Arhitectura navala pe intelesul tuturor

[Vali]

In urma numeroaselor discutii de pe forum(uri) in care s-au pus in mod repetat intrebari similare, am considerat necesar sa pornim un topic despre ceea ce inseamna arhitectura navala aplicabila la ambarcatiuni. Vom centraliza aici informatiile de baza de care are nevoie un barcagiu pasionat pentru a sti la ce sa se uite atunci cand are de facut o alegere, ori pentru constructia, ori pentru cumpararea barcii dorite, sau poate chiar proiectarea pe cont propriu a obiectului plutitor visat.

Vom incerca sa pastram discutiile cat mai accesibile, intrand in detalii matematice etc doar daca este stricta nevoie. Personal voi raspunde la orice intrebare pertinenta, in masura in care cunosc subiectul. Din motive de timp limitat, imi cer scuze anticipat daca uneori voi posta sau voi raspunde cu intarziere.

Inainte de a intra propriu-zis in topic, as vrea sa postez o bibliografie utila pentru cei interesati mai in detaliu de acest subiect:

1. Proiectarea si constructia navelor mici - editia 1977, de Sgrumala si Bidoaie, o carte considerata "biblia" barcagiilor romani "old school". Chiar daca oarecum depasita, cartea e in continuare foarte utila, mai ales celor la inceput de drum.
2. Particularitatile hidrodinamice ale proiectarii navelor mici, de profesor doctor inginer Dan Obreja. Dl. profesor Dan Obreja este poate cel mai valoros specialist in hidrodinamica navala pe care il are in prezent Romania. Cartea mentionata aici intra mai amanuntit in problematica ambarcatiunilor si navelor mici, mai ales pe parte de hidrodinamica.
3. Principles of Yacht Design - editia 1999, de Larsson si Eliasson. Fata de editiile anterioare aceasta editie contine, pe langa subiectul velierelor, inclusiv un capitol despre ambarcatiunile exclusiv cu motor. O carte foarte utila si detaliata.
4. Designing power and sail - editia 2000, de Arthur Edmunds. Contine o abordare oarecum simplificata si pragmatica a procesului de proiectare a ambarcatiunilor cu vele si/sau motor, fiind o carte buna pentru intelegerea bazei arhitecturii navale aplicabile la ambarcatiuni.
5. Yacht design according to Perry, de Robert H. Perry, unul din cei mai prolifici designeri americani de veliere. O lectura captivanta, un mix savuros de tehnica si lectii de viata.
6. The elements of boat strength de Dave Gerr, seful celei mai prestigioase scoli de design de iahturi din lume, Westlawn Institute. Cartea trateaza exclusiv subiectul esantionajului ambarcatiunilor si navelor mici, adica dimensionarea structurii, fara sa intre in detalii ingineresti de tip FEM, ci pe baza unor reguli rezultate din practica indelungata.

Ca sa incepem, am sa prezint care sunt cerintele principale continute in caietul de sarcini la demararea unui proiect nou de ambarcatiune:

1. Scopul proiectului. Aici se definesc destinatia ambarcatiunii, cerintele de incarcatura transportabila, regimul de mars, viteza, autonomia, modul de propulsie, tehnica de constructie etc. Din acest capitol deriva toate cele ulterioare.
2. Analiza hidrodinamica: se adopta solutiile cele mai bune pentru indeplinirea cerintelor din caietul de sarcini, dpdv hidrodinamic. Se alege geometria aproximativa a corpului, se aleg dimensiunile, coeficientii specifici, totul prin comparatie cu o baza de date a ambarcatiunilor similare deja existente.
3. Analiza hidrostatica: se verifica pe un plan de forme preliminar, adoptat in etapa anterioara, comportamentul ambarcatiunii la diferite incarcari si implicit pescaje. Se traseaza astfel diferite diagrame specifice - diagrama de carene drepte, diagrama Bonjean etc, de unde se pot obtine date utile in orice moment, referitor la incarcarea, flotabilitatea si asieta ambarcatiunii.
4. Calculul maselor aflate la bord, in urma caruia se verifica obtinerea distributiei greutatilor pe lungimea si latimea ambarcatiunii, care trebuie sa se incadreze in valorile volumetriei imerse a corpului. Intr-o formulare simplista, centrul de greutate al corpului trebuie sa se afle pe aceeasi verticala cu centrul volumului de apa deslocuit (centrul de carena), pentru a se obtine asieta de proiectare.
5. Calculul rezistentei la inaintare si a puterii de propulsie, in urma caruia rezulta puterea necesara, alegerea motorului, consumul specific. Se face prin metode matematice si se valideaza in urma testelor de bazin pe modelul la scara.
6. Analiza stabilitatii: se verifica pe planul de forme adoptat in etapa 2 comportamentul ambarcatiunii dpdv al stabilitatii, de obicei cea transversala. Exista si ambarcatiuni la care se trateaza simultan ambele stabilitati, transversala si longitudinala, cu e cazul de exemplu al catamaranelor cu vele. Valorile stabilitatii trebuie sa se incadreze in normativele ISO pentru ca ambarcatiunea sa fie sigura.
7. Analiza de seakeeping: reprezinta studierea comportamentului navei pe valuri. Se efectueaza mai rar la ambarcatiuni, fiind caracteristica navelor mari. In ultima vreme insa a inceput sa fie aplicata si la ambarcatiuni.  Totusi, de obicei la nave mici si ambarcatiuni, partea de seakeeping se asigura prin indeplinirea conditiilor din normativele ISO specifice, rezultand incadrarea pe clase de navigatie (D, C, B si respectiv A).
8. Calculul esantionajului corpului - reprezinta alegerea tipului de structura si dimensionarea structurii corpului, pentru obtinerea proprietatilor mecanice necesare ale ambarcatiunii. La fel, trebuie ca valorile sa se incadreze in normativele ISO specifice, astfel ca nava sa fie sigura in exploatare.
9. Conceperea si dispunerea amenajarilor interioare dorite. Se face la fel conform cu anumite normative, pentru obtinerea confortului, dar si sigurantei in navigatie.

Acestea sunt etapele principale, intre care se mai includ cateodata unele intermediare, in stricta legatura cu cele principale. Succesiunea de operatiuni de mai sus se parcurge de mai multe ori, pana se obtin rezultatele optime urmarite. In momentul cand se realizeaza acest lucru, se merge mai departe la alcatuirea proiectului detaliat de executie al ambarcatiunii. Acesta reprezinta ultima faza a proiectarii, si cand acesta este gata, se poate incepe construirea ambarcatiunii.

Toate aceste etape formeaza "spirala proiectarii", in engleza "design spiral". Dupa cum am scris mai sus, se trece deci de mai multe ori prin operatiunile mentionate, pana se ajunge la rezultatul final dorit:



Un link foarte util despre subiect este cel de la Westlawn: http://www.westlawn.edu/student_center/lecture1.asp

Cam atat pentru inceput, va invit sa adresati intrebari, urmand sa raspund punctual.

[pelicanul]

La bibliografia in limba romana as adauga "Croaziera cu Vele" de Radu Theodoru si Teodor Asimit, Editura Albatros, Bucuresti 1985. Are un capitol despre greement in care sint explicate bazele calculelor de dimensionare a catargului si manevrelor fixe si mobile, dimensionarea si echilibrarea velelor si alte chestii interesante.

[Roz Avel]

