ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΙΝΤΕΟ - ΓΡΑΜΜΗ ΤΟΥ PLIMSOLL (ΣΝΕΠΑΠ)

 

ΓΡΑΜΜΗ ΤΟΥ PLIMSOLL

Ο καθορισμός του μέγιστου ασφαλούς βυθίσματος ή του ελάχιστου ύψους εξάλων (freeboard) ήταν αναγκαίο να γίνει, ώστε να προφυλαχθούν οι επιβαίνοντες από την αυθαιρεσία του πλοιοκτήτη που θα υπερφόρτωνε το πλοίο του. Το 1875, ζητήθηκε από τους πλοιοκτήτες να χαράξουν στην πλευρά του πλοίου τους ένα δίσκο με μια οριζόντια γραμμή που να δείχνει το μέγιστο βύθισμα μέχρι το οποίο θα ήταν ασφαλής η φόρτωση του πλοίου. 

Η γραμμή αυτή είναι γνωστή με το όνομα γραμμή του Plimsoll. Το ολιγόλεπτο εκπαιδευτικό βίντεο  εξηγεί τον τρόπο καθορισμού της γραμμής αυτής με παραστατικό τρόπο.

ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΣΧΗΜΑΤΟΣ ή ΜΟΡΦΗΣ ΠΛΟΙΟΥ (ΝΕΠ)

Για την καλύτερη κατανόηση του 2ου Κεφαλαίου (Συντελεστές Μορφής Πλοίου), παρουσιάζεται συμπληρωματικό υλικό :

Για τη σύγκριση του σχήματος κάτω από την ίσαλο των πλοίων έχει καθιερωθεί αριθμός συντελεστών, πού καλούνται συντελεστές σχήματος (ή μορφής) του πλοίου.

Αυτοί είναι χρήσιμοι για την εκτέλεση απλών υπολογισμών, όπως είναι η εκτίμηση του εκτοπίσματος, αλλά κυρίως για τη συγκριτική εξέταση των διαφόρων χαρακτηριστικών ενός πλοίου με άλλους παρόμοιους τύπους πλοίων, όπως π.χ. η ικανότητα ωφέλιμου φορτίου, η αντίσταση στην πρόωση, κλπ.

ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΕΚΤΟΠΙΣΜΑΤΟΣ  Ή ΓΑΣΤΡΑΣ

Ο συντελεστής εκτοπίσματος (ή γάστρας) C_B είναι ο λόγος του όγκου του εκτοπίσματος V των υφάλων του πλοίου προς τον όγκο του ορθογώνιου παραλληλεπίπεδου το οποίο είναι περιγραμμένο στο σχήμα των υφάλων και έχει μήκος ίσο με το μήκος L της Ισάλου, πλάτος ίσο με το πλάτος κατασκευής Β και ύψος ίσο με το μέσο βύθισμα D, τα οποία αντιστοιχούν στο παραπάνω εκτόπισμα.

Επομένως, ο C_B δίνει το ποσοστό του ορθογώνιου παραλληλεπίπεδου LxBxD, το οποίο γεμίζει από τον όγκο V της γάστρας του πλοίου.

Ενδεικτικές τιμές του C_B :

• Ταχύπλοα σκάφη (θαλαμηγοί, αντιτορπιλλικά, καταδρομικά): 0,50 μέχρι 0,65
• 
  
• Συνηθισμένα φορτηγά (General Cargo Liners):   0,65 μέχρι 0,75
• 
  
• Φορτηγά σχετικά μικρής ταχύτητας (σκόρπιου φορτίου, πετρελαιοφόρα): 0,70 μέχρι 0,85
• 
  
• Παρατηρούμε γενικότερα ότι τα πλοία μεγάλης ταχύτητας έχουν μικρότερο C_B

ΠΡΙΣΜΑΤΙΚΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ

Ο πρισματικός συντελεστής C_P είναι ο λόγος του όγκου εκτοπίσματος των υφάλων του πλοίου προς τον όγκο πρίσματος, που έχει βάση τη μέση τομή Μ και ύψος το μήκος L της ισάλου :

Αντίστοιχα με τα παραπάνω, ο συντελεστής C_P δίνει το ποσοστό πληρότητας του πρίσματος που περιβάλλει το πλοίο από τον όγκο V της γάστρας του.

Οι τιμές του C_P είναι πάντα λίγο μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες C_B.

ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΙΣΑΛΟΥ

     Ο συντελεστής ισάλου C_W είναι ό λόγος τού εμβαδού της επιφάνειας της ισάλου Α προς το εμβαδό της επιφάνειας τού ορθογώνιου πού είναι περιγραμμένο στο σχήμα της ισάλου και έχει πλευρές ίσες με το πλάτος κατασκευής Β της ισάλου  και με το μήκος L της ισάλου:

Οι τυπικές τιμές του συντελεστή C_w κυμαίνονται από 0,85 για πλοία λεπτής μορφής μέχρι 0,90 για πλοία «γεμάτα» (μεγάλο C_B ).

ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΜΕΣΗΣ ΤΟΜΗΣ

    Ο συντελεστής μέσης τομής C_M είναι ο λόγος του εμβαδού της επιφάνειας της μέσης τομής Μ, η οποία βρίσκεται κάτω από την ίσαλο, προς το εμβαδό της επιφάνειας του ορθογώνιου που είναι περιγραμμένο στο σχήμα της μέσης τομής και έχει πλευρές ίσες με το πλάτος κατασκευής Β και με βύθισμα D :

Σχέση μεταξύ των συντελεστών C_B , C_M & C_P

    Οι τυπικές τιμές του συντελεστή C_M κυμαίνονται από 0,85 για ταχύπλοα σκάφη, μέχρι 0,99 για σκάφη με μικρή ταχύτητα.

Μεταξύ των συντελεστών γάστρας, μέσης τομής και του πρισματικού υπάρχει σχέση:

Οι παραπάνω συντελεστές αναφέρονται στην ίσαλο κατασκευής (σχεδίασης).

ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΕΣ ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ (ΣΝΕΠΑΠ)

Αρχή του Αρχιμήδη

     Σύμφωνα με την αρχή του Αρχιμήδη:

     Κάθε σώμα που βυθίζεται μέσα σε υγρό χάνει τόσο από το βάρος του, όσο είναι το βάρος του υγρού που εκτοπίζει.

     Ο όγκος του υγρού που εκτοπίζεται είναι ίσος με τον όγκο του σώματος, ο οποίος βρίσκεται κάτω από την ίσαλο επιφάνεια.

Αρχή του Αρχιμήδη (β΄διατύπωση)

     H αρχή του Αρχιμήδη είναι μια βασική αρχή της Υδροστατικής και μπορεί να διατυπωθεί και με άλλο τρόπο, ως εξής:

  Kάθε σώμα που βυθίζεται σε υγρό δέχεται την ενέργεια κατακόρυφης δύναμης που ονομάζεται άντωση. Αυτή είναι η συνισταμένη των υδροστατικών πιέσεων του υγρού και είναι ίση και αντίθετη προς το βάρος του υγρού, το οποίο εκτοπίζεται από το σώμα.

Πειραματική επαλήθευση της αρχής του Αρχιμήδη

Επομένως, για τα διπλανά σχήματα ισχύει η σχέση :

  b = Ο · γ

b  είναι το βάρος

         του υγρού που

         εκτοπίζεται,

    Ο   ο όγκος του   

           υγρού που

           εκτοπίζεται

   γ   το ειδικό βάρος του υγρού 

    
 Θεωρητική εξήγηση - Άντωση

    Πράγματι, πριν από τη βύθιση του σώματος, τον ίδιο ακριβώς όγκο βυθίσεως (έστω Ο) καταλάμβανε  το νερό. 

      Το βάρος του νερού βρισκόταν σε ισορροπία με τη συνισταμένη των υδροστατικών πιέσεων που εξασκούσε το υπόλοιπο υγρό πάνω στον όγκο Ο.

     Αυτή η κατακόρυφη δύναμη όπως προαναφέρθηκε ονομάζεται  Άντωση και το σημείο εφαρμογής της (δηλ. το Κέντρο Άντωσης), βρίσκεται στο γεωμετρικό κέντρο του όγκου (*) του υγρού που εκτοπίζεται 

    (*) ο όγκος αυτός ορίζεται από την κλειστή επιφάνεια  των υφάλων + την ίσαλο επιφάνεια, δηλ. την επιφάνεια που περικλείει η ίσαλος γραμμή στο σημείο αυτό του βυθίσματος

Εκτόπισμα

     Το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από ένα σώμα το οποίο βυθίζεται μέσα σε αυτό, λέγεται εκτόπισμα του σώματος και επομένως:

Άντωση = Εκτόπισμα

     Εξάλλου, εφόσον το σώμα ισορροπεί στην επιφάνεια (επιπλέει) ή μέσα στο υγρό (αιωρείται), υπάρχει ισορροπία δυνάμεων και επομένως το βάρος του είναι ίσο με την άντωση, οπότε ισχύει η γενική σχέση:

Βάρος (*) = Άντωση = Εκτόπισμα

 (*) εννοείται το βάρος του επιπλέοντος σώματος, π.χ. πλοίου

   Άρα:  Βάρος πλοίου = Βάρος εκτοπίσματος =

                                           = Όγκος υφάλων x ειδικό βάρος νερού

Βάρος , Άντωση & Εκτόπισμα

 Eκτόπισμα = V1 · γ

— V1  ο όγκος, ο οποίος εκτοπίζεται από τα ύφαλα του πλοίου

—  γ  το ειδικό βάρος του νερού

Πλευστότητα - Εφεδρική Πλευστότητα

     Όπως προκύπτει από τα παραπάνω, για δεδομένο και σταθερό βάρος, το πλοίο θα πρέπει να βυθισθεί στο νερό, τόσο ώστε η άντωσή του να γίνει ίση με το βάρος του.

