράσσονται οι καμπύλες που αντιστοιχούν στο κύριο κατάστρωμα, οι καμπύλες καταστρωμάτων με ειδικό ενδιαφέρον όπως για παράδειγμα το πρυμναίο κατάστρωμα ενδιαίτησης, poop deck), το κατάστρωμα προστέγου (forecastle deck) όπου τοποθετείται ο εργάτης άγκυρας και τα σχετικά εξαρτήματα, και οι καμπύλες που αντιστοιχούν σε πιθανά τσακίσματα της γάστρας. Η αρίθμηση γίνεται με διάφορους τρόπους : - από τη βασική γραμμή η οποία αντιστοιχεί στο 0 και προς τα επάνω κατά αύξοντα αριθμό χρησιμοποιώντας το χαρακτηριστικό WL., δηλαδή WL 1, WL 2, κλπ., ή με λατινικούς αριθμούς χωρίς την ένδειξη WL πριν από αυτούς με τους αυξανόμενους αριθμούς απλώς να δείχνουν την κάθε ίσαλο χωρίς αναφορά σε ύψος από τη βασική γραμμή ή σε ισαπόσταση.


73

- η αρίθμηση γίνεται με αναφορά στο ύψος σε μέτρα της κάθε ισάλου από τη βασική γραμμή (0, 1,

2 …..). - η αρίθμηση γίνεται με 0, 5, 10, 20,… όπου κάθε αριθμός εκφράζει το ύψος της κάθε ισάλου από τη βασική γραμμή σαν ποσοστό του βυθίσματος σχεδίασης (εναλλακτικά γράφοντας δεκαδικά τις ισαποστάσεις, δηλαδή 0, 0,05, 0,10, 0,20, …).

ΟΙ ΔΙΑΜΗΚΕΙΣ ΤΟΜΕΣ Οι τομές αυτές σχεδιάζονται στο διάμηκες κατακόρυφο επίπεδο (συμμετρίας) του σχεδίου των ναυπηγικών γραμμών, και προκύπτουν από τομή του σκάφους με επίπεδα παράλληλα προς το διάμηκες κατακόρυφο επίπεδο συμμετρίας του πλοίου. Λόγω της συμμετρίας του σκάφους οι διαμήκεις γραμμές του δεξιού τμήματος συμπίπτουν με τις αντίστοιχες του αριστερού. Η ισαπόσταση κυμαίνεται ανάλογα με τις διαστάσεις του πλοίου, έτσι ώστε να γίνεται όσο καλλίτερη η απεικόνιση της γάστρας. Πάντως στην περιοχή του πλοίου κοντά στο επίπεδο συμμετρίας σχεδιάζονται πυκνές, δεδομένου ότι στην περιοχή αυτή παρουσιάζονται έντονες διαφοροποιήσεις της επιφάνειας της γάστρας. Η αρίθμηση αρχίζει από το ίχνος του διαμήκους επιπέδου συμμετρίας η οποία αντιστοιχεί στο 0 κατά αύξοντα αριθμό και πριν από κάθε αριθμό αναγράφεται το διακριτικό VL. Η αρίθμηση μπορεί να γίνει και με γράμματα του λατινικού αλφάβητου ή με λατινικούς αριθμούς (Ι, ΙΙ, ΙΙΙ, ….) χωρίς την ένδειξη VL. Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί αρίθμηση με απόσταση σε μέτρα (ή χιλιοστά) της κάθε διαμήκους τομής από το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας, ή απόσταση σε ποσοστό του πλάτους ή ημιπλάτους του πλοίου. Χαράσσεται ακόμη, η καμπύλη που αντιστοιχεί σε πιθανό τσάκισμα, η καμπύλη της σιμότητας στην πλευρά.

ΔΙΑΓΩΝΙΕΣ (ή φούρμες)

Στο σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών (εκτός από τα επίπεδα που προηγουμένως αναφέρθηκαν) συμπληρώνεται η γραφική παρουσίαση χαράσσοντας και τις τομές της γάστρας με κεκλιμένα κατά το εγκάρσιο επίπεδα, δηλαδή με πλάγια επίπεδα.

Τα επίπεδα αυτά βρίσκονται περιστρέφοντας τις παρισάλους (οριζόντια επίπεδα) γύρω από την ευθεία της τομής αυτών των παρισάλων με το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας.

Οι γραμμές που προέρχονται από τις τομές αυτές, σχεδιάζονται στο σχέδιο των ισάλων δεξιά της C.L., χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της κατάκλισης (και όχι τη μέθοδο των ορθογωνίων προβολών ως προς τα τρία επίπεδα) και ονομάζονται ΔΙΑΓΩΝΙΕΣ ή ΦΟΥΡΜΕΣ .


74

Συνεπώς οι διαγώνιες στο σχέδιο των παρισάλων παριστάνουν την κατάκλιση κατάλληλων κεκλιμένων παρισάλων. Είναι δηλαδή καμπύλες οι οποίες βρίσκονται από την τομή της γάστρας με παρισάλους κεκλιμένες κατά το εγκάρσιο.

Η σχεδίαση των διαγωνίων στο σχέδιο των ισάλων κρίνεται απαραίτητη προκειμένου να ελεγχθεί η ακρίβεια και η ομαλότητα των ναυπηγιών γραμμών σε ιδιόμορφες περιοχές το σκάφους εκεί που οι τρείς οικογένειες των καμπυλών που αναφέρθηκαν δεν επαρκούν. Με αναφορά στο σχέδιο εγκαρσίων τομών αυτό συμβαίνει στις περιοχές όπου τα ίχνη των παρισάλων τέμνουν τους νομείς με πολύ μικρή γωνία οπότε είναι δύσκολος ο προσδιορισμός του σημείου τομής και κατά συνέπεια λιγότερο ακριβής η απεικόνιση στο σχέδιο της γεωμετρίας της γάστρας του πλοίου. Για το ξεπέρασμα αυτής της δυσκολίας χαράσσονται, όπου είναι αναγκαίο , κεκλιμένα κατά το εγκάρσιο επίπεδα, τα οποία στο σχέδιο εγκαρσίων τομών πρέπει να τέμνουν τους νομείς υπό γωνία όσο το δυνατό πλησιέστερη στις 90°. Ο αριθμός των διαγωνίων δεν είναι ορισμένος, όπως επίσης και η θέση αυτών. Οι διαγώνιες σχεδιάζονται χρονικά τελευταίες στο σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών, για γενικό και τελικό έλεγχο του σχεδίου των ναυπηγικών γραμμών, με σκοπό την ανεύρεση των μη ομαλών επιφανειών του περιβλήματος ώστε να καθίσταται έτσι δυνατή, η έγκαιρη διόρθωση των ναυπηγικών γραμμών, πριν την κατασκευή των ιχναρίων ή μοδέλων (ΤΕΜΡΙ.ΑΤΕ) του σκάφους. Οι διαγώνιες γραμμές (στο σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών) εμφανίζονται σαν ευθείες στο σχέδιο εγκαρσίων τομών και σαν καμπύλες στο διάμηκες επίπεδο και στο σχέδιο παρισάλων, χαρακτηρίζονται δε συνήθως με τα γράμματα α, β, γ… ή a,b,c,…, αναφέρονται δε ή στο δεξιό ή στο αριστερό τμήμα της γάστρας. Η σχεδίαση των διαγωνίων στην κάτοψη, συνήθως γίνεται δεξιά της κεντρικής γραμμής. Ευρύτατη χρήση των διαγωνίων εξακολουθεί να γίνεται στη κατασκευή των ξύλινων σκαφών, όπου οι φούρμες δίνουν πιο πιστά την ιδέα του σχήματος που πρέπει να έχουν οι επιγκενίδες (μαδέρια) για τη τοποθέτηση τους στους νομείς (στραβόξυλα).

Οι ναυπηγικές γραμμές εκτός από το προσδιορισμό του σχήματος του σκάφους, χρησιμοποιούνται και για τον υπολογισμό του εκτοπίσματος, της ευστάθειας, της κατάκλισης, της αντίστασης κατά του πλουν κλπ. Επίσης χρησιμεύουν για τη χάραξη και συναρμολόγηση των ελασμάτων και των μορφοσιδήρων στη προκατασκευή καθώς επίσης και για τη συναρμολόγηση των τομέων στην ανέγερση του σκάφους.


75

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Το σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών συμπληρώνεται με την προσθήκη ενός πίνακα (offsets) στον οποίο αναγράφονται οι συντεταγμένες των σημείων τομής όλων των καμπυλών που χαράσσονται στο σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών. Δηλαδή πλάτη (ή ημιπλάτη) των νομέων και των παρισάλων, τα ύψη καθώς και τα δεδομένα των καμπυλών που αντιστοιχούν σε καταστρώματα ή άλλες ειδικές καμπύλες (ακμές).


76

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΠΑΡΙΣΑΛΩΝ ΜΕ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΚΛΙΣΗ Έστω ένα πλοίο το οποίο επιπλέει με μια εγκάρσια κλίση που παριστάνεται με το επίπεδο ‘’π’’.

Σχήμα 1 Ζητείται η σχεδίαση της ισάλου που αντιστοιχεί στη συγκεκριμένη εγκάρσια κεκλιμένη ίσαλο, χρησιμοποιώντας το σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών του πλοίου. Παρατηρώντας την τρισδιάστατη απεικόνιση του σχεδίου των ναυπηγικών γραμμών, είναι εμφανές ότι κάθε νομέας τέμνεται πάντοτε σε δύο σημεία από την εν λόγω κεκλιμένη ίσαλο, μια φορά δεξιά και μια αριστερά του επιπέδου συμμετρίας. Στο σχέδιο των εγκαρσίων τομών των ναυπηγικών γραμμών δεν φαίνεται αυτή η διπλή τομή, δεδομένου ότι στο επίπεδο των εγκαρσίων τομών (σχήμα 1) σχεδιάζονται (λόγω συμμετρίας) δεξιά του επιπέδου συμμετρίας το μισό πρωραίο τμήμα της γάστρας και αριστερά του επιπέδου συμμετρίας το μισό πρυμναίο τμήμα της γάστρας. Η διπλή τομή του κεκλιμένου επιπέδου της ισάλου με τους νομείς, μπορεί να φανεί εάν σε ένα σχέδιο εγκαρσίων τομών σχεδιαστεί πλήρες το πρωραίο τμήμα της γάστρας και σε άλλο σχέδιο εγκαρσίων τομών σχεδιαστεί πλήρες το πρυμναίο τμήμα της γάστρας.

Στο επόμενο σχήμα παριστάνεται το πρωραίο τμήμα της γάστρας, όπου φαίνεται η κεκλιμένη ίσαλος και τα σημεία τομής της με τους νομείς του πρωραίου τμήματος.


77

Σχήμα 2

Επειδή σχεδόν πάντοτε στο επίπεδο των εγκαρσίων τομών σχεδιάζεται το πρωραίο τμήμα της γάστρας στο δεξί μέρος και το πρυμναίο τμήμα της γάστρας στο αριστερό τμήμα του εν λόγω σχεδίου, η διπλή τομή της γάστρας με το εγκάρσιο επίπεδο ‘’π’’ προκύπτει σχεδιάζοντας το ίχνος του συμμετρικού επιπέδου ‘’π’’ ως προς το επίπεδο συμμετρίας, όπως παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα (σχήμα 3).

Σχήμα 3


78

Στο σχήμα αυτό, το ευθύγραμμο τμήμα OB σχήματος (1) βρίσκεται στο ίχνος του συμμετρικού επιπέδου ‘’π’’. Έτσι μπορούν να βρεθούν τα σημεία τομής του εγκάρσια κεκλιμένου επιπέδου ‘’π’’ με όλους τους νομείς του σχεδίου των ναυπηγικών γραμμών. Υπολείπεται ο προσδιορισμός των τομών του επιπέδου ‘’π’’ με το διάμηκες περίγραμμα της γάστρας. Πρώτα πρέπει να σχεδιαστεί στο διάμηκες περίγραμμα το ίχνος του επιπέδου ‘’π’’, γνωρίζοντας το ύψος της τομής μεταξύ του διαμήκους περιγράμματος της γάστρας και του κεκλιμένου επιπέδου. Δεδομένου ότι το διάμηκες επίπεδο της γάστρας περιλαμβάνεται στο (διάμηκες) επίπεδο συμμετρίας, το ίχνος της ζητούμενης τομής είναι το σημείο Ο (στο επίπεδο των εγκαρσίων τομών) το οποίο παριστάνει την τομή του ίχνους του κεκλιμένου επιπέδου με το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας. Το ύψος λοιπόν, είναι η κατακόρυφη απόσταση του σημείου Ο, από τη Βασική Γραμμή. Χαράσσοντας στο διάμηκες περίγραμμα το ίχνος του επιπέδου ‘’π’’, προσδιορίζεται η διαμήκης θέση των τομών της κεκλιμένης ισάλου με το διάμηκες περίγραμμα, που φαίνονται στο επόμενο σχήμα από τις τομές του διαμήκους περιγράμματος με το ίχνος του επιπέδου ‘’π’’, ήτοι τα σημεία Κ και Λ.

Σχήμα 4 Τώρα υπάρχουν όλες οι απαραίτητες πληροφορίες για να σχεδιαστεί η κεκλιμένη ίσαλος η οποία φαίνεται στο παρακάτω τρισδιάστατο σχήμα

Σχήμα 5


79

Η κεκλιμένη ίσαλος σχεδιάζεται σε ένα σε ένα οριζόντιο επίπεδο : σε κάθε νομέα σημειώνονται τα ευθύγραμμα τμήματα ΟΑ και ΟΒ, σημειώνονται επίσης τα αντίστοιχα σημεία Κ και Λ και τελικά ενώνονται τα σημεία οπότε προκύπτει η καμπύλη κεκλιμένης ισάλου, όπως παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα.

Σχήμα 6 Όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα, η καμπύλη της ισάλου έχει δύο ακμές στις τομές της με τον καθρέπτη της πρύμνης. Αυτό συμβαίνει διότι η τομή του καθρέπτη της πρύμνης με το επίπεδο ‘’π’’ είναι ευθύγραμμο τμήμα (τομή δύο επιπέδων). Μπορεί να συμβεί, όπως παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα, το κεκλιμένο επίπεδο να έχει δύο ή περισσότερες διαδοχικές τομές σε ένα νομέα.

Σχήμα 7 Έστω ο νομέας 1.5. Ο νομέας αυτός τέμνεται -4- φορές από την ίσαλο ‘’π’’ στα σημεία Α, Β, C, D και οι τομές σε Α και Β, σε Β και C είναι συνεχόμενες, ενώ οι τομές C και D δεν είναι συνεχόμενες διότι η ίσαλος ‘’π’’ συναντά μεταξύ των σημείων C και D χαμηλά το νομέα 1.


80

Πάντως ακόμα και εάν δεν συνέβαινε αυτό, σημεία όπως τα C και D δεν είναι συνεχόμενα διότι βρίσκονται το ένα δεξιά και το άλλο αριστερά του επιπέδου συμμετρίας και μεταξύ τους υπάρχει η τομή του επιπέδου ‘’π’’ με το διάμηκες περίγραμμα της γάστρας. Μεταξύ των σημείων τομής Α και Β το ίχνος του επιπέδου ‘’π’’ περιλαμβάνεται μεταξύ των νομέων 1.0 και 1.5 και βρίσκεται πρύμνηθεν του νομέα 1.5. Συνεπώς, η ίσαλος πρέπει να έχει ένα ακραίο σημείο που και αυτό βρίσκεται ανάμεσα από τους νομείς 1.0 και 1.5. Για τον προσδιορισμό αυτού του ακραίου σημείου, θεωρούνται δύο επίπεδα παράλληλα προς το επίπεδο ‘’π’’ και εφαπτόμενα στους δύο νομείς που ανάμεσά τους είναι το ζητούμενο σημείο. Εάν το πλοίο έπλεε στα δύο αυτά επίπεδα, οι αντίστοιχες ίσαλοι θα είχαν ο ακραίο σημείο στο αντίστοιχο σημείο επαφής τους με ους νομείς. Υποθέτοντας ότι από το ένα στο άλλο επίπεδο το ένα ακραίο σημείο (σημείο επαφής με νομέα 1.0) μετακινείται στο άλλο (σημείο επαφής με νομέα 1.5) ακολουθώντας ένα ευθύγραμμο τμήμα, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η θέση του ακραίου σημείου ης ισάλου ο δεδομένου επιπέδου ‘’π’’. Επομένως χαράσσονται δύο παράλληλες, προς το ίχνος του επιπέδου ‘’π’’, εφαπτόμενες στους νομείς 1.0 και 1.5 που ανάμεσά τους ευρίσκεται το ζητούμενο ακραίο σημείο. Ενώνοντας με ένα ευθύγραμμο τμήμα τα σημεία επαφής, προκύπτει το σημείο τομής αυτού του ευθύγραμμου τμήματος με το ίχνος του επιπέδου ‘’π’’, δηλαδή το σημείο Ε που είναι το ζητούμενο σημείο της ισάλου που αντιστοιχεί στο κεκλιμένο επίπεδο ‘’π’’. (σχήμα 8)

Σχήμα 8


81

Ομοίως προσδιορίζεται ο ακραίο σημείο F που ευρίσκεται μεταξύ των νομέων 1.5 και 2.0. Η διαμήκης θέση των σημείων Ε και F προσδιορίζεται από το λόγο της απόστασης των σημείων από ένα νομέα και του μήκους του ευθύγραμμο τμήματος που ενώνει τα σημεία επαφής. Αυτός ο λόγος πολλαπλασιάζεται με την απόσταση μεταξύ των δύο νομέων. Η τομή της ισάλου με το περίγραμμα, δηλαδή το σημείο Γ, ευρίσκεται στο παρακάτω σχήμα (σχήμα 9)

Σχήμα 9

Τελικά στο επόμενο σχήμα (σχήμα 10) παρουσιάζεται η σχεδίαση της ζητούμενης ισάλου.

Σχήμα 10


82

Με τον ίδιο τρόπο προσδιορίζονται τα ακραία σημεία στην πλώρη του πλοίου. Εξετάζεται τώρα η περίπτωση το επόμενου σχήματος (σχήμα 11).