Salut la toata lumea.
Pentri interesatii cetitori în limba franceza, un pic de bibliografie francofona.
O teorie mai generalista a carenelor - Jean-Marie Finot - "Elements de vitesse des coques" - lectura libera pe net, pus la dispozitie de M. Finot (Finot-Group, probabil cel mai productiv cabinet de arhitectura navala din Franta în ultimii zece ani)
http://www.finot.com/ecrits/vitessecoq/debut/accueil.htm
O carte relativ exhaustiva, de fostul meu profesor Dominique Presles si colegul lui Dominique Paulet - " Architecture navale , Connaissance et pratique" http://livre.fnac.com/a1740717/Dominique-Presles-Architecture-navale - a fost "biblia" flilerei de arhitectura navala urmata de mine la Paris - La Villette, Presles s-a pensionat de vreo trei ani dar a fost una din celebritatile profesiunii între anii 1970 si 2000.
O carte care trateaza problema structurii unui velier la un mod foarte interesant si intuitiv (inclusiv greement, cu studii de caz, etc) - Jean-Pierre Aubry - "Structure et construction du voilier" http://www.amazon.fr/Structure-construction-voilier-Jean-Pierre-Aubry/dp/B0014KWESG (la urmatoarea escala când scot scanerul pot s-o pun la dispozitie, ne-au dat-o trasa la xerox la scoala si oricum e cam epuizata) - Aubry a fost sef de proiect si colaborator aropiat al lui Philippe Harlé, un arhitect cu o cariera exceptionala.
Absolut specifica velaturii si greementului - cartea lui Bertrand Cheret, "papa" maestrilor velisti din Franta, "Les voiles. Comprendre. Régler. Optimiser"
http://www.decitre.fr/livres/les-voiles-9782742407675.html
Pentru interesati pot scana cartea lui Aubry, pe celelalte le am la bord deci daca e vreun subiect în care va intereseaza pozitia tipilor pe vreun subiect anume pot scana sau traduce pasaje, etc. Daca pot ajuta cu ceva, cu placere.

[home made]

multumim calatorule printre culori !

[Vali]

La bibliografia in limba romana as adauga "Croaziera cu Vele" de Radu Theodoru si Teodor Asimit, Editura Albatros, Bucuresti 1985. Are un capitol despre greement in care sint explicate bazele calculelor de dimensionare a catargului si manevrelor fixe si mobile, dimensionarea si echilibrarea velelor si alte chestii interesante.

Multumim pentru mentiune Nicu, mai ales ca dupa aceasta carte ne-am facut ucenicia multi dintre noi.
Am vrut si eu sa mentionez de Croaziera cu vele, dar m-am gandit ca poate nu mai e asa de actualitate. Pentru mine ramane o lectura foarte placuta, imi aduc aminte de primele notiuni pe care le asimilam cu nesat incepand de la varsta de 13 ani, cat aveam in 1985, cand am descoperit cartea la biblioteca. Cred ca in continuare cartea poate fi utila, mai ales celor la inceput de drum.

Totusi, daca facem o comparatie cu "Principles of Yacht design", gasim unele neconcordante: spre exemplu, in capitolul 8 al cartii suedezilor se trateaza super detaliat echilibrarea sub vele a iahtului, facandu-se o distinctie clara intre centrii hidro si aerodinamici - centrul de rezistenta laterala si centrul velic - fata de centrii geometrici ai respectivelor suprafete. In "Croaziera cu vele" treaba e tratata foarte simplist, asimiland centrii geometrici cu centrii hidro si aerodinamic, ceea ce nu e chiar adevarat. Bineinteles ca la vremea respectiva solutia de echilibrare a fost suficienta, dovada fiind ca lumea s-a dat cu barcile destul de departe.
Intr-un fel situatia e asemanatoare cu cea a standardelor industriale ISO traduse in romana: sunt si aici ceva neconcordante, din care cauza, cel putin pentru mine e preferabil studiul variantelor originale, in engleza.

@ Roz Avel: multumim de interventie Florin, chiar ma bucur ca avem ocazia sa povestim impreuna cu cineva experimentat ca tine.
Am si eu o carte in franceza fotocopiata, se numeste "Voile et greement", nu mai stiu autorul. Am s-o caut si am sa scriu aici detaliile despre ea.
Foarte interesanta bibliografia francofona, si destul de putin raspandita la noi, care culmea ne declaram cei mai francofoni din estul Europei . Cred totusi ca e destul de putin raspandita si in Europa, cu toate ca nu inteleg motivul. Pe parte anglo-saxona e plin de bibliografie in format electronic, si e pacat ca francezii nu-si popularizeaza si ei know-how-ul, stiindu-se ca sunt printre cei mai buni, mai ales la veliere rapide multigurna din placaj.
Pe viitor cred ca voi fi si eu interesat de unele din cartile mentionate, dar sa termin intai ceea ce lucrez acum in proiectare.

