Τα πλοία και η εξέλιξή τους - Κουνάει το καράβι;

Δημοσίευση: 18.11.2019, 20:36
Τελευταία Ενημέρωση: 18.11.2019, 22:09

Ταξιδεύουμε συνεχώς με πλοία, τι γνωρίζουμε όμως γι αυτά και την εξέλιξή τους; Το Cyclades Voice παρουσιάζει άρθρο του Μιχάλη Τριανταφύλλου, συνταξιούχου μηχανικού του Εμπορικού Ναυτικού, απόφοιτου της ΑΔΣΕΝ, (ΑΕΝ), μηχανικών Σκαραμαγκά, που σε κατανοητή από όλους γλώσσα, χωρίς να ξεφεύγει όμως από το επιστημονικό πλαίσιο, μας πληροφορεί για το πως δημιουργείται ένα πλοίο ακολουθώντας όλα τα βήματα από τη σχεδίαση μέχρι την παράδοσή του στους πλοιοκτήτες. Παράλληλα, μας πληροφορεί για τα σημαντικότερα συστήματα που το αποτελούν. Η 9η ενότητα αφορά την έννοια της ευστάθειας και τα αντιδιατοιχιστικά μέσα...
Bookmark and Share

Γράφει ο Μιχάλης Τριανταφύλλου*

9. ΚΟΥΝΑΕΙ ΤΟ ΚΑΡΑΒΙ;
(Η έννοια της ευστάθειας)

Η αλήθεια είναι πως τα καράβια όταν ταξιδεύουν σε φουρτουνιασμένη θάλασσα κουνάνε, μποτζάρουν, όπως λέμε οι ναυτικοί στην ιδιαίτερη γλώσσα μας.
Είναι αποτέλεσμα μίας αδιάκοπης πάλης μεταξύ των "κακών"ροπών ανατροπής, που δημιουργούνται από τις "σκοτεινές" δυνάμεις που ασκούν τα κύματα και άλλοι δυσμενείς παράγοντες και των "καλών"ροπών επαναφοράς που τις περισσότερες φορές υπερτερούν των "κακών", για να το επαναφέρουν στη φυσική θέση ισορροπίας.

Η σύγχρονη ναυπηγική τεχνολογία και βιομηχανία όμως, ανακαλύπτει και εξελίσσει διάφορα μέσα με τα οποία θα μετριάσει το μπότζι, κάνοντας το ταξίδι πιο άνετο.
Εδώ θα εξηγήσουμε τα αίτια που εξαναγκάσουν τα πλοία και τους επιβάτες τους σε αυτή την ταλαιπωρία καθώς και τις πιθανές επιπτώσεις για την ασφάλεια της πλεύσης, αν δηλαδή τα πλοία κινδυνεύουν απο ανατροπή. 

Το πλοίο όταν βρίσκεται μέσα στο νερό, μπορεί να κινηθεί περιστροφικά και γραμμικά γύρω ή κατά την διεύθυνση τριών νοητών αξόνων, που καθορίζουν τα τρία επίπεδα κατασκευής του και συναντώνται στο κέντρο συμμετρίας του, τον διαμήκη, τον εγκάρσιο και τον κατακόρυφο.
Οι κινήσεις αυτές είναι:
α. Ο διατοιχισμός, (roll), όπως ειναι ο δόκιμος όρος στην ναυτική και τεχνική ορολογία για τις περιστροφικές κινήσεις ή ταλαντώσεις του πλοίου ως προς τον διαμήκη άξονα του,
β. Ο προνευστασμός, (pitch), για τις ταλαντώσεις κατά το διάμηκες, περί τον εγκάρσιο άξονα,
γ. Περιστροφική, (yaw), περί τον κάθετο άξονα.

Η εικόνα ίσως περιέχει: κείμενο

Απο όλες τις κινήσεις, που τις περισσότερες φορές γίνονται ταυτόχρονα, αυτή που ταλαιπωρεί περισσότερο είναι ο διατοιχισμός που ωφείλεται στις περιοδικές ώσεις που ασκούν τα κύματα όταν προσκρούουν επάνω στα πλευρά των εξάλων.

Η περίοδος του διατοιχισμού, ο χρόνος δηλαδή που διαρκεί μια πλήρης ταλάντωςη του πλοίου γύρω απο τη θέση ισορροπίας μέχρι την επαναφορά του σε αυτή, είναι ανάλογη πρός το μέτρο του μετακεντρικού του ύψους.