Σχήμα 11 Στην περίπτωση αυτή, η ίσαλος ‘’π’’ τέμνει την καμπύλη το κυρίου καταστρώματος στα σημεία Α και J. Το σημείο J ευρίσκεται στο νομέα 18 και ο προσδιορισμός της διαμήκους θέσης του δεν παρουσιάζει δυσκολία. Το σημείο Α ευρίσκεται μεταξύ των νομέων 0 και 0.5 και πρέπει να προσδιοριστεί η διαμήκης θέση του. Αυτό γίνεται σχεδιάζοντας ένα τμήμα της γραμμής του καταστρώματος και επί αυτής της γραμμής προσδιορίζεται η διαμήκης θέση στην οποία το ζητούμενο σημείο Α έχει ημι-πλάτος που αντιστοιχεί στην απόσταση του σημείου Α από το επίπεδο συμμετρίας. Στην προκείμενη περίπτωση υπάρχει η ιδιαιτερότητα ότι το επίπεδο ‘’π’’ τέμνει και τμήμα της πρύμνης όπου εξέρχεται η ελικοφόρος άτρακτος, τμήμα που παριστάνεται από ο ημι-κύκλιο στη χαμηλή περιοχή του νομέα 1. Δεν υπάρχουν ιδιαίτερα προβλήματα στον προσδιορισμό του σημείου τομής 0 του επιπέδου ‘’π’’ με το (διάμηκες) περίγραμμα, σημείο που ευρίσκεται την προέκταση της ελικοφόρου ατράκτου στο διάμηκες επίπεδο, όπως παρουσιάζεται στο σχήμα 12, και ευρίσκεται επί της καμπύλης που συνδέει τα σημεία Η και Ι της κεκλιμένης ισάλου.


83

Σχήμα 12

Η ίσαλος που αντιστοιχεί στο επίπεδο ‘’π’’ παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα 13, το οποίο φαίνεται ότι τα σημεία Η και Ι ενώνονται με ένα κάθετο ευθύγραμμο τμήμα επειδή ανήκουν σε μια επιφάνεια κάθετη στο επίπεδο συμμετρίας.

Σχήμα 13

Φαίνονται επίσης οι ακμές που η ίσαλος παρουσιάζει στα σημεία Α και J, σημεία που το κατάστρωμα συναντά τη επιφάνεια της γάστρας.


84

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΠΑΡΙΣΑΛΩΝ ΜΕ ΔΙΑΜΗΚΗ ΚΛΙΣΗ

Έστω ένα πλοίο που πλέει με διαμήκη κλίση η οποία παριστάνεται από το επίπεδο ‘’π’’ στο παρακάτω σχήμα (σχήμα 1).

Σχήμα 1

Ζητείται η σχεδίαση της ισάλου που αντιστοιχεί στο κεκλιμένο κατά το διάμηκες επίπεδο ‘’π’’. Διαπιστώνεται εύκολα ότι η ζητούμενη ίσαλος είναι συμμετρική, όπως φαίνεται από το επόμενο σχήμα (σχήμα 2) όπου παρουσιάζεται η τομή του επιπέδου ‘’π’’ στην τρισδιάστατη απεικόνιση της γάστρας.

Σχήμα 2

Τα ημι-πλάτη της κεκλιμένης ισάλου, προσδιορίζονται από το σχέδιο των νομέων (Body plan) χρησιμοποιώντας τα ίχνη των τομών του επιπέδου ‘’π’’ με τα εγκάρσια επίπεδα που περιέχουν τους νομείς.


85

Για να σχεδιαστούν τα ίχνη του επιπέδου ‘’π’’ είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί για κάθε νομέα το ύψος από τη Βασική Γραμμή, όπου γίνεται η τομή. Ο προσδιορισμός αυτών των υψών μπορεί να γίνει γραφικά, χρησιμοποιώντας το διάμηκες περίγραμμα της γάστρας όπου έχει χαραχθεί το ίχνος του κεκλιμένου επιπέδου, όπως φαίνεται στο σχήμα -1-. Έχοντας σχεδιάσει τα ίχνη των τομών του επιπέδου ‘’π’’ με τους νομείς, , μπορούν να προσδιοριστούν τα ημι-πλάτη της κεκλιμένης ισάλου για κάθε νομέα, όπως φαίνεται στο σχήμα 3.

Σχήμα 3

Έτσι σχεδιάζεται η ζητούμενη ίσαλος, όπως παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα (σχήμα 4).

Σχήμα 4 Λόγω συμμετρίας ως προς το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας, προφανώς μπορεί να σχεδιαστεί η μισή ίσαλος.


86

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ ΝΑΥΠΗΓΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ ΓΕΝΙΚΑ Η σχεδίαση των ναυπηγικών γραμμών και η επιλογή της μεθόδου σχεδίασης, εξαρτάται από τα διαθέσιμα για το θέμα στοιχεία, από την εμπειρία του μελετητή – σχεδιαστή, από τη δυνατότητα ή μη να γίνουν έλεγχοι εκτελώντας δοκιμές σε δεξαμενή προτύπων. Υπάρχουν -5 διαφορετικές μέθοδοι για τη σχεδίαση των ναυπηγικών γραμμών : 1. απ’ ευθείας σχεδίαση 2. σχεδίαση με αναλογία 3. σχεδίαση με μετατροπή του παράλληλου τμήματος 4. σχεδίαση με μετατροπή του διαγράμματος των εμβαδών 5. σχεδίαση με χρήση χαρακτηριστικών διαγραμμάτων από συστηματικές σειρές. 4.1. Απευθείας σχεδίαση Είναι μια μέθοδος , όπου σχεδιάζεται μια γάστρα εντελώς πρωτότυπη. Αυτή η διαδικασία είναι πολύ σύνθετη και απαιτείται χρόνος και μεγάλη εμπειρία του μελετητή – σχεδιαστή, σε σχέση με οποιαδήποτε άλλη μέθοδο που χρησιμοποιείται μια γάστρα – μοδέλο ώστε να προκύψει εκείνη που περισσότερο πλησιάζει στις απαιτήσεις. Ο αριθμός των επαναλήψεων και των διαδοχικών διορθώσεων που απαιτείται στην απ’ ευθείας σχεδίαση, είναι πολύ μεγαλύτερος και μόνο με σημαντική εμπειρία και πολύ εξασκημένο ‘’μάτι’’ του σχεδιαστή, επιτυγχάνεται ένα ικανοποιητικό αποτέλεσμα σε λογικό χρόνο. Για την εκπόνηση του σχεδίου των ναυπηγικών γραμμών με την παρούσα μέθοδο, πρέπει να έχουν προηγηθεί επιλογές μελέτης, όχι μόνο των κυρίων διαστάσεων και των συντελεστών γάστρας, αλλά και της μορφής του διαγράμματος εμβαδών, τη μορφή των νομέων και των ισάλων, της μέσης τομής και της ισάλου σχεδίασης. - Κατ΄ αρχήν, είναι απαραίτητη η σχεδίαση ενός διαγράμματος εμβαδών, συμβατό με τις απαιτήσεις της μελέτης δηλαδή η επιφάνεια του διαγράμματος πρέπει να αντιστοιχεί στον όγκο της γάστρας στις συνθήκες της μελέτης, και το κέντρο του διαγράμματος πρέπει να αντιστοιχεί στο κέντρο της γάστρας (κέντρο άνωσης LCB) που έχει επιλεγεί για τη μελέτη. Επίσης, η μορφή του διαγράμματος πρέπει να είναι σύμφωνη με κάποιες επιλογές της μελέτης, όπως π.χ. η θέση της μέγιστης τομής κατά το διάμηκες, η παρουσία ή όχι βολβού, η επιλογή κάποιου τύπου μορφής πρύμνης κλπ. - Στη συνέχεια, σχεδιάζεται η ίσαλος σχεδίασης με βάση κριτήρια που λαμβάνουν υπ’ όψιν την πιο κατάλληλη μορφή, τα χαρακτηριστικά ευστάθειας, την ανάγκη χώρων στο πλοίο. Έχοντας λοιπόν το διάγραμμα εμβαδών και το σχήμα της ισάλου σχεδίασης, προκύπτει ότι σε κάθε νομέα είναι γνωστή η επιφάνεια που περικλείεται κάτω από την ίσαλο σχεδίασης καθώς και


87

το ημιπλάτος στην ίδια ίσαλο. Αυτά τα δύο στοιχεία, είναι αρκετά για τη σχεδίαση ενός νομέα, έχοντας βέβαια επιλέξει (όπως προαναφέρθηκε) την επιθυμητή μορφή των νομέων. Είναι δυνατό να σχεδιαστούν, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, η μέση τομή και τρεις ή τέσσερεις νομείς για το πρωραίο και το πρυμναίο τμήμα, πάντα σε συμφωνία με τα ήδη γνωστά στοιχεία για τον κάθε νομέα. Η επιλογή των νομέων σε αυτή τη φάση της σχεδίασης, γίνεται με τρόπο τον προσδιορισμό με ικανοποιητική ακρίβεια, αλλά με πιθανότητα μετατροπής, όλης της πρωραίας και πρυμναίας περιοχής.

σχήμα 3.1


88

Στη συνέχεια, διαβάζοντας τα σημεία στους ήδη σχεδιασμένους νομείς, σχεδιάζονται μερικές παρίσαλοι που επιλέγονται με μια ευρεία ισαπόσταση τροποποιώντας, εάν είναι απαραίτητο, στους νομείς τα σημεία για τα οποία δεν υπάρχει ανταπόκριση μεταξύ των οικογενειών των καμπυλών. Όταν οι διορθώσεις αυτές κρίνονται ικανοποιητικές ως προς την ομαλότητα , και για τους νομείς και για τις παρισάλους που έχουν σχεδιαστεί, γίνεται η σχεδίαση μερικών διαμήκων τομών. Ελέγχοντας τις αντιστοιχίες των τομών αυτών των καμπυλών με την τομή τους με τις παρισάλους και τους νομείς και προβαίνοντας στις πιθανές διορθώσεις, ομαλοποιούνται οι ήδη σχεδιασμένες καμπύλες. Συνεχίζοντας με την ίδια διαδικασία, σχεδιάζονται και οι υπόλοιπες παρίσαλοι και οι υπόλοιποι νομείς. Τέλος, σχεδιάζονται οι διαγώνιες για περισσότερο έλεγχο ομαλότητας των καμπυλών σε όλες τις περιοχές της γάστρας. Ολοκληρώνοντας το σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών, έπεται η διαδικασία τα εξομάλυνσης, δηλαδή ελέγχεται η ομαλότητα και η συμβατότητα στις τρείς όψεις του σχεδίου αυτού. Η ομαλότητα ελέγχεται χρησιμοποιώντας τα τερίζια (λεπτές ξύλινες ή από συνθετικό υλικό λωρίδες με επαρκή αντοχή και μεγάλη ελαστικότητα που άλλωστε ήδη χρησιμοποιήθηκαν για τη σχεδίαση). Η συμβατότητα διαπιστώνεται συγκρίνοντας τις συντεταγμένες των διαφόρων σημείων, δεδομένου ότι κάθε σημείο της γάστρας έχει τις ίδιες συντεταγμένες και στις τρείς όψεις του σχεδίου. Επίσης, γίνεται ο έλεγχος των απαιτήσεων της μελέτης, υπολογίζοντας τον όγκο της γάστρας και το κέντρο του όγκου. 4.2. Σχεδίαση ΜΕ ΑΝΑΛΟΓΊΑ Δύο γάστρες είναι σε σχέση αναλογίας, εάν :

- σε κάθε σημείο της πρώτης αντιστοιχεί ΕΝΑ ΚΑΙ ΜΟΝΟΝ ΕΝΑ σημείο της δεύτερης και αντιστρόφως ( ομόλογα σημεία).

- Οι συντεταγμένες Χ,Υ,Ζ ενός σημείου της πρώτης συνδέονται με τις συντεταγμένες Χ’, Υ’, Ζ’ του ομόλογου σημείου που ανήκει στη δεύτερη γάστρα με τις σχέσεις :

( )' ' ' , ,X p X Y q Y Z r Z X Y Zγια καθε= = =i i i όπου [ ], , p q r είναι τρείς αριθμητικές σταθερές που έχουν ορισθεί από την ομολογία των δυο συστημάτων (οι δύο γάστρες).


89

Στην περίπτωση που οι τρείς σταθερές είναι μεταξύ τους ίσες, η αναλογία είναι ΟΜΟΙΟΤΗΤΑ και τότε ορίζεται :

p q rλ = = = = ΛΟΓΟΣ ΟΜΟΙΟΤΗΤΑΣ Οι κύριες διαστάσεις των δύο ανάλογων γαστρών συνδέονται με τις παρακάτω σχέσεις :

' ' ' L p L B q B d r d= = =i i i Σε ό,τι αφορά στο κοίλο, συνήθως είναι D r D≠ i , διότι η αναλογία δύο πλοίων περιορίζεται συνήθως στη γάστρα και δεν επεκτείνεται αναγκαστικά και στην περιοχή των εξάλων. Είναι εύκολος ο προσδιορισμός της σχέσης που συνδέει τους όγκους της γάστρας των δύο πλοίων :

' ' '

V dV V dVV V

και= =∫ ∫

Θέτοντας : dV dX dY dZ= ⋅ ⋅ , οπότε : 2 2 2

1 2 1

X Y Z

X Y Z

V dX dY dZ= ⋅ ⋅∫ ∫ ∫

Θέτοντας : ' ' ' ' dV dX dY dZ= ⋅ ⋅ , οπότε : ' ' '2 2 2

' ' '1 2 1

' ' ' 'X Y Z

X Y Z

V dX dY dZ= ⋅ ⋅∫ ∫ ∫

Από τις βασικές σχέσεις αναλογίας, προκύπτει :

' ' '1 1 2 2

' ' '1 1 2 2

' ' '1 1 2 2

dX p dX X p X X p X

dY q dY Y q Y Y q Y

dZ r dZ Z r Z Z r Z

= ⋅ = ⋅ = ⋅

= = ⋅ = ⋅

= ⋅ = ⋅ = ⋅

i

Οπότε αντικαθιστώντας (με τις σταθερές εκτός ολοκληρωμάτων), είναι :

2 2 2'

1 2 1

X Y ZV p q r dX dY dZ

X Y Z= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅∫ ∫ ∫ και τελικά : 'V p q r V= ⋅ ⋅ ⋅

Με ανάλογο τρόπο ευρίσκονται οι σχέσεις που συνδέουν τα εμβαδά των ισάλων και τα εμβαδά των εγκαρσίων τομών μεταξύ των οποίων εκείνο του μέγιστου νομέα :

' ' ' A p q A A q r A A q r AW W X XS S= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅


90

Είναι προφανές ότι δύο ανάλογες γάστρες έχουν ίσους τους συντελεστές σχήματος. Για παράδειγμα :

( ) ( ) ( )

'' ' ' 'V p q r V VC CB Bp L q B r d L B dL B d

⋅ ⋅ ⋅= = = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅ i i

Είναι όμως συνήθως διαφορετικοί οι άλλοι λόγοι μεταξύ των διαστάσεων :

' ' ', , ' ' '

'2

B q B L p L L p Lr d q B r dd B d

q rC CV Vp

= = =

⋅=

i i i

i

Μπορεί επίσης να υπολογισθεί η σχέση μεταξύ των γωνιών εισόδου (και εξόδου) στις ανάλογες γάστρες . Με βοήθεια το παρακάτω σχήμα

σχήμα Α 4.1

είναι :

( ) ( )'' '

' ( )

dY q dY q dY qtg i tg iE Ep dX p dX pdX

qi arctg tg iE Ep⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

⋅= = = ⋅ = ⋅⋅

= ⋅


91

και με ανάλογο τρόπο : ' ( )Rqi arctg tg iR p

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

= ⋅ .

ΣΗΜ. για δύο γάστρες σε ομοιότητα οι λόγοι των κυρίων διαστάσεων και οι συντελεστές

σχήματος είναι ίσοι μεταξύ τους. Όταν δύο γάστρες είναι μεταξύ τους ανάλογες και παριστάνονται με διαστάσεις, τότε τα διαγράμματα των εμβαδών τους βρίσκονται και αυτά σε αναλογία, δεδομένου ότι το ένα προέρχεται από το άλλο με μετατροπή της κλίμακας των συντεταγμένων τους. Εάν όμως χρησιμοποιείται αδιάστατη παρουσίαση, τότε το ίδιο διάγραμμα εμβαδών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όλες τις γάστρες που βρίσκονται σε αναλογία μεταξύ τους, οποιαδήποτε είναι η γάστρα από την οποία προέρχεται αυτό το διάγραμμα των εμβαδών. Πράγματι, οι τετμημένες είναι αδιάστατες ως προς το μήκος, οπότε :

' '' ' 'X p X Xx x

LL p L⋅= = = =⋅

Και οι νομείς είναι αδιάστατοι ως προς το εμβαδόν της μέγιστης τομής, οπότε :

'' '

A q r A AS S Sa aS Sq r A AA X XX

⋅ ⋅= = = =

⋅ ⋅

Από τα προαναφερόμενα προκύπτει προφανώς ότι ένα σχέδιο ναυπηγικών γραμμών μπορεί να προέλθει με αναλογία από ένα υπάρχον σχέδιο ν.γρ., απλώς πολλαπλασιάζοντας με :

- p τις διαμήκεις διαστάσεις - q τις εγκάρσιες διαστάσεις - r τις κατακόρυφες διαστάσεις

Είναι επίσης προφανές ότι για την υλοποίηση αυτής της μετατροπής πρέπει να διατίθεται ένα σχέδιο ναυπηγικών γραμμών του οποίου οι συντελεστές σχήματος να ταιριάζουν με αυτούς της μελέτης διότι δεν είναι δυνατόν αυτοί να τροποποιηθούν. Σημειώνεται επίσης ότι είναι προφανώς εφικτό να εφαρμοστεί η αναλογία και για την περιοχή έξαλλων, αλλά γενικά ο προσδιορισμός του κοίλου (ύψος κατασκευής) γίνεται με κριτήρια (ύψος έξαλλων, εσωτερικοί απαιτούμενοι όγκοι, ευστάθεια) που μπορεί να μην είναι συμβατά με τους επιλεγμένους, για τη γάστρα, λόγους αναλογίας. Συχνά η περιοχή έξαλλων έχει διαστάσεις διαφορετικές από εκείνες που θα προέκυπταν εφαρμόζοντας τους λόγους αναλογίας. Δεν είναι σπάνια πάντως η περίπτωση αναλογίας μεταξύ των περιοχών έξαλλων με διαφορετικούς λόγους από εκείνους που χρησιμοποιήθηκαν για τις γάστρες. Ο προσδιορισμός των σταθερών p , q , r μπορεί να είναι αποτέλεσμα επιλογής των τριών κύριων διαστάσεων της μελέτης ή πιο συχνά αποτέλεσμα ικανοποίησης άλλων γεωμετρικών χαρακτηριστικών, δεδομένου ότι αυτή η επιλογή συνεπάγεται τρείς ανεξάρτητες μεταξύ τους σχέσεις.


