Παραμετρικός διατοιχισμός και επικίνδυνος πρυμναίος κυματισμός
1Το μάθημα με απλά λόγια
Σε ορισμένα κύματα η ευστάθεια αυξομειώνεται με κάθε κύμα και ο διατοιχισμός μπορεί να φτάσει τις 30° ή περισσότερο σε λίγους κύκλους. Μάθε τις συνθήκες και πώς τις αλλάζεις.
Τι είναι
Όταν η κορυφή κύματος βρίσκεται στο μέσο του πλοίου, η επιφάνεια ισάλου στενεύει στα άκρα και το GM μειώνεται. Με την κοιλάδα κύματος στο μέσο, πλώρη και πρύμνη με έντονο άνοιγμα πλευρών βυθίζονται βαθιά και το GM αυξάνεται. Αυτή η περιοδική μεταβολή ευστάθειας είναι παραμετρική διέγερση. Αν επαναλαμβάνεται μία ή δύο φορές ανά φυσική ταλάντωση, ο διατοιχισμός μπορεί να αυξηθεί γρήγορα. Πλοία εμπορευματοκιβωτίων και οχηματαγωγά με λεπτές γάστρες και έντονο άνοιγμα πλευρών κινδυνεύουν περισσότερο.
Η επικίνδυνη περιοχή
Η MSC.1/Circ.1228 προειδοποιεί για παραμετρικό διατοιχισμό όταν η περίοδος συνάντησης TE, ο χρόνος μεταξύ κυμάτων που συναντούν το πλοίο, πλησιάζει την περίοδο διατοιχισμού TR ή το μισό της: TE ≈ TR ή TE ≈ 0,5 TR. Μήκη κύματος κοντά στο μήκος πλοίου είναι δυσμενέστερα. Μπορεί να συμβεί με μετωπικό, πρυμναίο, λοξό πρωραίο ή λοξό πρυμναίο κυματισμό, ακόμη και με μέτριο καιρό.
Υπολογισμός περιόδου συνάντησης
Για μήκος κύματος λ σε μέτρα σε βαθιά νερά, η ταχύτητα κύματος c ≈ 1,25√λ m/s και η περίοδος TW ≈ 0,8√λ s. Χρησιμοποίησε ταχύτητα πλοίου ως προς το νερό V σε m/s· μετάτρεψε κόμβους πολλαπλασιάζοντας επί 0,5144. Για κύματα ακριβώς από πρώρα, TE = λ/(c + V), και ακριβώς από πρύμνη, TE = λ/|c − V|. Με ίσες ταχύτητες πλοίου και ομόρροπων κυμάτων δεν υπάρχει πεπερασμένη περίοδος συνάντησης. Για λοξά κύματα, χρησιμοποίησε το διάγραμμα της Circ.1228.
Διακοπή συντονισμού
Άλλαξε πορεία, ταχύτητα ή και τα δύο ώστε η TE να απέχει αρκετά από TR και 0,5 TR. Έπειτα επανυπολόγισε. Μικρή αλλαγή ταχύτητας ίσως δεν αρκεί· η αλλαγή πορείας μεταβάλλει και τη γωνία συνάντησης. Στον σύγχρονο διατοιχισμό, διαδοχικά κύματα ωθούν στον ρυθμό φυσικής ταλάντωσης του πλοίου (TE ≈ TR). Πρόκειται για άμεση διέγερση από κύματα· ο παραμετρικός διατοιχισμός προέρχεται από μεταβολή της ευστάθειας επαναφοράς.
Ολίσθηση πάνω στο κύμα και νέα κριτήρια
Ολίσθηση πάνω στο κύμα (surf-riding) σημαίνει ότι πρυμναίο κύμα επιταχύνει και μεταφέρει το πλοίο. Ανεξέλεγκτη στροφή (broaching) είναι ξαφνική απώλεια ελέγχου κατεύθυνσης, συχνά με επικίνδυνη κλίση. Για κύματα ακριβώς από πρύμνη, η Circ.1228 δίνει ενδεικτικό όριο κινδύνου περίπου 1,8√L κόμβους, με L το μήκος μεταξύ καθέτων σε μέτρα. Κίνδυνος υπάρχει και εκτός αυτής της ζώνης. Η MSC.1/Circ.1627 δίνει προσωρινές, μη υποχρεωτικές κατευθυντήριες γραμμές δεύτερης γενιάς για ευστάθεια σε άθικτη κατάσταση και επιχειρησιακή καθοδήγηση.
2Βήμα βήμα
Λυμένο παράδειγμα: βρίσκεται στην επικίνδυνη περιοχή;
- 1
Περίοδος διατοιχισμού TR 22 s. Μετωπικά κύματα μήκους 300 m· ταχύτητα 12 κόμβοι (6,17 m/s).
Πάρε την TR από δοκιμή διατοιχισμού ή το πρόγραμμα φόρτωσης.
- 2
Ταχύτητα κύματος ≈ 1,25 × √300 = 21,6 m/s· περίοδος κύματος ≈ 0,8 × √300 = 13,9 s.
Σχέσεις κυμάτων σε βαθιά νερά.
- 3
Μετωπικά κύματα: TE = 300 ÷ (21,6 + 6,2) = 10,8 s.