Ar fi cred interesant in timp sa povestim pe topicuri noi cate ceva din istoria designului naval pentru veliere de exemplu, concentrandu-ne pe designeri si operele lor. Oricum, parerea mea e ca topicul de fata va deveni unul mai general, unde se va strange documentatie, se vor schimba idei, iar subiectele specifice se vor trata pe topicuri dedicate, cum va fi si cazul meu, cand voi prezenta ceea ce lucrez acum.
Invitam deci forumistii sa adreseze orice intrebari, sa contribuie cu informatiile pe care le detin , cu ceea ce ii intereseaza etc. Nu conteaza daca subiectele vor fi poate cam amestecate, le luam la rand si le dezvoltam in topicuri separate.

Iar acum, tot pe parte de arhitectura navala, as mai adauga urmatoarele titluri:

1. How to design a boat , de John Teale, o abordare pragmatica si accesibila a designului naval aplicabil la barci
2. Maximum sail power , de Brian Hancock, trateaza detaliat subiectul greementului si velaturii dpdv al performantelor optime
3. Seaworthiness, the forgotten factor, de C. A Marchaj, una din cele mai bune carti despre seakeeping care exista
4. Aerohydrodynamics of sailing, de C. A Marchaj, titlul spune totul
5. The cruising multihull, de Chris White, una din rarele carti existente despre multicoci de croaziera cu vele

In masura in care imi fac timp, am sa uploadez cartile pe care le am in format electronic. Multumim anticipat tuturor eventualilor contributori.

[Roz Avel]

Asa, iute, ca ne pregatim sa "ridicam ancora" pentru o mica tura de 34 de mile - ideea cu dezvoltarea "istorica" a arhitecturii navale îmi place tare, si mi-ar face placere în masura competentelor mele limitate sa aduc câte ceva pe-aici. Va promit ca va urmaresc cu atentie (baga de seama, Vali ) si ca o sa-mi bag si eu nasul de câte ori pot. Mai ales pe tema culturii navale francofone, care e a mea, asta e si n-am ce sa-i fac (si care, orisi cât, a dat lumii velierelor câteva nume de exceptie, atât în domeniul conceptiei cât si al reusitei în curse - ca sa nu mai spun ca domeniile astea doua se întrepatrund total în ultimii 50 de ani - ca sa nu-l pomenesc decât pe Eric Tabarly care în afara de a fi fost un marinar exceptional era un adevarat vizionar în materie de forme de carena, de organizarea puntii, de conceptia velaturii si a apendicelor, etc). Va urma, nu-i asa ? Vai ce ma bucur de topicul asta...

[pelicanul]

Pentru a avea si o tema de proiect pe care sa discutam ce si cum propun o barca cu vele, de 6,9 metri  lungime si 2,5 m latime, care sa fie apta de regate off shore dar sa poata fi construita din placaj, de orice membru al acestui forum. 

Un fel de combinatie intre http://www.bateau.com/proddetail.php?prod=SB18 , http://www.i550sportboat.com/ si http://www.dixdesign.com/didimini.htm.

Un pic mai lunga, dar mai ingusta decit Didi Mini pentru a fi trailerabila. Derivorul ar trebui sa fie fix si lestat, pentru o mai buna stabilitate, dar ar fi buna si varianta cu derivor rabatabil, eventual lestat (tip ghilotina).

Daca exista deja o astfel de barca, sub forma de planuri sau de cumparat, hai sa discutam despe ea prin prisma spiralei proiectarii prezentata de Vali.

[cristizz]

Dar despre designul de mai jos ce spuneti?