92

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Έστω ότι ζητείται να σχεδιαστεί μια γάστρα σε αναλογία με μια υπάρχουσα, θέτοντας ως προϋπόθεση τον όγκο, το βύθισμα και τον σχετικό όγκο. Γράφονται τότε τρείς εξισώσεις με τρείς αγνώστους p ,q , r :

' ' '2, , V V

q rV p q r V C C d r Tp⋅

= ⋅ ⋅ ⋅ = = = ⋅

Λύνοντας, προκύπτουν :

1 11 2'3 3' ' '3 3

' ' , , V V

V V

C CV d V dp q VV C d V C d

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎛ ⎞= = =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎠

i i i

Σε περίπτωση ομοιότητας, είναι δυνατό να τεθεί μόνο ένας περιορισμός, δεδομένου ότι είναι μόνο μια η αριθμητική σταθερά που θα προσδιοριστεί, δηλαδή ο λόγος ομοιότητας λ.

4.3 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΜΕ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΟΥ ΠΑΡΑΛΛΗΛΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ Το σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών μπορεί να προκύψει από ένα υπάρχον παρεμβάλλοντας ένα παράλληλο τμήμα στο ήδη υπάρχον ή αφαιρώντας τελείως ή εν μέρει εκείνο που ήδη υπάρχει. Γίνεται η υπόθεση ότι το βύθισμα δεν μεταβάλλεται και επομένως (παραμένοντας αμετάβλητο το πλάτος) και η μέγιστη τομή δεν μεταβάλλεται μετά την μετατροπή. Αυτή η συνθήκη ικανοποιείται μόνον όταν το βάρος του νέου τμήματος είναι ίσο με την άνωση που αντιστοιχεί στο τμήμα αυτό της γάστρας. Γενικά βέβαια αυτό δεν αληθεύει και συνήθως το πλοίο που επιμηκύνεται έχει λιγότερο βύθισμα σε σχέση με το αρχικό, το πλοίο που κονταίνει έχει μεγαλύτερο βύθισμα σε σχέση με το αρχικό. Στην προκείμενη περίπτωση η μετατροπή αφορά όχι μόνο στη γάστρα αλλά σε ολόκληρο το πλοίο. Εξετάζεται τώρα ποιες είναι οι μεταβολές στα κύρια γεωμετρικά χαρακτηριστικά εξ αιτίας της προσθήκης παράλληλου τμήματος μήκους LX. Οι κύριες διαστάσεις και ο όγκος του πλοίου μετά τη μετατροπή είναι :

' ' ', ,

'

L L L B B d dX

V V V V C L B dX X X

= + = =

= + = + ⋅ ⋅ ⋅


93

Οι κύριοι συντελεστές σχήματος, εκτός από τον CX , μεταβάλλονται :

- συντελεστής εκτοπίσματος : ( )

'' ,VCB L L B dX=

+ ⋅ ⋅

όπου ' V V V V C L B d C L B d C L B dX X X B X X= + = + ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ οπότε :

( ) ( )' B X XC L B d C L B dCB L L B d L L B dX X

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= +

+ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅

θέτοντας : XX

LlL

= και απλοποιώντας, είναι :

( ) ( )

1'

1

CX lXCLL BXC C C CB B X B lL L L L XX X

⎛ ⎞+ ⋅⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠= ⋅ + ⋅ = ⋅++ +

Επειδή X

B

CC

> 1 πάντοτε,

προκύπτει ότι ' C CB B> εάν Xl > 0 (= προσθήκη παράλληλου τμήματος). Επομένως, ο CB αυξάνεται εάν προστίθεται παράλληλο τμήμα, ενώ μειώνεται εάν το παράλληλο

τμήμα αφαιρείται ( Xl < 0). - διαμήκης πρισματικός συντελεστής :

' '

'' προκύπτει 'B B BP P P P

X X B

C C CC C C CC C C

και= = = ⋅

- συντελεστής ισάλου :

( )'

' '( ), W

WP W W W X WP XX

AC ό A A A C L B L BL L B

που= = + = ⋅ ⋅ + ⋅+ ⋅

οπότε : ( ) ( )

' WP XWP

X X

C L B L BCL L B L L B

⋅ ⋅ ⋅= +

+ ⋅ + ⋅


94

και απλοποιώντας είναι : ( ) ( )

'

11

1

XWPX

WP WP WPX X X

lCLLC C C

L L L L l

⎛ ⎞+ ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠= ⋅ + = ⋅

+ + +

Είναι :

'

'

0

0

WP WP X

WP WP X

C C ά l

C C ά l

ε ν

ε ν

> >

< <

- σχετικός όγκος :

( )

''

3VX

VCL L

=+

, όπου ' X X XP

VV V A L AL C

και= + ⋅ =⋅

, οπότε προκύπτει :

( ) ( ) ( )'

3 3 3 1X XV

PX P X X

V L LV VCL CL L L C L L L L

⎛ ⎞⋅= + = +⎜ ⎟⋅+ ⋅ ⋅ + + ⎝ ⎠

i ,

Πολλαπλασιάζοντας και διαιρώντας με ( )3L , είναι :

( )'

31 1

1X

V VPX

lC CCl

⎛ ⎞= ⋅ +⎜ ⎟

+ ⎝ ⎠i

Από την τελευταία αυτή σχέση προκύπτει ότι ο σχετικός όγκος αυξάνεται εάν αφαιρείται παράλληλο τμήμα ( Xl < 0) ενώ μειώνεται εάν προστίθεται παράλληλο τμήμα ( Xl > 0). - σχετικό μήκος : με ανάλογο τρόπο βρίσκεται :

το οποίο : αυξάνεται εάν Xl > 0 μειώνεται εάν Xl < 0

Τέλος, υπολογίζεται η διαμήκης θέση του κέντρου όγκου ως προς την πρυμναία κάθετο, με τη στατική ροπή του όγκου της γάστρας ως προς το επίπεδο που περιέχει την ίδια κάθετο


95

σχήμα Α 5.1

( ) ( )'' 1

2B E X X E XBV X V X V L V L L L⎡ ⎤⎛ ⎞⋅ = ⋅ + ⋅ + ⋅ − + ⋅⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

, όπου :

BV X⋅ = στατική ροπή της γάστρας μοντέλο

E XV L⋅ = στατική ροπή που οφείλεται στην προς πλώρα μετατόπιση του τμήματος εισόδου μιας ποσότητας ίσης με το μήκος του προστιθέμενου παράλληλου τμήματος

12X E XV L L L⎛ ⎞⋅ − + ⋅⎜ ⎟

⎝ ⎠ = στατική ροπή του παράλληλου τμήματος που θεωρείται (για ευκολία των

υπολογισμών) ότι προστίθεται ακριβώς πίσω από το τμήμα εισόδου. Μετά από πράξεις, είναι :

' 1 2

EB B X E X

X X X

VV VX X L L L LV V V V V V

⎛ ⎞= ⋅ + ⋅ + ⋅ − + ⋅⎜ ⎟+ + + ⎝ ⎠

Η υλοποίηση του σχεδίου των ναυπηγικών γραμμών με μετατροπή του παράλληλου τμήματος είναι πολύ εύκολη. Αρχίζει από τις παρισάλους επειδή δεν υπάρχει πλέον αντιστοιχία των νομέων. Κατόπιν σημειώνονται οι νέοι νομείς σε σταθερή ισαπόσταση και σχεδιάζονται οι εγκάρσιες τομές. Τέλος, σχεδιάζονται οι διαμήκεις τομές και οι φόρμες.


96

4.4 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΜΕ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΟΥ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΕΜΒΑΔΩΝ Κατά τη διαδικασία της προμελέτης είναι πιθανό να βρεθεί ένα σχέδιο ναυπηγικών γραμμών που να ανταποκρίνεται στην επιθυμητή μορφή της γάστρας (του υπό μελέτη πλοίου), αλλά να μην έχει τις ζητούμενες τιμές του CB και του LCB. Στο θέμα αυτό δεν απαντούν ούτε η μετατροπή με αναλογία που διατηρεί αμετάβλητα τα CB και LCB σε ποσοστό του L, ούτε η μετατροπή με μεταβολή του παράλληλου τμήματος όπου δεν είναι ανεξάρτητα CΡ και LCB. Είναι δυνατό να προκύψει ένα σχέδιο ναυπηγικών γραμμών που να ικανοποιεί τις απαιτήσεις ακολουθώντας τη μέθοδο ΄΄ολίσθησης των νομέων΄΄ (από D.W Taylor). Η μέθοδος συνίσταται στη χρήση ενός αρχικού διαγράμματος εμβαδών και ενός διαγράμματος εμβαδών που σχεδιάζεται με τρόπον ώστε να ικανοποιούνται οι αιτούμενες τιμές του CΡ και του LCB / L. Τα δυο αυτά διαγράμματα πρέπει να σχεδιάζονται σε αδιάστατη μορφή. Σημειώνεται ότι ενώ θεωρητικά δεν υπάρχουν περιορισμοί, η μέθοδος της μετατροπής του διαγράμματος των εμβαδών προσφέρεται για μεταβολές αρκετά περιορισμένες του CΡ. Πράγματι, η διατήρηση της μορφής των νομέων, ακόμα και σε μεγάλες μεταβολές του CΡ, ενδέχεται να οδηγήσει σε μορφή γάστρας μη ικανοποιητική τουλάχιστον από πλευράς αρχιτεκτονικής, σε σχέση με τις απαιτήσεις της μελέτης. Η μεταβολή του LCB δεν έχει πρακτικούς περιορισμούς, τουλάχιστον σε ότι αφορά στις αποδεκτές τιμές του LCB που συνήθως υιοθετούνται. Στο σχήμα Α 6.1, παρουσιάζεται ένα παράδειγμα κύλισης με σκοπό την αύξηση του CΡ και την προς πλώρα μετατόπιση του LCB. Η ομαλοποίηση του διαγράμματος εμβαδών και του διαγράμματος των διαμήκων μετατοπίσεων των νομέων, πρέπει να γίνει με μεγάλη προσοχή και ακρίβεια, διότι έτσι διευκολύνεται η σχεδίαση των ναυπηγικών γραμμών χωρίς πολλές διορθώσεις. Μόλις ολοκληρωθεί η σχεδίαση των δύο αυτών διαγραμμάτων, ακολουθεί η σχεδίαση των ναυπηγικών γραμμών. Για κάθε νομέα του αρχικού σχεδίου, βρίσκεται με τη βοήθεια των δύο προαναφερομένων διαγραμμάτων, η διαμήκης μετατόπιση που ο νομέας πρέπει να έχει, οπότε σχεδιάζεται κάθε νέα ίσαλος τοποθετώντας στην ανάλογη διαμήκη θέση τα ημι-πλάτη από την αρχική γάστρα. Είναι προτιμητέο να σχεδιάζονται πρώτα οι παρίσαλοι, διότι η κύλιση διαφέρει στις περιοχές του πλοίου και επομένως οι νομείς δεν είναι πια σε ισαπόσταση. Όταν έχουν σχεδιαστεί οι νέες παρίσαλοι, χαράσσονται οι νέοι νομείς σε ισαπόσταση και τελικά συμπληρώνεται το σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών με τη συνήθη διαδικασία.


97

Σχήμα Α 6.1 4.5 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΜΕ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ Ονομάζεται ΄΄χαρακτηριστικό διάγραμμα΄΄ το σύνολο των καμπυλών που περιγράφει με πλήρη γεωμετρικό τρόπο μια οικογένεια γαστρών, δηλαδή όλες τις γάστρες που έχουν ίδια μορφή. Δοκιμάζονται μοντέλλα στα οποία μπορούν να μεταβάλλονται τα κύρια χαρακτηριστικά τους, οπότε λαμβάνονται όλες οι πληροφορίες για την επίδραση των αλλαγών στους λόγους των κύριων διαστάσεων και στους συντελεστές μορφής του πλοίου. Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων αποτελούν και την κυριότερη πηγή πληροφοριών για την εκτίμηση της αντίστασης του πλοίου. Οι συστηματικές (μεθοδικές) σειρές αντίστασης αναπτύσσονται σε πειραματικές δεξαμενές διαφόρων κρατικών οργανισμών για την εξυπηρέτηση αναγκών της ναυπηγικής τεχνολογίας. Βασίζονται συνήθως σε μια πατρική μορφή (PARENT FORM) γάστρας ή σε μια ομάδα συνδεομένων πατρικών μορφών.


98

Στη συνέχεια μεταβάλλονται ο συντελεστής γάστρας CB ή ο πρισματικός συντελεστής με μεθοδική αλλαγή των καμπυλών επιφανειών και οι λόγοι των κυρίων διαστάσεων , B L

D B , έτσι ώστε να

καλύπτουν συστηματικά τις περιοχές της σχεδίασης. Από τις δοκιμές των μοντέλων προκύπτουν αποτελέσματα τα οποία παρουσιάζονται υπό μορφή πινάκων ή και διαγραμμάτων, και αποτελούν τις ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΕΣ ΣΕΙΡΕΣ, ένα σύνολο δηλαδή στοιχείων (γεωμετρικών, υδροδυναμικών) για κάθε τύπο πλοίου. Ο ναυπηγός – μελετητής μπορεί μα παρεμβολή να εκτιμήσει άμεσα από το αρχικό στάδιο της μελετητικής διαδικασίας την αντίσταση μιας μορφής γάστρας . Η αξιοπιστία εξαρτάται άμεσα από το βαθμό συγγενείας της νέας μορφής γάστρας προς εκείνη των σειρών. Πρέπει βέβαια να επιλεγεί η συστηματική σειρά εκείνη που περισσότερο πλησιάζει στις απαιτήσεις της μελέτης. Όταν δηλαδή δεν είναι δυνατό να γίνουν οι απαραίτητες δοκιμές σε δεξαμενή ώστε να εκτιμηθεί η συνολική επίδοση που ζητείται για το πλοίο, η χρήση των συστηματικών σειρών είναι μια τεράστια ευκολία. Τα χαρακτηριστικά διαγράμματα μπορούν να κατασκευαστούν με βάση μια οποιαδήποτε γάστρα της ίδιας οικογένειας, μεταφέροντας με κατάλληλο τρόπο για κάθε τιμή του εμβαδού των εγκάρσιων βυθισμένων τομών στις συνθήκες της μελέτης, τα ημι-πλάτη των νομέων στις αντίστοιχες ισάλους. Σχεδιάζονται δύο διαγράμματα, ένα για την πρωραία περιοχή και ένα για την πρυμναία περιοχή του πλοίου. Το κάθε διάγραμμα έχει τόσες καμπύλες, όσες είναι οι ίσαλοι. Η κάθε ίσαλος χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό που δηλώνει το αντίστοιχο βύθισμα αδιαστατοποιημένο ως προς το βύθισμα της μελέτης (σε ποσοστό ή σε πηλίκο). Οι τετμημένες είναι τα εγκάρσια εμβαδά κάτω από το βύθισμα σχεδίασης ( = μελέτης) διαιρούμενα με το εμβαδόν της μέγιστης (ή μέσης ) τομής. Οι τεταγμένες παριστάνουν τα ημι-πλάτη των διαφόρων ισάλων αδιαστατοποιημένα με το μέγιστο ημι- πλάτος της γάστρας Το πιθανό παράλληλο τμήμα παριστάνεται από την κάθετη γραμμή σε μέγιστη τιμή του εγκάρσιου εμβαδού όπου διαβάζονται τα ημι-πλάτη της μέγιστης (ή μέσης) τομής. Για τη σχεδίαση των ναυπηγικών γραμμών του υπό μελέτη πλοίου χρησιμοποιώντας τα αντίστοιχα διαγράμματα μιας συστηματικής σειράς, η διαδικασία είναι :

- ορίζονται οι κύριες διαστάσεις και οι βασικοί συντελεστές σχήματος - σχεδιάζεται ένα διάγραμμα εμβαδών που ικανοποιεί τις απαιτήσεις της μελέτης

(όγκος, κέντρο βάρους γάστρας) σε αδιάστατη μορφή.


99

(σχήμα Α 7.1). Για κάθε εγκάρσια τομή Χ / L, λαμβάνεται στο διάγραμμα εμβαδών, η αντίστοιχη τιμή του εγκάρσιου εμβαδού (σχήμα Α 7.2) και μεταφέρεται σαν ημι- πλάτος στο χαρακτηριστικό διάγραμμα πο αναφέρεται στην πρυμναία ή πρωραία περιοχή του πλοίου. Από αυτό προκύπτουν τα ημι- πλάτη για τις διάφορες παρισάλους. Υπενθυμίζεται ότι τα εμβαδά, ημι-πλάτη, βυθίσματα προκύπτουν πολλαπλασιάζοντας τις αδιάστατες τιμές των διαγραμμάτων αντίστοιχα με , , 2X

BA d που είναι οι τιμές του υπό μελέτη

πλοίου.


100

σχήμα Α 7.2 ΑΝΑΦΟΡΑ στις συστηματικές σειρές Σήμερα υπάρχουν συστηματικές σειρές μεγάλης ή μικρής έκτασης. Οι γνωστότερες από αυτές είναι: Α. Μεθοδική σειρά TAYLOR:Aπό τις πρώτες σειρές που αναπτύχθηκαν, η σειρά αυτή εξετάζει μεταβολές στο πρισματικό συντελεστή Cp, το λόγο Β/Η και το λόγο λυγηρότητας A/(L / 100)3 . Βασίστηκε σ' ένα καταδρομικό πλοίου του 1900. Πρωτοπαρουσιάστηκε από τον TAYLOR (1933) και επεκτάθηκε από τον GERTLER(1954).