Πλοία μεγάλου πλάτους με μικρό μετακεντρικό ύψος έχουν αργό διατοιχισμό και αντίστροφα πλοία μικρού πλάτους και μεγάλου μετακεντρικού ύψους διατοιχίζονται γρήγορα.
Ο γρήγορος διατοιχισμός ενοχλεί τους επιβάτες και σε πολλούς από αυτούς δημιουργεί ναυτία, ενώ ο αργός διατοιχισμός τους νανουρίζει και τους δημιουργεί την αίσθηση ενός άνετου ταξιδιού. " Ωραίο καράβι" θα πουν κάποιοι, "καλοτάξιδο, είχε φουρτούνα και παρ´ όλα αυτά κούναγε αργά, γλυκά", ή "σκυλοπνίχτης", επειδή μπότζαρε γρήγορα και τους χάλασε τη διάθεση, στην καλύτερη περίπτωση, ή έπαθαν ναυτία.

Είναι όμως ορθή η εκτίμηση τους; Ταυτίζεται η άνεση αυτή που νοιώθουν, με την ασφάλεια της πλεύσης;
Για να απαντηθεί αυτο το ερώτημα θα πρέπει να γίνει μια μικρή αναφορά στην ευστάθεια του πλοίου, (stability) και με πολύ λίγα λόγια να ερμηνευτούν οι βασικές αρχές που την διέπουν.

Σκοπός του κάθε πλοιοκτήτη είναι να παραγγείλει και του κάθε ναυπηγείου να φτιάξει ένα καλοτάξιδο και ασφαλές καράβι.
Καλοτάξιδο και ασφαλές είναι ένα πλοίο που πάνω απ´όλα έχει καλή ευστάθεια, που θα πρέπει να την διατηρεί κάτω απο οποιαδήποτε συνθήκη, στο ταξίδι, αλλά και κατα τη διάρκεια της φορτοεκφόρτωσης στο λιμάνι.
Η απώλεια της ευστάθειας έχει σαν συνέπεια την ανατροπή του και σε μια τέτοια περίπτωση, η διάσωση των επιβαινόντων και του φορτίου είναι, σχεδόν, αδύνατη.

Ας ερμηνεύσουμε την έννοια της ευστάθειας με πολύ απλά λόγια.

Στη φύση ένα σώμα γενικότερα, χαρακτηρίζεται σαν ευσταθές όταν μετακινούμενο από την αρχική θέση ισορροπίας έχει την τάση να επανέλθει σε αυτή.
Έχει αδιάφορη ισορροπία όταν μετακινούμενο παραμείνει στη νέα θέση και ασταθή ισορροπία όταν μετακινούμενο το σώμα απο τη θέση ισορροπίας τείνει να απομακρυνθεί ακόμα περισσότερο.
Το πλοίο σε κατάσταση ηρεμίας μέσα στο νερό ισορροπεί κάτω απο την επίδραση δύο δυνάμεων:
του βάρους του, στο κέντρο βάρους (G) και της άνωσης που ασκεί το νερό, στο κέντρο άνωσης (Β).
Τα δύο αυτά κέντρα βρίσκονται επάνω στον ίδιο κατακόρυφο άξονα, έχουν αντίθετη διεύθυνση και η μία εξισορροπεί την άλλη εξασφαλίζοντας με αυτό τον τρόπο μία συνθήκη ισορροπίας.

Αν θεωρήσουμε το πλοίο σαν το βάρος που αιωρείται στην άκρη του νήματος ενός εκκρεμούς το οποίο στηρίζεται σε κάποιο σταθερό σημείο, το σημείο αυτό της στήριξης στην ορολογία της ναυπηγικής και της ναυτιλίας ονομάζεται μετάκεντρο (Μ) και είναι ένα νοητό σημείο.
Πιό επιστημονικά, μετάκεντρο (metacenter) λέγεται το θεωρητικό σημείο τομής της γραμμής, επάνω στην οποία ενεργεί η δύναμη της άνωσης, με τον κατακόρυφο άξονα ενός πλοίου.
Η απόσταση του κέντρου βάρους, από το νοητό σημείο της στήριξης ονομάζεται μετακεντρικό ύψος (GΜ) και για τα πλοία αποτελεί το μέτρο ευστάθειας. 

Δεν υπάρχει διαθέσιμη περιγραφή για τη φωτογραφία.