Arrivee Salvador David Raison.mov

Alte detalii: http://www.thedailysail.com/offshore/11/60195/0/david-raison-wins-mini-transat

David Raison, Magnum : l'arme absolue

Iar transportul legal pe peridoc in principiu s-ar putea rezolva

[Roz Avel]

Hehehe, cu Magnum 747 David Raison le-a dat o lectie de arhitectura navala multor detractori. Am vazut barca la Lorient, în baza navala construita lânga fosta baza nemteasca de submarine, la Kernevel - e drept ca arata ciudat. E drept ca Raison e probabil si un excelent skipper, dupa ce a luat un loc doi în Mini Fastnet (daca un ma însel, o sa verific) pe urma i-a batut la curul gol în Mini Transat-ul din anul urmator. Dar doi ani mai târziu (anul asta, adica) Giancarlo Pedote a condus aproape toata cursa, si a pierdut în ultimele ore - în conditii de vânt diferite de cele ale lui David. Concluzia mea e ca e într-adevar o barca formidabila. Între timp David Raison a dezvoltat principiul într-un alt prototip Mini 6,50.http://www.voilesetvoiliers.com/popup/mini-en-mai-2014-la-trinite-magnum-contre-maximum-2/ care a avut niste probleme de fiabilitate, dar s-a ilustrat într-un loc 2 în Trophée MAP si un loc 6 în Mini Fastnet. Les Sables - Les Açores - Les Sables - a preferat sa abandoneze pentru ca nu era suficient de pus la punct. Nu mai am stiri de-atunci.
Alt exemplu (proiecte ale unui alt David - Reard - din placaj, mai aproape de tema de proiect propusa de Pelicanul, Bepox 700 - declinat în modeul Bepox 750 - planeaza usor si naviga cu nasol complet afara din apa. (Era în 2000, între timp David Raison a eliminat etrava complet. Frumos ? Nu stiu, si nu conteaza. Eficace, în mod sigur.)
Lungime în jur de 7m, latime un pic peste gabaritul rutier european (2,55m daca nu ma însel) se poate rezolva înclinându-l pe peridoc, ca în poza postata de Pelicanul. Mult mai putin extrem decât un Mini 6,50.
Bepox 700 - http://www.mediareard.com/images/press/B700couvBTX.pdf
Bepox 750 - http://www.allboatsavenue.com/le-bepox-750-un-voilier-entierement-personnalisable/
Mini 6,50 nu sunt veliere care functioneaza pe principii arhimediene, idealul fiind ca începâd de la alura de travers (unele chiar si înainte) sa depaseasca viteza limita a carenei si sa plece în planning (glisare ?). E interesant (oare Vali ne poate lamuri cum sta treaba cu numarul lui Froude sau Reech? http://en.wikipedia.org/wiki/Froude_number) - cum depaseste un velier stadiul în care e prizonierul propriului sistem de valuri generat de deplasare, al carui lungime de unda - atâta timp cât vasul functioneaza în regim arhimedian - nu poate trece de lungimea la linia de plutire a vasului, si cum injectând o doza de energie brutala, vasul se cabreaza si iese din regimul propriului deplasament, trecînd în regim de planning. Nu stiu daca sunt clar, si poate nu-i foarte corect ce am zis acum, astept corectari Cred ca pe undeva absenta etravei se explica prin faptul ca vasele desenate de Raison nu au nevoie sa strabata valurile, pentru ca functioneaza mai tot timpul în regim de planning.

[pelicanul]

Conceptul lui David Raison este intr-adevar revolutionar si a aparut din necesitatea de  a mari la maxim "puterea instalata" a velierului. Aceasta nu se poate face decit marind momentul de redresare. Avind un pescaj limitat de regulile cursei (2m) singura metoda de a mari momentul de redresare era sa mareasca latimea barcii pe toata lungimea sa, spre deosebire de alte modele, care sint latite numai in jumatatea posterioara. Vezi aici: http://www.yachtingworld.com/blogs/elaine-bunting/453787/pocket-rocket
Oricum, barca este super high tech si cred ca depaseste tema propusa
In afara de asta, mai e o discutie privind capabilitatea barcii de a urca in vint: http://www.yachtingworld.com/blogs/elaine-bunting/531437/ugly-but-fast Nu-mi place deloc! Zise vulpea privind la strugurii cei acri!
Modelele Bepox mi se par mult mai accesibile si mult mai aproape de tema.