101

Β. Σειρά 60 (SERIES 60) :Τα πειράματα έγιναν από την S.N.A.M.E. και τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν από τον TODD (1963). Βασίζονται σε πέντε διαφορετικά μητρικά πρότυπα με διαφορετικούς συντελεστές γάστρας CB , που προέρχονταν από πετυχημένα πλοία της εποχής. Εξετάζουν τις επιδράσεις μεταβολών στη διαμήκη θέση του κέντρου αντώσεως (LCB),to λόγο LBp / Β και το λόγο Β/Ή. Αναφέρονται σε μονέλικα πλοία χωρίς βολβό με πρώρα μορφής U. Γ. Σειρές B.S.R.A. (BRITISH SHIP RESEARCH ASSOCIATION) : Βασίζονται σε πρότυπο φορτηγού πλοίου. Μεταβάλλουν το LCB και το λόγο Β/Η. Η πρώρα έχει μορφή V. Δ. Σειρές S.S.P.A. ( SWEDISH SHIPBUILDING EXPERIMENTAL TANK ) : Οι σειρές αυτές περιλαμβάνουν περιορισμένες διερευνήσεις της αντίστασης πρόωσης σε μονέλικα και δίπλεκα, ταχύπλοα, φορτηγά και ακτοπλοϊκά πλοία. Ε. Σειρές ακτοπλοϊκών (NATIONAL PHYSICAL LABORATORY N.P.L.): Οι σειρές αυτές μεταβάλλουν το συντελεστή γάστρας Cb και τους λόγους L/B και Β/Η. Στ. Σειρές αλιευτικών: Τα πλοία αυτά είναι ταχύπλοα, με ψηλά έξαλα και διανοιγμένους νομείς στην πλώρη. Μεθοδικές σειρές έχουν γίνει από το WEBB INSTITUTE OF TECNOLOGY και παρουσιάστηκαν από την S.N.A.M.E. (1963, 1966). Ζ. Σειρά FORMDATA: Η σειρά αυτή αναπτύχθηκε στο πολυτεχνείο της Κοπεγχάγης της Δανίας και δημοσιεύτηκε στην πιο πρόσφατη μορφή της από τους GULDHAMMER και HARVALD ( 1974 ). Στηρίχθηκε στα αποτελέσματα όλων των προηγούμενων σειρών. Τα αποτελέσματα για την αντίσταση ταξινομούνται σύμφωνα με το λόγο μήκους - εκτοπίσματος L/V1/3 και το πρισματικό συντελεστή Cp. Βασίζονται σε λόγο Β/Η = 2,5 , αλλά υπάρχει μέθοδος διόρθωσης για διαφορετικούς λόγους Β/Η. ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΡΑΣ FORMDATA Από τις συστηματικές σειρές για τη κατασκευή ναυπηγικών γραμμών σκάφους η σειρά FORMDATA θεωρείται η πιο εξελιγμένη και ανταποκρινόμενη στις μορφές σύγχρονων σκαφών αν και η σειρά 60 εξακολουθεί να θεωρείται σαν η πιο γνωστή και περισσότερο χρησιμοποιημένη στη ναυπηγική. Η σειρά FORMDATA έχει κύριο σκοπό το προσδιορισμό του υδροστατικού διαγράμματος συστηματικά μεταβαλλόμενων μορφών πλοίων από σειρά διαγραμμάτων, έτσι ώστε να είναι διαθέσιμα τα στοιχεία του υδροστατικού στα πρώτα στάδια της μελέτης του πλοίου πριν οριστικοποιηθούν οι γραμμές του. Η σειρά καλύπτει συνηθισμένες μορφές πλοίων με μέση τομή που έχει κατακόρυφες πλευρές. Σαν παράμετροι της σειράς χρησιμοποιούνται : - Ο συντελεστής γάστρας του πλοίου για το πρωραίο και το πρυμναίο τμήμα του - Ο συντελεστής μέσης τομής CM - Η επιθυμητή μορφή των γραμμών εισόδου - εξόδου. Τα διαγράμματα δίνουν παραμετρική οικογένεια νομέων χωριστά για το πρωραίο και το πρυμναίο τμήμα του πλοίου. Σε κάθε πλοίο αντιστοιχούν II θεωρητικοί νομείς που αριθμούνται από την πρυμναία κάθετο ( σταθμός 0 ) μέχρι την πρωραία κάθετο ( σταθμός 10 ).


102

Κάθε οικογένεια καμπύλων χαρακτηρίζεται από ένα συνδυασμό γραμμάτων και αριθμών π.χ. U2F, B43F, T1A, CB2A κ.λ.π. Ο πρώτος χαρακτήρας είναι ένα γράμμα που προσδιορίζει τη μορφή των γραμμών του υπ' όψιν τμήματος. Πιο συγκεκριμένα η μορφή U συμβολίζει πλοίο με «πλήρεις» γραμμές, η μορφή Ν πλοίο με «κανονικές» γραμμές και η μορφή V συμβολίζει λεπτόγραμμο πλοίο. Τα περιγράμματα πρύμνης και πλώρης των U, Ν και V φαίνονται στα σχήματα (σχ.2) και (σχ.3) αντίστοιχα. Η μορφή Β συμβολίζει πλοίο με βολβοειδή πρώρα ( BULBOUS BOW ). To περίγραμμα της βολβοειδούς πρώρας φαίνεται στο (σχ.4). Η μορφή Τ συμβολίζει «πρύμνη άβακος» (TRANSOM STERN) που φαίνεται στο (σχ.5). Τέλος το C συμβολίζει «πρύμνη καταδρομικού» (CRUISER STERN) από τη μορφή της πρύμνης των παλαιών καταδρομικών του πολεμικού ναυτικού. Το περίγραμμα της φαίνεται στο (σχ.2). Ο δεύτερος βασικός χαρακτήρας είναι ακέραιος αριθμός που προσδιορίζει το συντελεστή μέσης τομής Cm . Ειδικότερα ισχύει η αντιστοιχία (σχ. 6) :

Σχήμα 6 Ο τρίτος βασικός χαρακτήρας είναι το γράμμα Α ή F που συμβολίζει το πρυμναίο ( AFTER ΒΟDΥ)ή το πρωραίο ( FORE BODY) τμήμα του πλοίου αντίστοιχα. Ο δείκτης 0,4,5,8,10 στις μορφές Β είναι ο λόγος σε ποσοστό % της επιφάνειας του βολβού στη πρωραία κάθετο προς την επιφάνεια της μέσης τομής. Ο δείκτης A, B,C, D στις μορφές C υποδηλώνει τη σχετική κλίμακα της πρύμνης ως προς την κατακόρυφη πρύμνη άβακος. (δείκτης D).


103

Οι συνδυασμοί μορφών εισόδου - εξόδου ( πρώρας - πρύμνης ) που μπορούν να γίνουν φαίνονται στους πίνακες Ι, II και III. Στους πίνακες αυτούς για κάθε συνδυασμό πρώρας - πρύμνης δίνονται οι περιοχές του συντελεστή γάστρας CΒ και της διαμήκους θέσεως του κέντρου αντώσεως από τον μέσο νομέα (Ο) σε ποσοστό επί % του μήκους μεταξύ καθέτων (LΒΡ ). Ήδη κατά το πρώτο στάδιο της προμελέτης ενός πλοίου καθορίζονται τα κύρια χαρακτηριστικά του όπως το μήκος LBP , το πλάτος Β, το βύθισμα Τ, το κοίλο D οι συντελεστές γάστρας και η θέση του διαμήκους κέντρου αντώσεως LCB (=ΧB ). Για τη χάραξη των γραμμών του πλοίου με βάση τη συστηματική σειρά FORMDATA απαιτούνται και οι συντελεστές γάστρας για το πρυμναίο και το πρωραίο μισό του πλοίου. Δηλαδή οι συντελεστές CΒΑ και CBF αντίστοιχα, που υπολογίζονται εδώ σαν συνάρτηση του συντελεστή γάστρας του πλοίου ). του διαμήκους κέντρου αντώσεως LCB και του μήκους LΒΡ :

C ΒΑ = CB [0,997 + 3,5 (LCB/LBP)]

CBF= CB [1,003 - 3,5 (LCB/LBP)]


104

Όπως προαναφέρθηκε οι καμπύλες των διαγραμμάτων της σειράς FORMDATA έχουν χαραχθεί με παράμετρο τους συντελεστές γάστρας CBA και CBF [βλέπε (σχ. 7) και (σχ. 12)]. Οι συντεταγμένες των γραμμών δίνονται σε αδιάστατους αριθμούς. Έτσι στο διάγραμμα, οι τεταγμένες ενός σημείου είναι ο λόγος του πραγματικού πλάτους στο υπόψη σημείο προς το πλάτος αναφοράς και η κατηγμένη είναι ο λόγος της πραγματικής κατηγμένης του σημείου προς το βύθισμα αναφοράς. Εάν δεν περιέχονται στα διαγράμματα οι συντελεστές του μέσου νομέα (νομέας 5), τότε αυτές παίρνονται από τις συντεταγμένες της πλησιέστερης εγκάρσιας τομής (4 ή 6) που αντιστοιχούν στο μεγαλύτερο συντελεστή γάστρας που περιλαμβάνει η υπόψη οικογένεια καμπυλών. Στη σειρά FORMDATA προβλέπεται η δυνατότητα παρεμβολής παραλλήλου τμήματος μεταξύ των δύο ακραίων τμημάτων (πρώρα -πρύμνη). Στη περίπτωση αυτή οι συντελεστές μορφής του πλοίου θα μεταβληθούν ανάλογα.


105


106

Πίνακας 2 : Συνδυασμός πρύμνης καταδρομικού και μη βολβοειδούς πλώρης


107

Πίνακας 3 : Συνδυασμοί πρύμνης άβακος και βολβοειδούς μη πλώρης


108

ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ ΒΗΜΑΤΩΝ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1. Έχοντας εκλέξει το συντελεστή γάστρας CB και, πιθανόν, έχοντας εκτιμήσει τη διαμήκη θέση του κέντρου αντώσεως LCB εκλέγουμε από τους πίνακες 1, 2 και 3 το συνδυασμό πρωραίου και πρυμναίου τμήματος για το πλοίο μας.

2. Χρησιμοποιούμε τα αντίστοιχα αδιάστατα διαγράμματα από τη σειρά FORMDATA για το πρωραίο και πρυμναίο τμήμα.Παρακάτω θα περιγραφούν τα βήματα εργασίας πάνω σε ένα από τα δύο τμήματα, έστω το πρυμναίο. Αντίστοιχα γίνεται και με το άλλο τμήμα, το πρωραίο.

3. Στο διάγραμμα φαίνονται η βασική γραμμή ( BASE LINE) και η ίσαλος αναφοράς

(σημειώνεται με το 1.0) που αντιστοιχεί στο βύθισμα αναφοράς. Έτσι καθορίζουμε τη κλίμακα στη κάθετη διεύθυνση του σχεδίου. Αντίστοιχα στην οριζόντια διεύθυνση, στο σχέδιο σημειώνεται η κεντρική γραμμή του πλοίου CL (σημειώνεται με το 0) και η μία πλευρά του πλοίου (σημειώνεται με 1.0). Η απόσταση μεταξύ της κεντρικής γραμμής και της πλευράς του πλοίου αντιστοιχεί στο μισό του πλάτους αναφοράς του πλοίου, οπότε καθορίζεται και η κλίμακα στην οριζόντια διεύθυνση. Για διευκόλυνση της ανάγνωσης του σχεδίου, αυτό διαθέτει και στις δύο διευθύνσεις υποδιαιρέσεις στο 1/10 του βυθίσματος και του ημιπλάτους, αντίστοιχα.

4. Κατασκευάζεται πίνακας με δύο άξονες όπου καταγράφονται οι συντεταγμένες των

σημείων των νομέων στο πραγματικό πλοίο που προκύπτουν πολλαπλασιάζοντας τις τιμές που μετρώνται στο σχέδιο επί τη κλίμακα που καθορίστηκε στο προηγούμενο βήμα 3.

5. Σχεδιάζεται η βασική γραμμή αναφοράς στο σχέδιο διαμηκών τομών που προεκτείνεται

στο σχέδιο εγκαρσίων τομών και η γραμμή συμμετρίας στο σχέδιο ισάλων και στο σχέδιο εγκαρσίων τομών.

6. Στο σχέδιο διαμηκών τομών τοποθετούνται οι σταθμοί και σημειώνονται η

πρωραία και η πρυμναία κάθετος και ο μέσος νομέας. Οι ευθείες αυτές προεκτείνονται και στο σχέδιο ισάλων.

7. Στο ίδιο σχέδιο χαράσσονται οι ίσαλοι που προεκτείνονται στο σχέδιο εγκαρσίων τομών. Επίσης το περίγραμμα της πρώρας και της πρύμνης. 8. Στο σχέδιο εγκαρσίων τομών χαράσσονται οι πλευρές σε απόσταση Β/2 από τη κεντρική γραμμή και οι διαμήκεις τομές (κατακόρυφες ευθείες).

9. Το πλέγμα ευθειών που σχεδιάστηκε στα προηγούμενα βήματα μελανώνεται με σινική μελάνη για να μη σβήνεται κατά τη χάραξη των καμπύλων γραμμών που ακολουθεί.

10. Προσδιορίζεται η κλίμακα σχεδίασης του πλοίου και με βάση τα σημεία που έχουν υπολογιστεί

στο βήμα -4-, σχεδιάζεται το σχέδιο εγκαρσίων τομών (BODY PLAN). 11. Με τα ίδια στοιχεία σχεδιάζονται και οι άλλες δύο όψεις, δηλαδή το σχέδιο ισάλων (HALF

BRREATH PLAN) και το σχέδιο διαμήκων τομών (SHEER P[LAN). Η μεταφορά των διαστάσεων από το σχέδιο εγκαρσίων τομών διευκολύνεται με τη χρήση ταινιών από χαρτί διότι μπορεί να μην υπάρχει η δυνατότητα να μετρηθεί ακριβώς το ευθύγραμμο τμήμα με το κλιμακόμετρο.


109

ΕΛΕΓΧΟΣ ΟΜΑΛΟΤΗΤΑΣ ΝΑΥΠΗΓΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ-ΕΞΟΜΑΛΥΝΣΗ Η γάστρα του πλοίου είναι μια ομαλή επιφάνεια, οπότε και η τομή της με οποιοδήποτε επίπεδο θα είναι μια ομαλή καμπύλη και οι προβολές της στα τρία βασικά επίπεδα θα είναι ομαλές. Περιγραφικά μια καμπύλη είναι ομαλή όταν δεν έχει απότομες μεταβολές στη κλίση και τη καμπυλότητα της. Επιπλέον θα πρέπει να υπάρχει απόλυτη αντιστοιχία και στις τρεις όψεις, των συντεταγμένων των κοινών τους σημείων. Κατά την αρχική χάραξη των ναυπηγικών γραμμών ενός πλοίου, απαιτούνται συνήθως διορθώσεις για να επιτευχθούν τα επιθυμητά γεωμετρικά χαρακτηριστικά της γεωμετρίας της γάστρας. Οι διορθώσεις αυτές συνίστανται στην αυξομείωση των βασικών διαστάσεων του πλοίου ή και στη μεταβολή της μορφής των εγκαρσίων τομών. Το ίδιο συμβαίνει και κατά τη χρήση των μεθοδικών σειρών. Στη περίπτωση αυτή κατά την ανάγνωση και μεταφορά των σημείων των νομέων υπεισέρχονται σφάλματα ανάγνωσης, εάν ληφθεί υπόψη και η κλίμακα των σχεδίων της σειράς FORMDATA. Όλα τα παραπάνω έχουν σαν συνέπεια την έλλειψη ομαλότητας των καμπυλών που χαράσσονται. Στη περίπτωση αυτή ακολουθείται μια διαδικασία που καλείται «εξομάλυνση» (SMOOTHING). Η διαδικασία αυτή συνίσταται στη διόρθωση (μετακίνηση) των σημείων εκείνων από τα οποία δεν μπορεί να περάσει ομαλή καμπύλη. Η διόρθωση αυτή πρέπει αν γίνεται και στις τρεις όψεις που σχεδιάζονται. Στη διαδικασία αυτή χρήσιμη είναι η χάραξη μιας κυρίας διαγώνιας τομής (BILGE DIAGONAL) στο σχέδιο εγκαρσίων τομών που περνά από τη γραμμή συμμετρίας της ισάλου σχεδίασης και τη τομή του βασικού επιπέδου αναφοράς με το επίπεδο της πλευράς του πλοίου. Εφόσον επιβάλλεται από τη γεωμετρία του πλοίου, χαράσσονται και άλλες διαγώνιες πάνω και κάτω από τη κύρια, έτσι ώστε να γίνει πιο εκτεταμένος έλεγχος της ομαλότητας των γραμμών. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Συμπερασματικά μπορεί να ειπωθεί ότι από τις προαναφερόμενες μεθόδους, η μέθοδος όπου χρησιμοποιούνται τα χαρακτηριστικά διαγράμματα (ουσιαστικά η χρήση των συστηματικών σειρών) προσφέρει μεγαλύτερη ελευθερία μετατροπής της γάστρας – μοντέλο, διατηρώντας μόνο τη μορφή και τον συντελεστή της μέσης (ή μέγιστης) τομής. Πράγματι, η μέθοδος μετατροπής του σχεδίου ναυπηγικών γραμμών με αναλογία, όπως και η μέθοδος κύλισης των νομέων, μπορούν να θεωρηθούν ειδικές περιπτώσεις της μεθόδου χρήσης των χαρακτηριστικών διαγραμμάτων.