Σε κατάσταση ισορροπίας το κέντρο βάρους του (G) βρίσκεται πάνω από το κέντρο άνωσης (Β). Αν όμως κάποια άλλη δύναμη, ξένη από τις παραπάνω δυνάμεις ή συνδυασμός δυνάμεων όπως για παράδειγμα στροφή πηδαλίου, άνεμος, κύμα, μετατόπιση φορτίου, ερματισμός κλπ, το πλοίο κλείνει προς μια πλευρά κατά γωνία θ, τότε τα κέντρα των παραπάνω δυνάμεων, βάρους - άνωσης, παραμένουν αμετάβλητα μόνο ως προς το μέγεθος και τη διεύθυνσή τους.
Το μεν κέντρο βάρους παραμένει στην αυτή, ως προς το πλοίο, θέση, ενώ το κέντρο άνωσης, λόγω της αλλαγής του σχήματος (και όχι του όγκου) του βυθισμένου στο νερό τμήματος του πλοίου, αλλάζει το σημείο εφαρμογής με συνέπεια να μετατοπίζεται π.χ από τη θέση Β (ισορροπίας) στη νέα θέση Β1.

Δεν υπάρχει διαθέσιμη περιγραφή για τη φωτογραφία.

Όπως είναι γνωστό από τη Φυσική, όταν δύο δυνάμεις ίσες και αντίθετες οι οποίες ενεργούν επί του αυτού αντικειμένου πάψουν να βρίσκονται στην αυτή ευθεία γραμμή, δημιουργούν ροπή που τείνει να περιστρέψει το αντικείμενο.
Η ροπή αυτή υπολογίζεται αν πολλαπλασιασθεί η μία εξ αυτών δύναμη επί την μεταξύ των κέντρων τους κάθετη απόσταση (GZ) η οποία ονομάζεται μοχλοβραχίωνας επαναφοράς.

Γίνεται έτσι αντιληπτό ότι όταν ένα πλοίο κλίνει προς μία πλευρά τότε οι δυνάμεις του βάρους και της άνωσης δεν ενεργούν επάνω στην ίδια κάθετο, με συνέπεια να δημιουργούν ζεύγος δυνάμεων, που ονομάζεται ζεύγος ευστάθειας.
Το ζεύγος ευστάθειας δημιουργεί την ροπή που τείνει να επαναφέρει το πλοίο στη θέση ισορροπίας του και για τον λόγο αυτό ονομάζεται και ροπή ευστάθειας.
Οσο μεγαλύτερο ειναι το μετακεντρικό ύψος, όσο χαμηλότερα ειναι δηλαδή το κέντρο βάρους, τόσο καλύτερη είναι η ευστάθεια του, λόγω αύξησης του μοχλοβραχίωνα επαναφοράς, με κόστος όμως την ταλαιπωρία των επιβατών λόγω μεγάλου και γρήγορου διατοιχισμού.
Όσο το κέντρο βάρος μετατίθεται προς τα πάνω μειώνεται μεν η ταλαιπωρία, ελαττώνεται όμως και η ευστάθεια λόγω μείωσης του μετακεντρικού ύψους και του μοχλοβραχίωνα επαναφοράς.
Σε περίπτωση που το μετακεντρικό ύψος μηδενιστεί, λόγω μετακίνησης φορτίου προς τα πάνω, υπερφόρτωσης ή εισροής νερού, τότε το πλοίο θα πάρει μόνιμη κλίση και σε περίπτωση που το κέντρο βάρος έρθει ψηλότερα απο το μετάκεντρο τότε θα δημιουργηθεί ανατρεπτικό ζεύγος δυνάμεων και το πλοίο θα ανατραπεί.

Η γνώση της μέγιστης απόστασης του κέντρου βάρους απο το βασικό επίπεδο κατασκευής (Κ), αλλά και το ελάχιστο επιτρεπτό μετακεντρικό ύψος για διαφορετικά βυθίσματα, είναι στοιχεία που καθορίζονται για κάθε πλοίο στη μελέτη και τον υπολογισμό της ευστάθειάς του.
Όταν το πλοίο παραδοθεί στους πλοιοκτήτες, οι αξιωματικοί του θα φροντίζουν τη σωστή φόρτωση, (στοιβασία, έχμαση, αποφυγή υπερφόρτωσης), τη σωστή εκφόρτωση, την αποφυγή δημιουργίας ελεύθερων επιφανειών στις δεξαμενές του, τη σωστή διαγωγή του,(διαφορά βυθισμάτων μεταξύ του πρωραίου και του πρυμναίου τμήματος του σκάφους), την αποφυγή κλίσης, τη διατήρηση μόνιμου έρματος, εφ' όσον προβλέπεται. Είναι οι παράγοντες οι οποίοι κατα κανόνα επιρρεάζουν την ευστάθεια άρα και την ασφαλή πλεύση του πλοίου.
Αρωγοί στην προσπάθεια αυτή ειναι τα εξειδικευμένα software προγράμματα, τα οποία αντιλαμβάνονται την εσωτερική σχέση μεταξύ της μορφής του σκάφους, της ικανότητας φόρτωσης και της ευστάθειας και αναπτύσσουν ένα οδηγό στοιβασίας για τα διάφορα φορτία.