In ce priveste functionarea "arhimediana", e clar ca aceste barci functioneaza intr-un regim de semi glisare sau chiar glisare. Uite aici am pus un articol care explica destul de bine fenomenul: http://forum.capcompas.ro/index.php/topic,965.msg21526.html#msg21526
Barcile cu gurne ascutite (cum sint in general cele din placaj) se comporta bine in regim de glisare, dar pina acolo trebuie sa treaca si prin regimul de deplasament si semi glisare. Si daca nu ai vint destul de puternic (adica putere) s-ar putea sa ai probleme. Nu e cazul pe ocean, dar e o situatie frecventa intr-o cursa costiera. La fel ca si necesitatea de a aborda cam orice alura.
Gurnele ascutite si fundul plat pun probleme si la navigarea pe valuri. Din aceasta cauza cred ca Didi Mini, de exemplu, are gurna rotunjita desi e facut tot din placaj.
De fapt, la o barca de 6 - 7 m pina la 12 - 14 kn esti inca in semi glisare. Din nou, e mai buna o gurna rotunjita. Si trebuie sa cresti mult puterea (vele + vint + moment de redresare) pentru a intra in glisare, chiar daca ai forma care sa-ti permita asta.
Compromisul trebuie deci facut intre simplitatea constructiei din placaj (care duce la gurne ascutite) si regimul de viteza situat intre deplasament si semi glisare. Ne apropiem de o constructie cu gurna ascutita multipla sau de ceva gen Didi.

[Don Basilio]

vis a vis de fotografia postata de Cristi(ZZ)
am incercat sa vad cum pot fi transportate barci agabaritice (latime mai mare de 2,55 m in Europa) si am masurat mai multye modele.am observat ca latimea minima obtinuta la barca inclinata este doar cu 5-6% mai mica decat latimea maxima a barcii. Asadar, ar putea fi transportate barci cu o latime maxima de aproximativ 2,70 m. nu e mare scofala. oricum, astept cu obstinatie sa fiu contrazis, mai aless ca am vazut pe "afara", prin nordul Europei, niste barci super, la preturi si mai super de vreo 2,9-3 m latime. daca imi ofera cineva o solutie fezabila de a aduce o asemene barca PE USCAT, in Romania, fara transporturi speciale (pot sa duc cam 2,7-2,8 tone) ii raman profund recunoscator

[cristizz]

Am luat ca exemplu Didi 30 MG de la Dix design si, respectand proportiile, rezulta ceea ce se vede mai jos.
Nu zic ca e simplu, dar cred ca se poate face.

[Don Basilio]

multumesc Cristi,
dar ce faci cu derivorul fix (eu m-as orienta spre o barca mai "zdaravana" pentru mare, cu derivor fix, lestat) si, doi, esti sigur ca bordajul barcii la cupla maestra tine greutatea, la care se pot adauga alte forte, franare, gropi, etc.

[cristizz]

Salve Vasile,
Didi 30 MG l-am luat doar ca un exemplu, accesibil deoarece are sectiunea desenata pe site.
Despre derivor, strict in cazul acesta, am citit undeva (un site al unor entuziasti ai acestei barci din Ungaria) ca au facut un derivor lestat retractabil, ca la Didi 26. Si oamenii se dau la regate.
Daca rezista .... pai cata vreme altii cara barcile asa (fotografia postata mai sus nu este singurul exemplu gasit) ma gandesc ca nu sunt probleme. Daca faci mai multe puncte de sprijin probabil ca barca va fi si mai putin stresata.
Desigur, solutia nu este valabila pentru orice barca si orice dimensiune. Dar noi vorbim de o tema de proiectare si o latime ceva mai mare de 2,55 m poate genera o barca mai performanta, in principiu. Daca si tractabilitatea poate fi rezolvata, atunci e si mai interesanta.

[Don Basilio]

nu ma refer la o barca pe care sa o construiesc, prefer o barca sh adusa de afara. cred ca e mai ieftin sa tai derivorul (daca e din otel) si sa-l sudez la loc in tara (+ grunduit, vopsit, etc.) decat sa platesc un transport agabaritic de 2000-2500 km. la modelul prezentat de tine, respectand scara, ar merge un derivor de 70-75 cm. multumesc pentru implicare. Abia astept sa continuam discutiile incepute la Modi.