Πλοίο και κύματα πλησιάζουν μεταξύ τους, οπότε οι ταχύτητες προστίθενται.
- 4
Σύγκρινε: 0,5 TR = 11 s, άρα TE ≈ 0,5 TR.
Κίνδυνος: παραμετρικός διατοιχισμός μπορεί να αναπτυχθεί σε λίγους κύκλους.
- 5
Άλλαξε πορεία και, αν χρειάζεται, ταχύτητα, και επανυπολόγισε την TE.
Απομάκρυνε αρκετά την TE από τα 11 s και τα 22 s.
3Βασικά στοιχεία
- Κίνδυνος (Circ.1228)
- TE ≈ TR ή TE ≈ 0,5 TR
- Περίοδος κύματος
- TW ≈ 0,8 √λ s (λ σε m)
- Ταχύτητα κύματος
- ≈ 1,25 √λ m/s σε βαθιά νερά
- Ακριβώς από πρώρα (c και V σε m/s· λ σε m)
- TE = λ/(c + V)
- Οδηγία ολίσθησης πάνω στο κύμα (L: μήκος μεταξύ καθέτων, m)
- Ενδεικτικό όριο με κύματα ακριβώς από πρύμνη: V > 1,8√L κόμβοι
- MSC.1/Circ.1627
- Προσωρινές οδηγίες ευστάθειας σε άθικτη κατάσταση· επιχειρησιακή καθοδήγηση
4Βασικά σημεία
- 1
Ο παραμετρικός διατοιχισμός προέρχεται από αυξομείωση ευστάθειας με κάθε κύμα.
- 2
Κίνδυνος όταν TE ≈ TR ή TE ≈ 0,5 TR, με μήκος κύματος κοντά στο μήκος πλοίου.
- 3
Άλλαξε πορεία και ταχύτητα ώστε η TE να απομακρυνθεί και από τα δύο, και επανυπολόγισε.
- 4
Η Circ.1627 δίνει προσωρινές οδηγίες ευστάθειας σε άθικτη κατάσταση και επιχειρησιακή καθοδήγηση· δεν είναι υποχρεωτική.
5Συχνά λάθη
Λάθος: Παραμετρικός διατοιχισμός συμβαίνει μόνο με εγκάρσια κύματα.
Σωστό: Είναι χαρακτηριστικός μετωπικών και πρυμναίων κυμάτων, όπου η επιφάνεια ισάλου μεταβάλλεται περισσότερο κατά μήκος της γάστρας.
Λάθος: Χρειάζονται πολύ μεγάλα κύματα.
Σωστό: Μέτρια κύματα κατάλληλου μήκους και περιόδου μπορούν να τον προκαλέσουν όταν η TE βρίσκεται στην επικίνδυνη περιοχή.
6Πρακτικό σενάριο και κλειδιά εξετάσεων
Πλοίο μήκους 200 m μεταξύ καθέτων ταξιδεύει με 18 κόμβους και κύματα ακριβώς από πρύμνη. Το μήκος κύματος είναι 200 m και η φυσική περίοδος διατοιχισμού TR 24 s. Τι δείχνει η οδηγία ολίσθησης πάνω στο κύμα και βρίσκεται στην επικίνδυνη περιοχή παραμετρικού διατοιχισμού;
Δες την απάντηση
Το γενικό όριο της Circ.1228 για κύματα ακριβώς από πρύμνη είναι 1,8 × √200 = 25,5 κόμβοι. Στους 18 κόμβους είσαι εκτός ζώνης· αυτό δεν αποκλείει ολίσθηση πάνω στο κύμα ή ανεξέλεγκτη στροφή (broaching). Ταχύτητα κύματος ≈ 1,25 × √200 = 17,68 m/s, ταχύτητα πλοίου 9,26 m/s, άρα TE = 200 ÷ |17,68 − 9,26| ≈ 23,8 s. Είναι κοντά στην TR = 24 s: άλλαξε πορεία ή ταχύτητα και επανυπολόγισε ώστε να απομακρυνθείς από TR και 0,5 TR.
Κλειδιά εξετάσεων
- TE ≈ TR ή 0,5 TR → κίνδυνος παραμετρικού διατοιχισμού.
- Βαθιά νερά: TW ≈ 0,8√λ· c ≈ 1,25√λ. Ακριβώς από πρώρα: TE = λ/(c + V)· από πρύμνη: TE = λ/|c − V| (λ σε m, c και V σε m/s).
- Ενδεικτικό όριο Circ.1228 με κύματα ακριβώς από πρύμνη: V > 1,8√L κόμβοι (L: μήκος μεταξύ καθέτων, m)· εκτός ορίου δεν αποδεικνύεται ασφάλεια.
- MSC.1/Circ.1228 καθοδήγηση· MSC.1/Circ.1627 προσωρινά κριτήρια δεύτερης γενιάς.
Ολοκλήρωσε αυτή την υποενότητα
Όταν τη διαβάσεις, απάντησε σε τρεις ερωτήσεις. Με τρεις σωστές απαντήσεις ολοκληρώνεις την υποενότητα. Δεν αρκεί να ανοίξεις μόνο τη σελίδα.
Οι σημειώσεις μου για αυτή την υποενότητα
Καμία σημείωση