Αισθανθείτε ασφαλείς λοιπόν όσοι ταξιδεύετε και το πλοίο σας "κουνάει", έστω και αν αυτό σας ταλαιπωρεί και χαλάει τη διάθεσή σας.

Η μείωση του διατοιχισμού έτσι ώστε το ταξίδι να ειναι όσο το δυνατόν πιο άνετο, ήταν πάντοτε αντικείμενο έρευνας και κοινής προσπάθειας σχεδιαστών και ναυπηγείων.
Προϊόν αυτής της έρευνας ήταν μια σειρά συστημάτων που ανάλογα με το πεδίο εφαρμογής τους, δηλαδή το είδος του πλοίου που τα εγκατέστησαν, μείωσαν σημαντικά τον διατοιχισμό και τον απόσβεσαν.
Τα συστήματα αυτά είναι τα παρατροπίδια, (bilge keels) και τα αντιδιατοιχιστικά πτερύγια, (fin stabilizers).

Τα παρατροπίδια είναι ελασμάτινες προεξοχές στα πλευρά του πλοίου στην περιοχή των υφάλων του κοντά στο κυρτό της γάστρας.
Η αναλογία της επιφάνειας των παρατροπιδίων ως προς το εμβαδόν της ισάλου πλεύσης κυμαίνεται μεταξύ του 0,10 και 0,15. Το μήκος τους προσδιορίζεται μεταξύ του 1/2 μέχρι και 2/3 του ολικού μήκους του σκάφους, ενώ το πλάτος τους περί τα 40 - 60 cm.
Οταν το πλοίο διατοιχίζεται, τα παρατροπίδια ασκούν αντίσταση στην κίνηση του περί τον διαμήκη άξονα και αυξάνουν τη μάζα του νερού που παρασύρεται με αποτέλεσμα την αύξηση της ακτίνας αδράνειας και της φυσικής περιόδου της ταλάντωσης.
Λόγω της απλής και οικονομικής τους κατασκευής έχουν μεγάλη εφαρμογή, το αποτέλεσμα όμως για την απόσβεση του διατοιχισμού είναι μικρό.

Γενικά η απόδοση των παρατροπιδίων είναι ανάλογη προς την επιφάνειά τους, της απόστασης αυτών από τον άξονα περιστροφής του σκάφους κατά τον διατοιχισμό και αντιστρόφως ανάλογη προς την περίοδο διατοίχισης. Κατά τις μεγάλες γωνίες ταλάντωσης τα παρατροπίδια δρουν πολύ καλύτερα.

Δεν υπάρχει διαθέσιμη περιγραφή για τη φωτογραφία.

Το σύστημα των αντιδιατοιχιστικών πτερυγίων το οποίο συναντάται στα σύγχρονα επιβατηγά πλοία, σε συνδυασμό με τα παρατροπίδια, αποτελείται απο ένα ζεύγος κινητών πτερυγίων το οποίο τοποθετείται στο μέσον περίπου του πλοίου και στο ύψος του κυρτού της γάστρας, ένα σε κάθε πλευρά.
Μπορεί να είναι συρταρωτά ή αναδιπλούμενα στη θέση ανάπαυσης και εκτείνονται στη θέση λειτουργίας με τη βοήθεια υδραυλικού μηχανισμού.
Όταν εξέχουν από το πλοίο μπορούν να περιστραφούν συγχρόνως, με αντίθετη ομως φορά το ένα από το άλλο. Κάτ' αυτό τον τρόπο δημιουργείται ένα ζεύγος ροπής αντίθετο προς αυτό που προκαλεί την εγκάρσια κλίση του πλοίου, με αποτέλεσμα την απόσβεση της κλίσης.

Δεν υπάρχει διαθέσιμη περιγραφή για τη φωτογραφία.

Δεν υπάρχει διαθέσιμη περιγραφή για τη φωτογραφία.