110

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Στο παρόν παράρτημα δίδονται οι αριθμητικές τιμές που λαμβάνουν οι λόγοι των κυρίων διαστάσεων του πλοίου και των συντελεστών σχήματος. Οι τιμές αυτές είναι διαφορετικές για κάθε τύπο πλοίου : είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο όρος ‘’αργό ΄΄, ΄΄γρήγορο΄΄ αποδίδεται στο πλοίο όχι σε σχέση με την απόλυτη ταχύτητα που αυτό αναπτύσσει, αλλά σε σχέση με την ταχύτητα ως προς το μήκος του, μέσω ενός συντελεστή που ονομάζεται αριθμός του Froude, ένας συντελεστής αδιάστατος που ορίζεται από την παρακάτω σχέση :

VFrg L

=⋅

όπου : V = ταχύτητα του πλοίου (m / sec) g = επιτάχυνση βαρύτητας(m / sec2) L = μήκος του πλοίου (m) Ένα πλοίο ονομάζεται : αργό, …………………όταν : Fr < 0,20 μεσαίας ταχύτητας,… όταν : 0,20 < Fr < 0,35 γρήγορο,…………….. όταν : Fr > 0,35 Παράδειγμα : ένα φορτηγό πλοίο μήκους 300 μέτρων είναι αργό όταν αναπτύσσει ταχύτητα 16 κόμβων (δηλαδή 8,23 m / sec, δεδομένου ότι 1 κόμβος = 1 ναυτικό μίλι / ώρα = 1852 m / h = 0,5144 m / sec) διότι Fr = 0,152, ενώ ένα αλιευτικό μήκους 20 μέτρων είναι γρήγορο αναπτύσσοντας ταχύτητα 12 κόμβων διότι Fr = 0,441. Οι αριθμητικές τιμές που παρουσιάζονται είναι υπολογισμένες με το μήκος μεταξύ καθέτων, βύθισμα έμφορτο, κοίλο στο κύριο κατάστρωμα (κατάστρωμα στεγανών φρακτών). BC XC WLC L / B B / d 1000 C∇⋅ D / d Μεγάλα αργά πλοία 0,78 -0,85 0,99≥ 0,85 – 0,95 5,5 – 7,0 2,2 – 3,0 7,0 – 8,5 1,2 – 1,4

Φορτηγά αργά & μεσαίας ταχύτητας

0,72 – 0,78 0,98 – 0,99 0,75 – 0,85 5,5 – 7,0 2,2 – 3,0 6,0 – 7,0 1,4 – 1,6

Φορτηγά μεσαίας ταχύτητας & γρήγορα

0,65 – 0,72 0,96 – 0,98 0,70 – 0,80 6,0 – 7,5 2,4 – 3,5 5,0 – 6,5 1,4 – 1,7

Φορτηγά πολύ γρήγορα 0,57 – 0,65 0,94 – 0,97 0,70 – 0,75 6,0 – 7,5 2,4 – 3,5 4,5 – 6,0 1,5 – 1,9 Πλοία ακτοπλοΐας 0,68 – 0,75 0,98 – 0,99 0,75 – 0,82 5,0 – 7,0 2,2 – 3,0 6,0 – 7,5 1,2 – 1,4 Επιβατηγά 0,55 – 0,65 0,93 – 0,97 0,65 – 0,80 6,0 – 8,0 2,5 – 3,5 2,5 – 5,0 1,6 – 2,0 Φέριμποτ 0,55 – 0,62 0,92 – 0,97 0,70 – 0,80 5,5 – 7,5 3,0 – 4,0 3,5 – 5,5 1,1 – 1,5 Μεγάλα αλιευτικά 0,50 – 0,62 0,70 – 0,90 0,65 – 0,80 4,5 – 6,0 2,0 – 3,0 7,0 – 10,0 1,2 – 1,5 Μικρά αλιευτικά 0,40 – 0,55 0,65 – 0,85 0,65 – 0,80 3,0 – 5,0 2,0 – 3,0 9,0 – 14,0 1,2 – 1,5 Μεγάλα και μεσαίου μεγέθους πολεμικά πλοία

0,50 – 0,60 0,84 – 0,95 0,65 – 0,78 7,0 – 9,5 3,0 – 4,5 1,5 – 2,5 1,5 – 2,0

Μικρά πολεμικά πλοία 0,40 – 0,52 0,70 – 0,85 0,60 – 0,75 5,0 – 8,0 3,5 – 4,5 2,0 – 3,5 1,7 – 2,2 Μικρά πλοία πολύ γρήγορα

0,35 – 0,55 0,60 – 0,75 0,60 – 0,80 3,0 – 7,0 3,0 – 4,5 3,0 – 8,0 1,8 – 2,2


111

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ

Γενικά:

Συχνά στους ναυπηγικούς υπολογισμούς παρουσιάζεται η ανάγκη της εύρεσης του εμβαδού μιας επιφάνειας (νομέα, παρισάλου κ.τ.λ ).Δεδομένου όμως ότι οι ναυπηγικές γραμμές του σκάφους, οι οποίες περικλείουν τις παραπάνω επιφάνειες, δεν εκφράζονται πάντοτε «μαθηματικά» δηλαδή δεν έχουν γνωστή μαθηματική εξίσωση, το εμβαδόν τους, δεν είναι δυνατόν να ευρεθεί με την εφαρμογή μαθηματικών τύπων όπως π.χ στην περίπτωση εύρεσης του εμβαδού του κύκλου κ.τ.λ. Στις περιπτώσεις αυτές χρησιμοποιούνται διάφοροι γραφικό-υπολογιστικές μέθοδοι οι οποίες δίνουν με ικανοποιητική προσέγγιση την τιμή του εμβαδού κάποιας επιφάνειας. Μερικές από αυτές αναφέρονται παρακάτω:

1.Γαλλική μέθοδος ή μέθοδος του BEZOUT ή των τραπεζίων:

Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο γίνεται παραδεκτό ότι, οι καμπύλες γραμμές μεταξύ δύο διαδοχικών τεταγμένων είναι ευθύγραμμα τμήματα. Σχ.1

Έστω ότι πρόκειται να υπολογίσουμε το εμβαδόν του σχήματος (1) ΑΒΓΔ , το οποίο περικλείεται από το ευθύγραμμο τμήμα ΓΔ το οποίο ονομάζεται βάση, τις καθέτους προς αυτό ΑΔ και ΒΓ οι οποίες ονομάζονται τεταγμένες και από την καμπύλη επί της οποίας βρίσκονται τα σημεία Α , Α 1 , Α 2 , Α 3 ,Α 4 …Α n-3 ,Α n-2 , Α n-1 και Β.

Διαιρούμε το ευθύγραμμο τμήμα ΓΔ σε n ίσα τμήματα .Επί των σημείων υποδιαίρεσης του ΓΔ 0,1,2,3,4…n-3, n-2, n-1 και n ,χαράσσονται οι αντίστοιχες τεταγμένες Υ0,Υ1,Υ2,Υ3,Υ4…Υn-3, Yn-2 , Υn-1,Yn .

Θεωρώντας ότι τα τόξα ΑΑ 1 , Α 1Α 2 …Α n-1B συμπίπτουν με τα ευθύγραμμα τμήματα ΑΑ1, Α1Α2 …Αn-1 B, δημιουργείται ένας αριθμός τραπεζοειδών σχημάτων, των οποίων υπολογίζουμε τις επιφάνειες κατά τα γνωστά δηλαδή :


112

Ε1=α(Υ0+Υ1)/2 ,Ε2=α(Υ1+Υ2)/2 ,Ε3=α(Υ2+Υ3)/2 ,Ε4=α(Υ3+Υ4)/2 , … , F3=α(Yn-3+Yn-2)/2 F2=α(Yn-2 +Y n-1)/2 ,F1=α(Y n-1 +Y n)/2

Προσθέτοντας τα εμβαδά των τραπεζίων αυτών έχουμε:

(ΑΒΓΔ)=Ε1+Ε2+Ε3+Ε4+…+F3+F2+F1= =α (Υ0+Υ1)/2 + α(Y1+Y2)/2 + α(Υ2+Y3)/2+ α(Υ3+Υ4)/2 +α(Υ4+…)/2+

+α(…+Υn-3)/2+α(Yn-3+Yn-2)/2+α(Yn-2+Yn-1)/2+α(Yn-1+Yn)/2 =>(ΑΒΓΔ)=α/2[Υ0+Υ1+Υ1+Υ2+Υ2+Υ3+Υ3+Υ4+Υ4+..+Υn-3+Yn-3+Yn-2+Yn-2+Yn-1+Yn-1+Yn] =>(ΑΒΓΔ)=α [1/2(Υ0+2Υ1+2Υ3+2Υ4+2Υ n-3 +2Y n-2 +2Y n-1 +Yn)]

=>(AΒΓΔ)=α [Υ0/2+2Υ1/2+2Υ2/2+2Υ3/2+2Υ4/2+2Υn-3/2+2Yn-2/2+2Yn-1/2+Yn/2]

=>(AΒΓΔ)=α[Υ0/2+Υ1+Υ2+Υ3+Υ4+Υn-3+Yn-2+ Yn-1+Yn/2]

=>(ΑΒΓΔ)=α [1/2(Υ0+Υn) +Y1+Y2+Y3+Y4+Yn-3+Yn-2+Υn-1]

Σύμφωνα με τον ορισμό του κανόνα ,λαμβάνεται το πρώτο και το τελευταίο πλάτος κατά το ήμισυ,

τα δε ενδιάμεσα στο ακέραιο και το συνολικό άθροισμα πολλαπλασιάζεται επί την απόσταση α.

Εφαρμογή 1.

Η εγκάρσια φρακτή ενός σκάφους έχει ολικό ύψος 15m, τα δε ημιπλάτη της μετρηθέντα από πάνω προς τα κάτω σε απόσταση 2,5m μεταξύ τους είναι 5,81m , 5,55 m , 5,25m , 4,75m , 4,06m , 3m , 0,62m .Ποιο είναι το εμβαδόν της εγκάρσιας φρακτής;


113

ΛΥΣΗ

Δεδομένου ότι η φρακτή είναι συμμετρική ως προς τη CENTER LINE έχω:

Ε=2α [Υ6/2 +Υ5+Υ4+Υ3+Υ2+Υ1+Υ0/2] =>

Ε=2*2,5[5,81/2+5,55+5,25+4,75+4,06+3+0,62/2] =>

Ε=5*25,825=>

Ε=129,125m 2

Ο κανόνας του τραπεζοειδούς ισχύει για οσοδήποτε αριθμό ισοδιαιρέσεων και ανεξάρτητα του άρτιου ή περιττού αριθμού αυτών. Η ακρίβεια είναι τόσο μεγαλύτερη όσο μικρότερη είναι η ισαπόσταση των τεταγμένων καθώς επίσης και όσο πιο ελαφρά είναι η καμπύλη που ενώνει τις τεταγμένες. Το εμβαδόν είναι κατά κανόνα πάντοτε μικρότερο του πραγματικού ,αφού ο τύπος του τραπεζίου θεωρεί σαν ευθεία το τμήμα μεταξύ δύο τεταγμένων της κυρτής καμπύλης.

ΠΡΩΤΟΣ ΚΑΝΟΝΑΣ ΤΟΥ ΣΙΜΨΩΝΑ Ή ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΡΑΒΟΛΩΝ

Σύμφωνα με αυτόν τον κανόνα, το μήκος της επιφάνειας διαιρείται σε άρτιο (ζυγό) αριθμό ίσων μερών ώστε να προκύπτει περιττός (μονός) αριθμός για τα ημιπλάτη ή πλάτη ή τις τεταγμένες.

Ο 1ος.κανόνας του Σίμψωνα προϋποθέτει ότι το τμήμα που βρίσκεται μεταξύ δύο τεταγμένων και της καμπύλης που ορίζει το σχήμα ,είναι μια παραβολή δευτέρου βαθμού, της οποίας ως γνωστών το εμβαδόν είναι ίσο με τα 2/3 του περιγεγραμμένου σ΄αυτήν ορθογωνίου.Σχ.2


114

Έστω ότι θέλουμε να υπολογίσουμε το εμβαδόν της επιφάνειας ΑΝΖΕΑ του σχήματος 2.Θεωρούμε

ότι η ΑΝΖΕΑ διαιρείται σε δύο τμήματα στο F1=ΑΝΚΘΓΒΑ και στο F2 =ΓΘΗΖΕΔΓ. Η επιφάνεια

F1 αποτελείται από το τραπέζιο ΑΝΘΓ του οποίου το εμβαδόν είναι :

f1=2 α [(Y1+Y3)/2] και από το παραβολοειδές τμήμα ΝΚΘΛΝ του οποίου το εμβαδόν είναι τα 2/3 του εμβαδού f2 του περιγεγραμμένου παραλληλόγραμμου ΝΜΙΘ που έχει ύψος h=ΚΛ, ή h= Y2-[(Y1+Y3)/2] (1).

Απόδειξη της σχέσης 1

Από το σχήμα 2 είναι :

(1) h=ΑΜ-Y1

(2) h=ΒΚ-Y2

(3) h=ΓΙ-Y3

Από (1),(2),(3)⇒h=ΑΜ-Y1=ΒΚ-Y2=ΓΙ-Y3

Από τις σχέσεις (1),(2)⇒ ΑΜ-Y1=ΒΚ-Y2=h⇒ Y2-Y1=ΒΚ-ΑΜ=h (4)

Από τις σχέσείς (2),(3)⇒ ΒΚ-Y2=ΓΙ-Y3=h =>Y2-Y3 =ΓΙ-ΒΚ=h (5)

Από τις σχέσεις (4),(5) Y2- Y1 =h (i) , Y2-Y3=h (ii)

(i)+(ii)=>Y2+Y2-Y1-Y3=2h =>2Y2-Y1-Y3=2h => h=(2Y2/2)-[(Y1-Y3)/2]=>h=Y2-[(Y1 –Y3)/2]

To εμβαδόν του παραβολοειδούς σχήματος f2 θα είναι:

f2=2/3*2α h=4α/3 [Y2-(Y1+Y3)/2]

Το εμβαδόν F1=f1+f2 άρα

F1 = f1+f2 = 2α [(Y1+Y3)/2] + 4α/3 [Υ2-(Υ1+Υ3)/2] =

= 2α [(Y1+Y3)/2] + [4α/3(Y2)]-[4α/3 (Y1+Y3)/2]=

= [(Y1+Y3)/2] [2α-4α/3] +4α/3 (Y2) =

= [(Y1+Y3)/2] [(6α - 4α)/3] + 4α/3(Y2)=

= [(Y1+Y3)/2] (2α/3) + 4α/3(Y2) = [(Y1+Y3)/2] (2α/3) + (2α/3) (Y2) + (2α/3) (Y2)=

= α/3[[2(Y1+Y3)/2] + 2Y2 +2Y2]= α/3[Y1+Y3+4Y2]= α /3[Y1+4Y2+Y3]


115

Με την ίδια μέθοδο υπολογίζουμε και το εμβαδόν F2=ΓΘΗΖΕΔΓ=α/3 [Y3+4Y4+Y5]

και επομένως το εμβαδόν F είναι : F=F1+F2= [α/3 (Y1+4Y2+Y3)]+[α/3(Y3+4Y4+Y5)]=

=α/3[Y1+4Y2+Y3+Y3+4Y4+Y5]=α/3[Y1+4Y2+2Y3+4Y4+Y5]

Ο 1ος κανόνας του Σίμψωνα δίνει τα ακριβέστερα δυνατά αποτελέσματα και έχει ως εκ τούτου ευρύτατη εφαρμογή στους ναυπηγικούς υπολογισμούς.

Για την εφαρμογή του 1ου κανόνα του Σίμψωνα δεν έχει σημασία εάν η καμπύλη είναι κυρτή (προς τα έξω) ή κοίλη (προς τα μέσα) αρκεί μόνο το τμήμα που βρίσκεται μεταξύ δυο τεταγμένων αυτής να είναι κυρτό ή κοίλο και όχι να ακολουθεί εναλλασσόμενη πορεία οπότε παύει να ισχύει η εκδοχή ότι η καμπύλη είναι τμήμα μιας παραβολής δευτέρου βαθμού.

Μερικές φορές στα απότομα καμπυλούμενα τμήματα , όπως τα άκρα των ίσαλων και των νομέων, συνιστάται για μεγαλύτερη ακρίβεια να χαράσσονται και ενδιάμεσες τεταγμένες σε ισαποστάσεις. Σ΄αυτήν την περίπτωση χρειάζεται προσοχή στον υπολογισμό των συντελεστών.

2ος τρόπος απόδειξης των συντελεστών του κανόνα του Σίμψωνα

Για y=x2

α) ∫2

0

X

X

y(x) dx = ∫2

0

X

X

x 2 dx = [x3/3] 20

xx = [(x 2)3/3] –[03/3] = (x2)3/3 (1)

β) x1/3 (Y0+4Y1+Y2) = 1/3 x1 [4(x1)2 + (x2)2]

θέτω x1 = x2/2

1/3 x2/2 [ 4(x2/2)2 +x22]=x2/6 [4 (x2

2/4) + x22] = x2 /6 (x2

2 +x22 ) = x2/6 2x2

2 =x23/3 (2)

άρα απο τις (1) και (2) προκύπτει:


116

∫2

0

X

X

y(x) dx = 1/3 x 1(Y0 + 4Y1 Y2 )

Εφαρμογή 2. Να βρεθεί το εμβαδόν της εγκάρσιας φρακτής της εφαρμογής 1 , κάνοντας χρήση του 1ου κανόνα του Σίμψωνα .

Α/Α Ημιπλάτος Συντ. Σιμψ. Γινόμενο 1 0,62 1 0,62 2 3 4 12,00 3 4,06 2 8,12 4 4,75 4 19,00 5 5,25 2 10,50 6 5,55 4 22,20 7 5,81 1 5,81

Άθροισμα γινομένου (Σ1) 78,25

Ισαπόσταση = 2,5m Επιφάνεια φρακτής κατά το ήμισυ:Ε=1/3 x 2,5 x 78,25 = 65,21 m2

Επιφάνεια ολόκληρης της φρακτής = 2 x 65,21=130,42 m2

Εφαρμογή 3

Να βρεθεί το εμβαδόν της ισάλου επιφανείας Νο 4 του σχεδίου μελέτης της οποίας τα πλάτη , των υποδιαιρέσεων του πρυμναίου τμήματος , των θ. νομέων και των υποδιαιρέσεων του πρωραίου τμήματος είναι :

Πλάτη υποδιαιρέσεων πρυμναίου τμήματος (Δ=0m , Γ = 6,1824m, Β=9,0804m , A=11,109m).

Πλάτη θ νομέων ( 1= 12,529m , 2= 14,555m , 3= 14,49m , 4= 14,149m 5=14,49m , 6=14,49m , 7=14,49m , 8= 14,388m , 9= 11,553 m ).

Πλάτη υποδιαιρέσεων πρωραίου τμήματος (Κ=8,887m , Λ=5,119m , Μ=0m).

Ισαπόσταση υποδιαιρέσεων πρυμναίου τμήματος =3,64m

Ισαπόσταση θ. νομέων (h) = 10 m .

Ισαπόσταση υποδιαιρέσεων πρωραίου τμήματος =3,57m.


117

ΛΥΣΗ

Διαιρούμε το όλον εμβαδόν σε τρία τμήματα από τον FR.Δ έως τον FR .1 ,από τον FR.1 έως τον FR.9 και από τονFR.9 έως τον FR.Μ

Επομένως έχουμε :

E1=1/3 h1 [(Δ) +4(Γ) + 2(Β) + 4 (Α) + (1)]

Ε2 = 1/3 h[(1)+ 4 (2) + 2(3) +…+ 4(8) + (9) ] (1)

Ε3=3/8 h2 [ (9)+ 3(Κ)+3(Λ) +(Μ)]

h1 ΠΜ = 3, 29 x 1,105 = 3,64m

h = 9, 05 x 1,105 = 10m

h2 ΠΡ = 3, 23 x 1,105 = 3,57m

h1/h = 3,64 / 10 ⇒h1 = 0,364h

h2/h = 3,57 /10⇒h2 = 0,357h

Σημείωση

Η διάσταση 9,05 είναι η ισαπόσταση των θεωρητικών νομέων του σχεδίου βάσης .

Το 1,105 είναι ο συντελεστής μετατροπής της κλίμακας μηκών που προέκυψε από :

Μ/Σ= [ισαπόσταση θ. νομέων του υπό μελέτη σκάφους] / [ισαπόσταση θ. νομέων σχεδίου βάσης] = 10/9,05 = 1,105.

Επομένως οι τύποι (1) γίνονται :

Ε1= 1/3 x 0,364 h x [(Δ) + 4 (Γ) + 2 (Β) + 4(Α) + 1 ]

Ε2= 1/3x h x [(1) + 4(2) + 2(3) + …+4(8) + (9)] (2)

Ε3 =3/8 x 0,357 h x [(9) + 3(Κ) + 3(Λ) + (Μ)]


118

Επειδή : 3/8 x 0,357 h = 9/8 x 0,357 x h/3= 0,402 h/3

Άρα οι τύποι (2) γίνονται :

Ε1 =1/3 x h x [0,364 ( Δ ) +1,456 (Γ) + 0,728(Β) + 1,456(Α) +0,364(1)]

Ε2 = 1/3 x h x [ (1) + 4(2) +2(3) +…+4(8) +(9)]

Ε3 = 1/3 x h x [0,402(9) +1,206(Κ) + 1,206(Λ) + 0,402(Μ)]

Από τους παραπάνω τύπους βγαίνουν οι συντελεστές για κάθε τεταγμένη της ισάλου.

Σημείωση

¡) Τα πλάτη των υποδιαιρέσεων του πρυμναίου τμήματος (Δ, Γ, Β και Α) καθώς επίσης και τα πλάτη των υποδιαιρέσεων του πρωραίου τμήματος ( Κ, Λ και Μ), υπολογίστηκαν μετά τη διαίρεση της ισάλου Νο 4 στα τρία τμήματα , από τον FRΔ έως τον FR1 , από τον FR 1 έως τον FR 9 και από τον FR 9 έως τοFRΜ.

¡¡) Οι αριθμοί που βρίσκονται μέσα στις παρενθέσεις συμβολίζουν την τιμή της κάθε τεταγμένης.


119


120

Α/Α ΠΛΑΤΟΣ ΝΟΜΕΑ Συντ.

Κλίμακας ΠΛΑΤΟΣ ΝΟΜΕΑ ΣΧΕΣΙΟΥ ΣΥΝΤ. ΓΙΝΟΜΕΝΑ

Σχ. Βάσης πλατών ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΥΜΨ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ

Δ 0 0,966 0 0,364 0 Γ 6,4 0,966 6,1824 1,456 9,002 Β 9,4 0,966 9,0804 0,728 6,611 Α 11,5 0,966 11,109 1,456 16,175 1 12,97 0,966 12,529 1,364 17,09 2 14964 0,966 14,455 4 57,821 3 15 0,966 14,49 2 28,98 4 15 0,966 14,49 4 57,96 5 15 0,966 14,49 2 28,98 6 15 0,966 14,49 4 57,96 7 15 0,966 14,49 2 28,98 8 14,894 0,966 14,388 4 57,55 9 11960 0,966 11,553 1,402 16,1977 Κ 91997 0,966 8,887 1,206 10,718 Λ 52991 0,966 5,119 1,206 6,1745 Μ 0 0,966 0 0,402 0 Σ1= 400,198

h=10m

E = 31 x h x Σ1 =

31 x 10 x 400,198 =>

E =1333,9927m2


121

ΔΕΥΤΕΡΟΣ ΚΑΝΟΝΑΣ ΤΟΥ ΣΙΜΨΩΝΑ ή των 3/8

Σύμφωνα με τον δεύτερο κανόνα του Σίμψωνα η επιφάνεια διαιρείται συνολικά σε τμήματα πολλαπλάσια του 3 (σχήμα 3). Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται , κυρίως , στην περίπτωση , κατά την οποία η επιφάνεια διαιρείται σε τρία ίσα μέρη ή πολλαπλάσια του 3 τότε θα έχουμε : 3/8α (Υ0+ 3Υ1 + 3Υ2+ Υ3) Η σχέση αυτή ισχύει με την προϋπόθεση ότι η ορίζουσα καμπύλη είναι μια παραβολή τρίτου βαθμού. Εφαρμογή : 4

Σχήμα 3

Α/Α Τιμή(m) Συντελ. Γινόμενο

Τεταγμένης Σίμψωνα Εμβαδού

1 4 1 4 2 3,5 3 10,5 3 3 3 9 4 2,5 1 2,5

Σ1= 26 Ε=3 α (Υ1+3Υ2+3Υ3+Υ4) => 3 . 1,5 . 26 => Ε=14,625 m2

8 8


122

Όταν έχουμε διαιρεμένη τη βάση σε πολλαπλάσια του 3 π.χ. 9 ίσα μέρη τότε οι

συντελεστές του δεύτερου κανόνα του Σίμψωνα γίνονται : 1 3 3 1 1 3 3 1 1 3 3 1 Συνεπώς Ε= 3 . α. (Υ1+3Υ2+3Υ3+2Υ4+3Υ5+3Υ6+2Υ7+3Υ8+3Υ9+Υ10) 8

ΤΡΙΤΟΣ ΚΑΝΟΝΑΣ ΤΟΥ ΣΙΜΨΩΝΑ

Ο τρίτος κανόνας του Σίμψωνα μας δίνει την δυνατότητα να βρούμε κατά προσέγγιση

το εμβαδόν της επιφανείας , με την διαίρεση της σε δυο ίσα μέρη (σχ.4)

Ο τρίτος κανόνας χρησιμοποιείται συνήθως για την εύκολη και ταχεία εύρεση του αποτελέσματος, όταν δεν ενδιαφερόμαστε για απόλυτη ακρίβεια. α (5Υ 0 +8Υ1-Υ2) «τρίτος κανόνας του Σίμψωνα» 12

Σχήμα 4


123

Εφαρμογή : 5 Η απόσταση α του σχ. 4 είναι ίση με 4,5 m και Υ0=2,00m Υ1=2,5m και Υ2=2,4m. Ζητείται το Εμβαδό του ΑΒΓΔΕΖΑ,

• Ε1 (ΑΒΓΖA)

Α/Α Τιμή Συντελ.

τεταγμένης Συμψ.

1 2 5 10 2 2,5 8 20 3 2,4 -1 -2,4

Σ1= 27,6

Ε= α . 121 (5Υ0 +8Υ1-Υ2) => Ε=

125.4 . 27,6=10,35 m2

• Ε2 =(ΓΔΕΖΓ)



1 2,4 5 12 2 2,5 8 20 3 2 -1 -2

Σ1= 30 Ε2= α Σ1= 4,5 .30 =11,25 m2

12 12 Άρα Ε(ΑΒΓΔΕΖΑ)= Ε1+Ε2=10,35+11,25=21,6 m2

Εφαρμογή 1ου Κανόνα



1 2 1 2 2 2,5 4 10 3 2,4 1 2,4

Σ1= 14,4

Ε=31 *h*Σ1=

31 *4,5*14,4=21,6m 2


124

ΚΕΝΤΡΟ ΒΑΡΟΥΣ ΚΑΙ ΡΟΠΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ

Η απόσταση του κέντρου βάρους (center of Flotation) μιας επιφανείας από ένα ορισμένο άξονα βρίσκεται εάν διαιρεθεί η στατική ροπή (Μσ) της επιφανείας ως προς τον άξονα τούτο δια του εμβαδού της επιφάνειας (F).

Ως στατική ροπή της επιφάνειας , ως προς ένα άξονα , ορίζεται , το άθροισμα των γινομένων όλων των μερών που αποτελούν την επιφάνεια , επί την απόσταση του από τον άξονα τούτο.

Σχήμα 5

Εάν η επιφάνεια του Σχ.5 θεωρηθεί ότι διαιρείται σε πολλά απειροελάχιστα τμήματα f και η απόσταση κάθε ενός από αυτά από το y1 που διέρχεται ο κατακόρυφος άξονας ΑΑ΄ είναι x η στατική ροπή της επιφάνειας ως προς αυτόν τον άξονα θα ισούται με το άθροισμα όλων των ƒ.x γινομένων .Και συνεπώς η απόσταση ξ ή Lcf του κέντρου βάρους της επιφάνειας αυτής από τον άξονα θα είναι :

ξ = Στατική ροπή = Άθροισμα των ƒx γινομένων = Μσ (m)

Εμβαδόν Άθροισμα των ƒ F

Και Μσ = F.ξ (m3)

Με όμοιο τρόπο σχηματίζεται και η στατική ροπή ως προς τον οριζόντιο άξοναY1-Y7 και βρίσκεται η αντίστοιχη απόσταση n του κέντρου βάρους της επιφάνειας από τον άξονα τούτον.


125

Είναι προφανές ότι η στατική ροπή Μσ μιας επιφανείας ως προς τους άξονες (κάθετο και οριζόντιο), οι οποίοι διέρχονται από το κέντρο του βάρους της επιφάνειας θα είναι μηδενική , αφού οι αποστάσεις ξ και n είναι τότε μηδενικές .

Άλωστε γνωρίσαμε από την Μηχανική ότι το κέντρο βάρους μιας επιφάνειας είναι το σημείο τομής των αξόνων ως προς τους οποίους η στατική ροπή (Μσ) είναι μηδέν.

Με βάση την παραπάνω αρχή υπολογίζεται η θέση του κέντρου βάρους των διαφόρων επιφανειών και ορίζεται η θέση αυτού ανάλογα με τις κύριες διαστάσεις στα γεωμετρικά κανονικά σχήματα. Βλέπε σχετικό πίνακα 1.

Η στατική ροπή βρίσκει εφαρμογή σε κάθε είδος που βρίσκεται στο χώρο , όπως οι επιφάνειες , οι όγκοι, οι μάζες κ.τ.λ., γιατί μπορούμε να φανταστούμε , ότι αυτές αποτελούνται από ένα σύνολο μικρών τμημάτων κάθε ένα από τα οποία αντιπροσωπεύεται από ένα διάνυσμα παράλληλο προς το επίπεδο ή τον άξονα αναφοράς των ροπών .

Σχήμα 6

Έτσι π.χ. το κέντρο βάρους ξ του σχήματος 6 του ορθογωνίου ΑΒΓΔ ( του οποίου το εμβαδόν ως γνωστό ισούται με το γινόμενο των πλευρών του δηλ. α .β ) έχει συντεταγμένες α/2 και β/2 επί των αξόνων χ και Υ αντίστοιχα . Αυτό με την βοήθεια της θεωρίας των ροπών αποδεικνύεται ως εξής : Η ροπή της επιφάνειας ΑΒΓΔ ως προς τον άξονα χ είναι ίση με το γινόμενο του εμβαδού της επιφάνειας , επί την απόσταση ξ από τον άξονα χ δηλαδή α . β. β/2 = ½ αβ2 .


126

Επίσης η ροπή της επιφάνειας ΑΒΓΔ ως προς τον άξονα Υ

είναι α . β . α/2 =1/2 α2β . Επομένως για να βρούμε τις συντεταγμένες (επί δύο αξόνων ) του κέντρου βάρους μιας επιφάνειας , αρκεί να διαιρέσουμε την ροπή της επιφάνειας (ως προς τους δύο άξονες) δια του εμβαδού της επιφάνειας αυτής. Έτσι για το ΑΒΓΔ του σχήματος 6 θα είναι : X = ½ α β2

= ½ β α .β και Υ =½ α2β = ½ α

α .β

Για τα μη κανονικά σχήματα , όπως οι ίσαλοι και οι νομείς του σκάφους , ο καθορισμός του κέντρου βάρους γίνεται αναλυτικά. Δηλαδή με τον υπολογισμό της στατικής ροπής και διαίρεσης αυτής δια του εμβαδού . Βάση για αυτό τον υπολογισμό με χρησιμοποίηση του κανόνα του Σίμψωνα, παρέχει η προϋπόθεση ότι τα απειροελάχιστα τμήματα όπου διαιρέθηκε η επιφάνεια του σχήματος 5, θεωρούνται συγκεντρωμένα στις τεταγμένες (Υ1 έως Υ7 κ.λ.π.) , οι οποίες βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους, οπότε και η απόσταση των χ από τον κάθετο άξονα είναι κάθε φορά πολλαπλάσιο της ισαπόστασης Δ.


127

Εφαρμογή : 6

Να βρεθεί η απόσταση του κέντρου βάρους της ισάλου επιφάνειας WL 4 του σχεδίου μελέτης ως προς άξονα διερχόμενου από του μέσου νομέα της οποίας τα πλάτη των υποδιαιρέσεων του πρυμναίου τμήματος , των Θ. νομέων και των υποδιαιρέσεων του πρωραίου τμήματος , είναι :

Πλάτη υποδιαιρέσεων πρυμναίου τμήματος ( Δ= 0 M , Γ= 6,1824 Μ, Β= 9,0804Μ , Α= 11,109 Μ) Πλάτη Θ. νομέων (1= 12,529Μ , 2=14,455Μ , 3=14,49Μ , 4=14,49Μ , 5= 14,49Μ , 6=14,49Μ , 7=14,49Μ , 8=14,388Μ , 9=11,553Μ ) Πλάτη υποδιαιρέσεων πρωραίου τμήματος ( Κ=8,887Μ , Λ=5,119Μ , και Μ=0Μ ) Ισαπόσταση υποδιαιρέσεων πρυμναίου τμήματος =3,64Μ Ισαπόσταση Θ. νομέων (h) =10 Μ Ισαπόσταση υποδιαιρέσεων πρωραίου τμήματος = 3,57Μ

ΠΛΑΤΟΣ ΝΟΜΕΑ ΣΥΝΤ. ΓΙΝΟΜΕΝΟ ΓΙΑ ΜΟΧΛΟ ΓΙΝΟΜΕΝΑ

Α/Α ΣΧΕΔΙΟΥ ΣΙΜΨ. ΕΜΒΑΔΟ ΒΡΑΧΙΟΝΕΣ ΓΙΑ

ΜΕΛΕΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΡΟΠΗ

Δ 0 0,364 0 -5,456 0 Γ 6,1824 1,456 9,002 -5,092 45,836 Β 9,0804 0,728 6,611 -4,728 31,255 Α 11,109 1,456 16,175 -4,364 70,586 1 12,529 1,364 17,09 -4 68,359 2 14,555 4 57,821 -3 173,462 3 14,49 2 28,98 -2 57,96 4 14,49 4 57,96 -1 57,96 5 14,49 2 28,98 0 -505419 6 14,49 4 57,96 1 57,96 7 14,49 2 28,98 2 57,96 8 14,388 4 57,55 3 172,6512 9 11,553 1,402 16,1977 4 64,771 Κ 8,887 1,206 10,718 4,357 46,698 Λ 5,119 1206 6,1745 4,714 29,107 Μ 0 0,402 0 5,071 0 Σ1= 400,198 429,1468 Σ2= -76,2718


128

Εξαγόμενα: Ε = 1 . h Σ1 = 1 . 10 . 400,198 = 1333,9927 Μ2 3 3 Μσ = h . 1 . h . Σ2 => Μσ = h2 . Σ2 => Μσ = 102 . (-76,2718) => Μσ = - 2542,3933 m3

3 3 3 Lcf = M= -2542, 3933 m3 = -1,90 m E 1333, 9927 m2

Σημείωση :

Ο υπολογισμός της αποστάσεως (ξ ή Lcf ) της θέσεως του κέντρου βάρους υπολογίστηκε σύμφωνα με τον τύπο : ξ= Μ = h2 . Σ2 : h . Σ1 = h . Σ2 όπου για την περίπτωση μας , διά αναγωγής Ε 3 3 Σ1 στο μέσο νομέα το Σ2 είναι η διαφορά των πρωραίων και πρυμναίων αθροισμάτων ( θετική ή αρνητική, στην περίπτωση μας προέκυψε αρνητική) οπότε το κέντρο βάρους ευρίσκεται πρώραθεν ή πρύμνηθεν του μέσου νομέα .

Στην περίπτωση μας το Lcf = -1,90 m δηλαδή βρίσκεται 1,9 m πρύμνηθεν του μέσου νομέα 5.