Οι εντολές για την κίνησή τους δίνονται μέσα απο ένα γυροσκοπικό μηχανισμό ο οποίος αντιλαμβάνεται τις εγκάρσιες κλίσεις του πλοίου.
Το αποτέλεσμα ειναι η μείωση του διατοιχισμού κατα 80% περίπου.
Για την αποδοτική λειτουργία τους απαιτείται το πλοίο να βρίσκεται σε κίνηση, το μέτρο δε του ανορθωτικού ζεύγους είναι ανάλογο πρός το τετράγωνο της ταχύτητας του.
Τα πτερύγια απενεργοποιούνται και αυτόματα επανέρχονται στη θέση ανάπαυσης όταν η ταχύτητα του πλοίου πέσει κάτω απο το όριο απόδοσης, (6-7 κόμβοι).

Συνεχίζεται...

*Σύντομο βιογραφικό

Ο Μιχάλης Τριανταφύλλου είναι συνταξιούχος Α’ μηχανικός του Εμπορικού Ναυτικού,  απόφοιτος της ΑΔΣΕΝ, μηχανικών Σκαραμαγκά, τάξη 1974,  κάτοχος διπλώματος μηχανικού του Εμπορικού Ναυτικού, Α’ τάξης και μέλος του IMarEST, (Institute of marine engineering science and technology).

Έχει εργαστεί σε εμπορικά πλοία των περισσοτέρων κατηγοριών.
Έχει μεγάλη θητεία στα επιβατηγά /τουριστικά και επιβατηγά / οχηματαγωγά  πλοία μεταξύ των οποίων τα: Γεώργιος Εξπρές, Pacific Star/ Aegean Star, The Azur, Olympic Voyager  & Olympic Explorer, Bluestar Naxos, Bluestar 1 & 2, Bluestar Horizon, Superfast 6,7 και 9.

Έχει παρακολουθήσει τη ναυπήγηση και έχει παραλάβει τα κρουαζιερόπλοια Olympic Voyager & Olympic  Explorer από το ναυπηγείο Blohm & Voss του Αμβούργου, καθώς και το επιβατηγό / οχηματαγωγό πλοίο Superfast 9 από το ναυπηγείο HDW του Κιέλου.

Τα τελευταία χρόνια της ενεργού καριέρας του, διετέλεσε τεχνικός διευθυντής ναυτιλιακής εταιρείας.

Από το γάμο του με τη Στέλλα Γιαμπουρά, έχει δύο κόρες την Άννα και την Αγγελική.

Είναι δημότης και μόνιμος κάτοικος της Νάξου.

Newsroom Cyclades Voice

Δείτε επίσης

Κατηγορίες

Σχόλια Αναγνωστών:

Ο αναγνώστης: ANDREAS PARASCHIS έγραψε: 20/11/2019
ΝΑ ΕΙΣΑΙ ΚΑΛΑ ΚΑΙ ΑΝ ΜΑΣ ΣΡΕΛΝΕΙΣ ΠΑΝΤΑ ΤΙΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΣΟΥ. ΕΙΝΑΙ ΥΠΕΡΟΧΕΣ ΚΑΙ ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΣΤΟΝ ΚΑΘΕΝΑ ΜΑΣ.

Εισάγετε το σχόλιό σας

Όνοματεπώνυμο


E-mail:


Κείμενο
0 από 1500 χαρακτήρες



Το μήνυμα σας ΔΕΝ θα δημοσιευτεί εάν:
  • Περιέχει υβριστικά, συκοφαντικά, ρατσιστικά, χυδαία,
    προσβλητικά ή ανάρμοστα με οποιοδήποτε άλλο τρόπο σχόλια.
  • Παραβιάζει το νόμο ή υποκινεί ανθρώπους να διαπράξουν κάποιο έγκλημα.
  • Προκαλεί βλάβη σε ανηλίκους με οποιονδήποτε τρόπο.
  • Παραβιάζει τα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας.
  • Περιέχει στοιχεία που μπορεί να επηρεάσουν δικαστικές διαδικασίες.
  • Διαφημίζει προϊόντα ή υπηρεσίες ή διαδικτυακούς τόπους .
  • Περιέχει προσωπικές πληροφορίες (διεύθυνση, τηλέφωνο κλπ).
  • Δεν είναι σχετικό με το συγκεκριμένο Debate.
Δεν δημοσιεύονται σχόλια γραμμένα σε greeklish ή/και κεφαλαία.