Για απλούστευση των υπολογισμών του ξ ή Lcf ευρίσκεται : Lcf = h . Σ2

Σ1


129

ΡΟΠΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ

Ροπή αδράνειας μιας επιφάνειας ως προς ένα άξονα , ονομάζεται , το άθροισμα των γινομένων όλων των μερών που την αποτελούν επί το τετράγωνο της αποστάσεως των από τον άξονα τούτου . Σχετικά δηλαδή με το σχήμα 5 , όπου ƒ είναι το απειροελάχιστο τμήμα και χ η απόσταση του από τον άξονα Α-Α , η ροπή αδράνειας της όλης επιφάνειας θα ισούται με το άθροισμα όλων των ƒ. X2 γινομένων (m4 ή cm4 ). Η ροπή αδρανείας είναι ένα λογιστικό μέγεθος , η έννοια του διευκολύνει τους υπολογισμούς , προκειμένου περί κινήσεων περιστροφής επιφανειών και των σωμάτων , και δίνει κατά κάποιον τρόπο μια ιδέα για την αντίσταση , η οποία παρουσιάζεται , λόγω της αδράνειας , κατά την στροφή ή κλίση μιας επιφανείας, δηλαδή κατά μια κίνηση μη ευθύγραμμη . Η ροπή αδράνειας της ισάλου κυρίως επιφανείας ενδιαφέρει την ευστάθεια και με βάση την ροπή αυτή υπολογίζονται οι εγκάρσιες και διαμήκεις μετακεντρικές ακτίνες. Ο υπολογισμός της ροπής αδράνειας μιας επιφανείας γίνεται συνήθως για τους δυο άξονες , δηλαδή τον κάθετο και τον οριζόντιο που διέρχονται από το κέντρο βάρους της επιφάνειας. Έτσι διακρίνεται η διαμήκης ροπή αδράνειας ( J ) ή υπολογισμένη κατά τον εγκάρσιο άξονα και η εγκάρσια ροπή αδρανείας ( J1 ) ή υπολογισμένη κατά του διαμήκη άξονα . Για τον υπολογισμό της ροπής αδράνειας μιας ισάλου επιφανείας χρησιμοποιείται ο πίνακας εφαρμογής του κανόνα του Σίμψωνα .

Για την διαμήκη ροπή αδρανείας αρχικά γίνεται ο υπολογισμός ως προς τον άξονα που διέρχεται από την πρυμναία κάθετο ή από τον μέσο νομέα και κατόπιν γίνεται η αναγωγή ως προς τον άξονα που διέρχεται από το κέντρο βάρους αυτής , σύμφωνα με την αρχή του Σταϊνερ. Σύμφωνα με την αρχή του Σταϊνερ η ροπή αδρανείας μιας επιφάνειας , ως προς οποιοδήποτε δοθέντα άξονα , ισούται με την ροπή αδρανείας της επιφάνειας αυτής ως προς άξονα που διέρχεται από το κέντρο βάρους της επιφάνειας συν το γινόμενο , του εμβαδού της επιφάνειας επί το τετράγωνο της απόστασης του κέντρου βάρους της από τον δοθέντα άξονα , δηλαδή : JL = J0 + Aξ2 ή J0 = JL – Aξ2

όπου: JL = Διαμήκης ροπή αδρανείας ως προς άξονα διερχόμενο σε απόσταση ξ από το κέντρο βάρους της επιφάνειας. J0 = Διαμήκης ροπή αδρανείας ως προς άξονα διερχομένου από το κέντρο βάρους επιφανείας. Α= Εμβαδόν της επιφανείας. ξ= απόσταση του κέντρου βάρους της επιφανείας από έναν ορισμένο άξονα.


130

Εφαρμογή 7 .

(πλήρης υπολογισμός των στοιχείων ισάλου επιφανείας WL4 )

Να υπολογιστούν όλα τα στοιχεία της ισάλου επιφανείας WL4 της εφαρμογής 6 Δηλαδή : 1.Εμβαδόν ισάλου (Α) 2. Κέντρο βάρους (ξ ή Lcf ) 3.Στατική ροπή (Μσ) 4. Διαμήκης ροπή αδρανείας ( JL ) ως προς άξονα διερχόμενο από τον μέσο νομέα . 5. Διαμήκης ροπή αδρανείας (J0) ως προς άξονα διερχόμενο από το κέντρο βάρους. 6. Εγκάρσια ροπή αδρανείας (Jτ) 7.Συντελεστής ισάλου επιφανείας (Cw ) 8. Τόνος ανά εκατοστό βυθίσματος T.P.C. 9.Διαμήκης μετακεντρική ακτίνα ( BML ) 10. Εγκάρσια μετακεντρική ακτίνα ( BMT )


131

Πλήρης υπολογισμός στοιχείων ισάλου επιφανείας (WL4)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Τεταγμένες Συντελεστής Γινόμενα για Μοχλοβραχίονες Γινόμενα για Γινόμενα για Διαμήκη Τεταγμένες στο

κύβο Γινόμενα για εγκάρσια

A/A πλάτη νομέων Σίμψωνα εμβαδό

επιφανείας από μέσο Στατική ροπήροπή αδράνειας JL ως

προς πλάτη νομέων ροπή

αδράνειας JT

WL 4 WL 4 (2x3) νομέα 5 (4x5) μέσο νομέα (5x6) (3x8)

Δ 0 0,364 0 -5,456 0 0 0 0

Γ 6,1824 1,456 9,002 -5,092 45,836 233,397 236,304 344,059

Β 9,0804 0,728 6,611 -4,728 31,255 147,772 748,712 545,062

Α 11,109 1,456 16,175 -4,364 70,586 308,039 1370,96 1996,1178

1 12,529 1,364 17,09 -4 68,359 273,433 1966,75 2682,647

2 14,555 4 57,821 -3 173,462 520,387 3020,455 12081,82

3 14,49 2 28,98 -2 57,96 115,92 3042,322 6084,644

4 14,49 4 57,96 -1 57,96 57,96 3042,322 12169,288

5 14,49 2 28,98 0 -505,419 0 3042,322 6084,644

6 14,49 4 57,96 1 57,96 57,96 3042,322 12169,288

7 14,49 2 28,98 2 57,96 115,92 3042,322 6084,644

8 14,388 4 57,55 3 172,6512 317,954 2978,277 11913,108

9 11,553 1,402 16,1977 4 64,771 259,164 1542,12 2162,052

Κ 8,887 1,206 10,718 4,357 46,698 203,464 701,932 846,529

Λ 5,119 1,206 6,174 4,714 29,107 137,208 134,202 161,8476

Μ 0 0,402 0 5,071 0 0 0 0

Αθροίσματα Σ1=400,198 429,1468 Σ3=2948,58 Σ4=75325,75

Σ2=-76,2718

1. A = 1/3h x Σ1 = 1/3 x 10 x 400,198 = 1333, 9927 m2 2 .ξ= h Σ2= 10(-76,2718) = -1,905 m ή ξ = Μ = - 2542,39 = -1,905m Σ1 400,198 Α 1333,9927

3. JL=h3/3 x Σ3 = 103/3 x 2948,577 = 982,859 m4

4. J0= JL-Aξ2 = 982,859-(1333, 9927x (-1, 9) 2 ) =978043, 29 m2

5. JT =h/9 x Σ4 = 10/9 x 75325, 75 = 83695, 2778 m4

6. Cw = A = 1333, 9927 = 0, 87 L x B 105, 27 x 14, 49

7. T.P.C = A x 1, 025 = 1333,9927 x 1, 025 = 13,67 t/cm 100 100

8. BML= J0 = 978043,29 (m4) =93,52m V 10457,686 (m3)


132

9. BMT =JT = 83695, 2778m4 =8,003m

V 10457,686m3

10.Mσ= h2/3 Σ2 = 102/3(-76,2718) = - 2542,39m3

Σημείωση Οι BML , BMT υπολογίστηκαν γνωστού όντος του V μέχρι WL4 από προηγούμενους υπολογισμούς.


133

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΟΓΚΟΥ ΤΗΣ ΓΑΣΤΡΑΣ

Ο υπολογισμός του όγκου της γάστρας γίνεται με την εφαρμογή του κανόνα του Σίμψωνα . Η ακολουθητέα σειρά υπολογισμών είναι η παρακάτω :

α) Ο όγκος της γάστρας επί τη βάση των εμβαδών των εγκαρσίων τομών δηλαδή των νομέων .

β) Ο όγκος της γάστρας επί την βάση των εμβαδών των οριζοντίων τομών δηλαδή των ίσαλων και έτσι λαμβάνεται ο μέσος όρος των δυο , σαν οριστικός όγκος της γάστρας .

γ) Η θέση του κέντρου βάρους του όγκου ή του κέντρου της αντώσεως κατά μήκος , δηλαδή η απόσταση αυτού από το μέσο νομέα ή την πρυμναία κάθετο και

δ) Η ίδια θέση καθ΄ ύψος δηλαδή από την γραμμή της τρόπιδας .

Για την εφαρμογή του 1ου κανόνα του Σίμψωνα για τους όγκους , θεωρείται το όλο μήκος του χώρου διαιρεμένο σε άρτιο αριθμό μερών ώστε να προκύψει περιττός αριθμός σημείων ισοδιαιρέσεως. Σε κάθε τέτοιο σημείο άγεται ανά ένα κάθετο επίπεδο ώστε να δημιουργηθεί ίσος αριθμός εγκαρσίων νοητών τομών προς τα σημεία ισοδιαιρέσεως . Ακολούθως υπολογίζεται κατά τα γνωστά το εμβαδόν κάθε μιας από αυτές τις τομές .

Τα εμβαδά των τομών αυτών θεωρούνται κατόπιν σαν απλές τεταγμένες και καταχωρούνται στην στήλη των τεταγμένων του πίνακα για τον υπολογισμό του όγκου με το γνωστό πίνακα του Σίμψωνα , όπου σαν ισαπόσταση λαμβάνεται η ισοδιαίρεση του μήκους του χώρου.

Λαμβάνοντας όμως υπόψη την ισοδιαίρεση του μήκους μεταξύ καθέτων και επιθυμούντες να υπολογίσουμε τον όγκο της γάστρας μέχρι κάποια ίσαλο επί τη βάση των εγκαρσίων τομών , είναι δυνατόν να διαιρέσουμε το μήκος πρύμα της πρυμναίας καθέτου και το μήκος πρώρα της πρωραίας καθέτου (μέχρι την ίσαλο που επιθυμούμε) και να εφαρμόσουμε ανάλογους κανόνες του Σίμψωνα. Εδώ θα πρέπει να προσέξουμε ιδιαίτερα τους υπολογισμούς μας για την εύρεση των συντελεστών για κάθε νομέα.

Την μέθοδο αυτή υπολογισμού του όγκου θα γνωρίσουμε στην εφαρμογή που θα ακολουθήσει.

ΚΕΝΤΡΟ ΒΑΡΟΥΣ ΤΟΥ ΟΓΚΟΥ (ΚΕΝΤΡΟ ΑΝΤΩΣΕΩΣ).

Ο καθορισμός της θέσεως του κέντρου βάρους ενός όγκου γίνεται με βάση την ίδια αρχή , η οποία ισχύει και για τις επιφάνειες ,με την διαφορά ότι εδώ πρέπει να καθοριστεί και κατά τις τρεις διαστάσεις , δηλαδή κατά μήκος , πλάτος και ύψος.

Το κέντρο βάρους του όγκου της γάστρας ή κέντρο αντώσεως βρίσκεται οπωσδήποτε επί του μέσου επιπέδου του πλοίου (center line) λόγω της κατά πλάτος συμμετρίας αυτού (εννοείται ότι το πλοίο βρίσκεται σε κατάσταση οριζόντιας θέσης ή πλεύσης ).


134

Ο καθορισμός της διαμήκους θέσεως του κέντρου αντώσεως από το μέσο νομέα ή την πρυμναία κάθετο καθώς επίσης ο καθορισμός της καθ ύψος θέσεως αυτού από τη γραμμή της τρόπιδας θα αναφερθεί αναλυτικά στις επόμενες εφαρμογές.

Εφαρμογή 8.

Υπολογισμός όγκου γάστρας κατά νομείς σε βύθισμα ισάλου WL3(7, 05 m) και υπολογισμός κέντρου αντώσεως.

ΔΕΔΟΜΕΝΑ

Κατά τους υπολογισμούς των εμβαδών των νομέων μέχρι την WL3 βρέθηκαν τα εξής αποτελέσματα

Α/Α ΕΜΒΑΔΑ Α/Α ΕΜΒΑΔΑ Α/Α ΕΜΒΑΔΑ ΝΟΜΕΑ ΝΟΜΕΑ ΝΟΜΕΑ ΝΟΜΕΑ ΝΟΜΕΑ ΝΟΜΕΑ

C1 0 2 1/2 87 6 1/2 96 B1 1 3 93 7 95 A1 2 3 1/2 95 7 1/2 93 0 3 4 96 8 87

1/2 20 4 1/2 96 8 1/2 76 1 43 5 96 9 55

1 1/2 65 5 1/2 96 D1 37 2 80 6 96 E1 19 F1 0

Ισαπόσταση C1 νομέων μέχρι 0 πρυμναίου τμήματος =1,2m Ισαπόσταση νομέων από 0,½ , 1…8, 8 ½ , 9=5m Ισαπόσταση νομέων 9 μέχρι F1 πρωραίου τμήματος =3,3m Ο όγκος της γάστρας που αντιστοιχεί στην WL 3 ή βύθισμα 7, 05m διαιρείται σε τρία τμήματα. Από τον FR. C1 μέχρι τον FR.0, από τον FR.0 μέχρι τον FR.9 και από τον FR.9 μέχρι τον F στο πρωραίο άκρο.

Ο υπολογισμός των συντελεστών του Σίμψωνα γίνεται ως εξής : V1=3 x h1 x [(C1) +3 (B1) +3 (A1) + (0)]

8 V2 = 1 x h [(0) + 4(½) + 2(1) +…+4(8 ½ ) + (9)] [1] 3 V3 = 3 x h2 x [(9) + 3(D1) + 3(E1) + (F)]

8 h1 ΠM = 1,2 m h1= 1,2 =0,24 ⇒h1=0,24h h=5m h 5


135

h2 ΠR = 3,33m

h2 = 3,3 = 0,66 ⇒h2 =0,66h h 5 Επομένως οι τύποι [1] γίνονται: V1=3 x 0,24h x [(C1) +3 (B1) +3 (A1) + (0)] 8 V2=1 x h x [(0) +4(½) +2(1) +…+4(8 ½) + (9) [2] 3

V3=3 x 0,66h x [(9) +3(D1) +3(E1) + (F)] 8 ή 3 x 0,24 x h = 9 x 0,24 x h = 0,27 x h 8 8 3 3

3 x 0, 66 x h = 9 x 0, 66 x h = 0,742 x h 8 8 3 3

Άρα οι τύποι [2] γίνονται :

V1=1 x h x [0, 27 (C1) + 0, 81(B1) + 0, 81(A1) + 0, 27(0)] 3 V2=1 x h x [(0) +4(½) + 2(1) +…+4 (8 ½) + (9)] 3 V3=1 x h x [0,742(9) + 2,226(D1) +2,226(E1) +0,742(F)]

3 Από τους τύπους αυτούς βγαίνουν οι συντελεστές για κάθε νομέα Σημείωση

Οι αριθμοί που βρίσκονται μέσα στις παρενθέσεις εκφράζουν το νούμερο του αντίστοιχου νομέα

Επίσης έλαβα ισαπόσταση νομέων = 5m.


136

1 2 3=1+2 4 5=3x4

ΕΜΒΑΔΑ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΓΙΝΟΜΕΝΟ ΓΙΝΟΜΕΝΟ A/A ΝΟΜΕΩΝ ΣΙΜΨΩΝΑ ΟΓΚΟΥ

ΜΟΧΛΟΒ. ΡΟΠΗΣ

C1 0 0,27 0 -0,72 0 B1 1 0,81 0,81 -0,48 -0,3888 A1 2 0,81 1,62 -0,24 -0,3888 0 3 1,27 3,81 0 0 ½ 20 4 80 1 80 1 43 2 86 2 172

1 ½ 65 4 260 3 780 2 80 2 160 4 640

2 ½ 87 4 348 5 1740 3 93 2 186 6 1116

3 ½ 95 4 380 7 2660 4 96 2 192 8 1536

4 ½ 96 4 384 9 3456 5 96 2 192 10 1920

5 ½ 96 4 384 11 4224 6 96 2 192 12 2304

6 ½ 96 4 384 13 4992 7 95 2 190 14 2660

7 ½ 93 4 372 15 2580 8 87 2 174 16 2784

8 ½ 76 4 304 17 5168 9 55 1,742 95,81 18 1724,58

D1 37 2,226 82,362 18,66 1536,87 E1 19 2,226 42,294 18,132 766,87 F1 0 0,742 0 18,192 0.00 Σ1= 4.494,71 Σ2= 42.839,54

Όγκος γάστρας κατά νομείς στην ίσαλο WL3(7,05m) V=1/3 x 5 x 4.494, 706=7.491, 176m3 Απόσταση κέντρου αντώσεως κατά το διάμηκες από νομέα 0 σε βύθισμα WL3 ξ= h x Σ2 = 5x 42.839,5424 =47,66 Σ1 4.494,706 ή 50 – 47,66=2,34m πρύμηθεν του μέσου νομέα ( FR.5)


137

Εφαρμογή : 9 Υπολογισμός , όγκου γάστρας κατά ίσαλους που αντιστοιχεί στην WL 4 ή βύθισμα = 9,4 Μ και κέντρου αντώσεως καθ’ ύψος . Δεδομένα : Εμβαδόν WL 0 = 102,6187 M2 Εμβαδόν WL 1 = 1084,5317 M2 Εμβαδόν WL 2 = 1168,724 M2 Εμβαδόν WL 3 = 1264,1683 M2 Εμβαδόν WL 4 = 1333,9927 M2 h ίσαλων = 2,35 Μ Με βάση τα παραπάνω στοιχεία καταστρώνεται ο παρακάτω γνωστός πίνακας για την εύρεση του όγκου της γάστρας μέχρι WL 4 και του κέντρου αντώσεως καθ’ ύψος.

Α/Α Τεταγμένες ΣυντελεστήςΓινόμενο

για Μοχλοβ. Γινόμενο

για

WL εμβ.

ίσαλων Σίμψωνα όγκο καθ. Ύψος ροπή 0 102,6187 1 102,6187 0 0 1 1084,5317 4 4338,1268 1 4338,1268 2 1168,724 2 2337,448 2 4647,896 3 1264,1683 4 5056,6732 3 15170,02 4 1333,9927 1 1333,9927 4 5335,9708 Σ1= 13168,859 Σ2= 29519,014

V= 1/3 x h x Σ1 => V= 1/3 x 2,35 x 13168,859 => V= 10315,607 M3

n= h . Σ2 => n = 2,35 . 29519,014 => n = 5,27 M

Σ1 13168,859


138

ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ( HYDROSTATIC CURVES)

Προκειμένου να γίνει η μελέτη και η σχεδίαση των καμπυλών του υδροστατικού διαγράμματος ( Hydrostatic curves ) του σκάφους μας μέχρι την ορισθείσα ίσαλο . Πρέπει να γίνουν κατά σειρά οι παρακάτω υπολογισμοί.

Α . Εύρεση των εμβαδών των εγκαρσίων τομών ή θ. νομέων μέχρι την ορισθείσα ίσαλο.

Α1 .Εύρεση του όγκου της γάστρας (V) κατά νομείς,

Α2 .εύρεση της απόστασης του κέντρου αντώσεως Lcb κατά το διάμηκες

Β. Εύρεση των εμβαδών των οριζοντίων τομών ( WL ) καθώς επίσης και όλων των υπόλοιπων στοιχείων για κάθε μια από αυτές, δηλαδή:

Β1.Την απόσταση του κέντρου βάρους της από το μέσο νομέα του πλοίου (ξ ή Lcf =Longitudinal centre of Floatation ).

B2. Την στατική ροπή της (Μσ).

Β3. Την Διαμήκη της ροπή αδράνειας (JL) ως προς άξονα διερχόμενο από τον )( του πλοίου .

Β4. Την Διαμήκη ροπή αδρανείας (Jο) ως προς άξονα διερχόμενο από Lcf αυτής.

Β5. Την εγκάρσια ροπή αδρανείας αυτής (JT) .

B6. Του συντελεστή ισάλου επιφανείας (Cw) αυτής .

Β7. Τους τόνους ανά εκατοστό βυθίσεως Τ.Ρ.C. αυτής .

Β8. Την Διαμήκη μετακεντρκή ακτίνα (ΒΜL ) αυτής.

Β9. Την εγκάρσια μετακεντρική ακτίνα (ΒΜt) αυτής.

Β10. Τον όγκο της γάστρας κατά ίσαλους.

Β11. Την απόσταση του κέντρου αντώσεως (n) ή ΚΒ από την τρόπιδα .

Β12. Το εξωτερικό όγκο της γάστρας σε διάφορα βυθίσματα .

Vεξ. = V x 1,005 Μ3

Β13. Το εκτόπισμα της γάστρας σε διάφορα βυθίσματα .

α) Σε γλυκό νερό D = V x 1 t .

β) Σε θαλασσινό νερό D = V x 1,025 t .


139

Γ. Υπολογισμός των Συντελεστών σε διάφορα βυθίσματα δηλαδή :

Γ1 . Συντελεστή της ισάλου επιφανείας : Cw = A .

L x b

Γ2 . Συντελεστή γάστρας : Cb = V .

L x b x i

Γ3 . Συντελεστή μέσου νομέα : CΜ = AΜ .

B x i

Γ4 . Πρισματικού συντελεστή : Cp = V .

AM x L

Γ5. Κατακόρυφο πρισματικό συντελεστή : Cpv = V .

i x A

Δ. Υπολογισμός των τόνων ανά εκατοστό βυθίσματος για τις διάφορες ίσαλους . Δηλαδή : T.P.C. = A (M2) x 1,025 (MT/ CM)

100

ή Τ. P.I. = A (ft2) (LT/ in)

420

T.P.C : TONS PER CM = τόνοι ανά εκατοστά βυθίσεως.

Τ. P.I : TONS PER inch = τόνοι ανά ίντσα βυθίσεως .

Όπου Α είναι η επιφάνεια της ίσαλου.

Ε. Υπολογισμός μετακεντρικών ακτίνων στις αντίστοιχες ίσαλους (WL). Δηλαδή:

Ε1 . Διαμήκη μετακεντρική ακτίνα : BML = Jo (M)

V

Ε2 . Εγκάρσια μετακεντρική ακτίνα : BMT = JT (M)

V


140

Ζ. Υπολογισμός των ροπών διαγωγής ανά μονάδα μήκους στα διάφορα βυθίσματα που αντιστοιχούν οι σχετικές WL . Δηλαδή :

P.Δ = Jo

L

Η. Υπολογισμός εμβαδού (Μ2) βρεχόμενης επιφάνειας που αντιστοιχεί στις σχετικές ίσαλους (WL).

Η1. Κατά Olsen :

Ω = L x B x ( 1,22 x d + 0,46) x (Cb + 0,765) M2

B

Η2. Κατά Normand :

Ω = L x [1,52 x d +(0,374 + 0,85(Cb)2) x B] M2

Παρατήρηση:

1. Στους υπολογισμούς μας σαν όγκο στα διάφορα βυθίσματα (V) χρησιμοποιούμε τον μέσο όρο του όγκου της γάστρας κατά νομείς και κατά ίσαλους .

2. Σαν εμβαδόν βρεχόμενης επιφάνειας στα διάφορα βυθίσματα των αντίστοιχων ίσαλων (WL) λαμβάνεται ο μέσος όρος κατά Olsen και κατά Normand .

Μετά τους υπολογισμούς και την εύρεση των αναφερόμενων παραπάνω στοιχείων συντάσσεται ο ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΤΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ όπου με βάση αυτά τα στοιχεία θα σχεδιασθούν με τις ανάλογες κλίμακες οι καμπύλες του υδροστατικού διαγράμματος ( Hydrostatic curves ) πάνω σ’ ένα ενιαίο χαρτί μιλιμετρέ.

ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ

1.Συντελεστές μετατροπής

α. Συντελεστής μετατροπής της κλίμακας μηκών

i) Διαιρώ την ισαπόσταση των θεωρητικών νομέων του υπό μελέτη σκάφους προς την ισαπόσταση των θεωρητικών νομέων του σχεδίου βάσης ή αντίστροφα.


141

Π.χ. ΗFR.M = 10,1 = 0,8080

HFR.B 12, 5

Οπότε κάθε διάσταση μήκους του σχεδίου της μελέτης μου θα είναι:

HFR.M=0, 8080 HFR.M = 0, 8080 HFR.B

HFR.B

ii) ή αντίστροφα

Διάσταση HFR.B = 12,5 =1,2376

Διάσταση HFR.M 10,1

ΔιάστασηHFR.M 1,2376 = Διάσταση HFR.B

ΔιάστασηHFR.M = ΔιάστασηHFR.B

1, 2376

α.Συντελεστής μετατροπής της κλίμακας πλατών .

i) Διαιρώ το πλάτος του υπό μελέτη σκάφους προς το πλάτος του σχεδίου βάσης ή αντίστροφα.

Π.χ Πλάτος Μ = 14,42 =0,87926

Πλάτος Β 16,4

Οπότε κάθε διάσταση πλάτους του σχεδίου της μελέτης μου θα είναι :

Διάσταση πλάτους Μ = 0,87926 Διάσταση Πλάτους Μ=0,87926 Διάσταση πλάτους Β

Διάσταση πλάτους Β

Έστω π.χ ότι το πλάτος ενός νομέα σε μια δεδομένη ίσαλο του σχεδίου βάσης είναι ίση με 8m τότε η διάσταση αυτή για τον αντίστοιχο νομέα και ίσαλο του σχεδίου της μελέτης μου θα είναι

Διάσταση πλάτους Μ =0,87,926x 8=7,034m

ή αντίστροφα


142

ii) Πλάτος σχ, Β = 16, 4 = 1, 1373

Πλάτος σχ. Μ 14,42

Οπότε κάθε διάσταση πλάτους του σχεδίου της μελέτης μου θα είναι:

Διάσταση πλάτους σχ.Β = 1,14

Διάσταση πλάτους σχ.Μ

Διάσταση Πλάτους Σχεδίου Μελέτης = Διάσταση Πλάτους Σχεδίου Βάσης

1,14

Άρα σύμφωνα με το δεδομένο πλάτος (8m) της παραγράφου Β εδ. ii θα έχω :

Διάσταση πλάτους σχεδίου μελέτης = 1373.18 = 7,034

γ) συντελεστής μετατροπής της κλίμακας υψών

i) Διαιρώ το ύψος του υπό μελέτη σκάφους μου προς το αντίστοιχο ύψος του σχεδίου Βάσης ή αντίστροφα.

Π.χ Ύψος Μ = 14,95 = 1,64285

Ύψος Β 9,1

Οπότε κάθε διάσταση ύψους του σχεδίου της μελέτης μου θα είναι :

Διάσταση Ύψους Μ = 1,64285 Διάσταση Ύψους Μ=1,64285 x Διάσταση Ύψους Β

Διάσταση Ύψους Β


ii) Ύψος σχεδίου Β = 9, 1 = 0, 60869

Ύψος σχεδίου Μ 14,95

Οπότε κάθε διάσταση ύψους του σχεδίου της μελέτης μου θα είναι :

Διάσταση ύψους σχεδίου Β = 0,60869 Διάσταση ύψους σχεδίου Μ =Διάσταση ύψους σχεδίου Β

Διάσταση ύψους σχεδίου Μ 0,60869


143

Σημείωση

Στο εδάφιο i) της παραγράφου γ αναφέρω τη φράση αντίστοιχο ύψος. Τούτο σημαίνει το εξής :

Όταν η άσκηση ζητά οι υπολογισμοί να γίνουν μέχρι το D του υπό μελέτη σκάφους τότε εφαρμόζω τη σχέση

Διάσταση ύψους (D) του υπό μελέτη σκάφους

Διάσταση ύψους (D) του σχεδίου Βάσης


ii) Όταν η άσκηση ζητά οι υπολογισμοί να γίνουν μέχρι κάποια συγκεκριμένη ίσαλο όπου για λόγους απλοποίησης των υπολογισμών η συγκεκριμένη αυτή ίσαλος θα συμπίπτει με την ευθεία του καταστρώματος (άρα απόσταση από BL μέχρι αυτή την ίσαλο =D) και θα αντιστοιχεί με κάποια ίσαλο του σχεδίου Βάσης όπου αυτή δεν θα συμπίπτει με την ευθεία του καταστρώματος του σχεδίου Βάσης αλλά θα βρίσκεται κάτωθεν ή άνωθεν αυτής. Τότε για λόγους αντιστοιχίας στο συντελεστή μετατροπής της κλίμακας υψών θα χρησιμοποιώ την παρακάτω σχέση :

HWL σχεδίου Μελέτης

HWL σχεδίου Βάσης


144

2. ΠΕΡΙ ΜΟΧΛΟΒΡΑΧΙΟΝΩΝ.

Υπολογισμός κέντρου βάρους (ξ) ισάλου WL4 ως προς άξονα διερχόμενο από το ακροπρυμναίο σημείο Δ αυτής (συνέχεια σελίδας 18,19)

1 2 3 4 5 6

τεταγμένες ΣυντελεστήςΓινόμενα

για Μοχλοβ. Γινόμενα

για

Α/Α πλάτη νομ. Σίμψωνα

εμβαδό WL 4

από πρυμνη

στατική ροπή

WL 4 ( 2 x 3 ) σημείο Δ ( 4 x 5 ) Δ 0 0,364 0 0 0 Γ 6,1824 1,456 9,002 0,364 3,278 Β 9,0804 0,728 6,611 0,728 4,813 Α 11,109 1,456 16,175 1,092 17,663 1 12,529 1,364 17,09 1,456 24,883 2 14,555 4 57,821 2,456 142,008 3 14,49 2 28,98 3,456 100,155 4 14,49 4 57,96 4,456 258,2698 5 14,49 2 28,98 5,456 158,115 6 14,49 4 57,96 6,456 374,189 7 14,49 2 28,98 7,456 216,075 8 14,388 4 57,55 8,456 486,643 9 11,553 1,402 16,1977 9,456 153,165 Κ 8,887 1,206 10,718 9,813 105,176 Λ 5,119 1,206 6,1745 10,17 62,795 Μ 0 0,402 0 10,527 0 Σ1= 400,198 Σ2= 2107,2278


145

Παρατήρηση Α 1) Η στήλη 5 των μοχλοβραχιόνων ως προς το σημείο Δ της πρύμνης μας δηλώνει τις ισαποστάσεις συναρτήσει του h=10 m. 2) Άρα δυνάμεθα επίσης να θέσουμε στις θέσεις των μοχλοβραχιόνων τις κανονικές τιμές των αποστάσεων. ξ = h Σ2 = 10 x 2107,2278 = 52,655 m Σ1 400,198 L ισάλου WL από σημείο Δ μέχρι 5 Θ.Ν =54,56mΆρα ξ=54,56-52,655=1,905m πρύμηθεν του )0(. Παρατήρηση Β 1. Οι μοχλοβραχίονες της στήλης 5 ως προς το πρυμναίο σημείο Δ της WL4 μας δηλώνει την

απόσταση χ των εμβαδών που θεωρούνται συγκεντρωμένα στις τεταγμένες Δ,Γ,…..6,7,8,9,Κ,Λ,Μ.και αυτή η απόσταση χ είναι κάθε φορά πολλαπλάσιο της ισαποστάσεως h.

2. Αντί των μοχλοβραχιόνων (αποστάσεων χ) της στήλης 5 δυνάμεθα να θέσουμε τις κανονικές

τιμές των αποστάσεων , όπου δεν είναι τίποτα άλλο από τις ίδιες τιμές των μοχλοβραχιόνων επί την απόσταση h δηλαδή 10. Σ΄ αυτήν την περίπτωση που θα πολλαπλασιασθούν οι μοχλοβραχίονες της στήλης 5 επί 10 το κέντρο βάρους θα είναι ξ=Σ2/Σ1 αντί του ξ =h Σ2/Σ1 και η τιμή του ξ θα είναι αυτή δηλαδή 1,905 πρύμνηθεν του (0).

3. Και στις 3 περιπτώσεις που υπολογίσαμε την Μ6 της WL4όπως :

α) Ως προς άξονα διερχόμενο από τον μέσο θ. νομέα 5. β) Ως προς άξονα διερχόμενο από το ακρότατο πρυμναίο σημείο Δ αυτής (WL4). γ) Ως προς άξονα διερχόμενο από το θ. νομέα 1 , βρέθηκε το εξής αποτέλεσμα ξ=1,905 πρύμνηθεν του )0( .Συνιστάται όμως η Μ6 να υπολογίζεται ως προς άξονα διερχόμενο από το μέσο νομέα.


146

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΕΝΤΡΟΥ ΒΑΡΟΥΣ (Ξ) ΙΣΑΛΟΥ WL4 ΩΣ ΠΡΟΣ ΑΞΟΝΑ ΔΙΕΡΧΟΜΕΝΟ ΑΠΟ Θ. ΝΟΜΕΑ 1 (ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΣΕΛΙΔΑΣ 18.19).

1 2 3 4 5 6

τεταγμένες ΣυντελεστήςΓινόμενα

για Μοχλοβ. Γινόμενα

για

Α/Α πλάτη νομ. Σίμψωνα

εμβαδό WL 4

από θεωρη-

στατική ροπή

WL 4 ( 2 x 3 ) τικό νομέα

1 ( 4 x 5 ) Δ 0 0,364 0 -1,456 0 Γ 6,1824 1,456 9,002 -1,092 -9,8302 Β 9,0804 0,728 6,611 -0,728 -4,813 Α 11,109 1,456 16,175 -0,364 -5,888 1 12,529 1,364 17,09 0 0 2 14,555 4 57,821 1 57,821 3 14,49 2 28,98 2 57,96 4 14,49 4 57,96 3 173,88 5 14,49 2 28,98 4 115,92 6 14,49 4 57,96 5 289,8 7 14,49 2 28,98 6 173,88 8 14,388 4 57,55 7 402,85 9 11,553 1,402 16,1977 8 129,5816 Κ 8,887 1,206 10,718 8,357 89,57 Λ 5,119 1,206 6,1745 8,714 53,805 Μ 0 0,402 0 9,071 0

Σ1= 400,198 1545,067 -20,5312 Σ2= 1524,5358

ξ= h Σ2 =10 x 1524,5358 = 38,0945382m Σ1 400,198 Απόσταση θ.Ν1 από μέσο νομέα =40 m. Άρα ξ =40-38,0945 = 1,905 πρύμα μέσου νομέα . Μετά τους υπολογισμούς που περιγράφησαν στις προηγούμενες σελίδες, τα αποτελέσματα χαράσσονται σε ένα διάγραμμα το οποίο ονομάζεται υδροστατικό διάγραμμα.


147

ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ

Στον οριζόντιο άξονα δίδεται η κλίμακα των μεγεθών που παριστάνονται στο υδροστατικό διάγραμμα. Στο παραπάνω διάγραμμα, είναι : Καμπύλη 1 : εκτόπισμα σε θαλασσινό νερό Καμπύλη 2 : εκτόπισμα σε γλυκό νερό Καμπύλη 3 : κατακόρυφη θέση του κέντρου άνωσης (ΚΒ) Καμπύλη 4 : διαμήκης θέση του κέντρου άνωσης (L.C.B.) Καμπύλη 5 : επιφάνεια ισάλων Καμπύλη 6 : κέντρο πλευστότητας (L.C.F.) Καμπύλη 7 : τόνοι ανά εκατοστό βύθισης (T.P.I.)(t/in.) ή (T.P.C.)(t/cm) Καμπύλη 8 : κατακόρυφη απόσταση εγκάρσιου μετάκεντρου (ΚΜ)

Καμπύλη 9 : ροπή αλλαγής διαγωγής (M.C.I.) ( t ftin

⋅ ) ή (M.C.T) ( t mcm

⋅

Στο υδροστατικό διάγραμμα οι καμπύλες του (L.C.B.) και του (L.C.F.) σχεδιάζονται με βάση το μέσον του μήκους μεταξύ καθέτων.

ΝΑΥΠΗΓΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ 2010 ναυπηγικο σχεδιο 3

Documents

Transcript of ΝΑΥΠΗΓΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ 2010 ναυπηγικο σχεδιο 3