     Αυτή είναι η αρχή της πλευστότητας και συνεπάγεται τα παρακάτω:

     α) Ένα σώμα θα πλεύσει στην επιφάνεια ενός υγρού αν εκτοπίζει βάρος υγρού ίσο με το βάρος του. Δηλαδή όταν το μέσο ειδικό βάρος του είναι μικρότερο από τη μέση πυκνότητα του υγρού.

     Ως μέσο ειδικό βάρος τού σώματος ορίζεται το πηλίκο του βάρους διά του εμβαπτισμένου στο νερό όγκου του.

    β) Αν το μέσο ειδικό βάρος του σώματος είναι μεγαλύτερο από την πυκνότητα του υγρού, ακόμη και όταν βυθιστεί ολόκληρο μέσα στο υγρό, αναγκαστικά το σώμα θα κινηθεί προς τον πυθμένα.

    Συνοψίζοντας, μπορούμε να πούμε ότι ένα σώμα μπορεί να έχει θετική πλευστότητα, όταν πλέει πάνω στην επιφάνεια ενός υγρού, αρνητική, όταν βυθίζεται, και μηδενική ή ουδέτερη, όταν αιωρείται μέσα στο υγρό.

     Τα πλοία επιφάνειας έχουν θετική πλευστότητα.

    Τα υποβρύχια σε κατάδυση επιδιώκεται να έχουν μηδενική πλευστότητα.

     Όταν σε ένα πλοίο προστεθεί βάρος ή όταν σε ένα στεγανό διαμέρισμά του μπει νερό έχομε αύξηση του μέσου ειδικού βάρους του και για την επίτευξη ισορροπίας το πλοίο βυθίζεται περισσότερο μέσα στο νερό. Το πλοίο δεν θα βυθισθεί τελείως, αν τα έξαλα του επιτρέψουν να πλεύσει σε μεγαλύτερο βύθισμα, χωρίς αυτό να προκαλέσει εισροή νερού στο εσωτερικό του από τα διάφορα ανοίγματα.

    Ορισμός της εφεδρικής πλευστότητας

     Έτσι βλέπουμε ότι ο στεγανός όγκος του πλοίου πάνω από την ίσαλο είναι ένα μέγεθος ενδεικτικό της δυνατότητάς του να παραμείνει στην επιφάνεια μετά από ανεξέλεγκτη προσθήκη βάρους ή εισροή νερού.

     Ο όγκος αυτός ονομάζεται εφεδρική πλευστότητα.

ΕΚΤΟΠΙΣΜΑ

   Είναι το βάρος του νερού που εκτοπίζεται από το πλοίο.

— ΑΦΟΡΤΟ ΕΚΤΟΠΙΣΜΑ:  Αντιστοιχεί στο μόνιμο βάρος του πλοίου.

— ΕΜΦΟΡΤΟ ΕΚΤΟΠΙΣΜΑ : Αντιστοιχεί στο μέγιστο επιτρεπόμενο βύθισμα πλοίου.

    Ειδικά στο πλοίο, το σύνολο των βαρών ονομάζεται βάρος εκτοπίσματος ή απλώς εκτόπισμα και διακρίνεται σε:

—  Έμφορτο, που είναι το συνολικό βάρος του πλοίου όταν πλέει στη βαθύτερη επιτρεπόμενη ίσαλο.

—  Άφορτο (Light Ship), που είναι το βάρος του πλοίου όταν είναι έτοιμο και με υγρά στα μηχανήματα στη κανονική στάθμη λειτουργίας, αλλά χωρίς καύσιμα, λιπαντικά, τροφοδοτικό και πόσιμο νερό, εφόδια, χρώματα και γενικά χωρίς καταναλώσιμες ύλες, πλήρωμα, αποσκευές φορτίο και επιβάτες.

Tο  deadweight

    Tο deadweight περιλαμβάνει τα καύσιμα και λιπαντικά, το τροφοδοτικό και πόσιμο νερό, τα εφόδια, τα χρώματα και γενικά τις καταναλώσιμες ύλες, το πλήρωμα και τις αποσκευές του, τους επιβάτες και τις αποσκευές τους και κυρίως το μεταφερόμενο (ωφέλιμο) φορτίο.

    Deadweight cargo capacity (δηλ. το ωφέλιμο φορτίο ή αλλιώς η καθαρή χωρητικότητα): Είναι το φορτίο που μπορεί να μεταφέρει, εξαιρουμένων των καυσίμων, του νερού, του πληρώματος και οτιδήποτε άλλο δεν ανήκει στο μόνιμο ή ίδιο βάρος του πλοίου.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΟ Α' ΤΕΤΡΑΜΗΝΟ (ΣΤΟ 1ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ / ΣΝΕΠΑΠ)

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΝΑΥΠΗΓΙΑΣ - ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΠΛΟΙΟΥ - ΑΡΧΕΣ ΠΡΟΩΣΗΣ  (Με μπλε χρώμα γραμματοσειράς είναι οι σωστές απαντήσεις)

       Ονοματεπώνυμο: ........................................................................................   /  Τμήμα : Β_Ν   

Α1.  Αφού διαβάσετε προσεχτικά τις παρακάτω προτάσεις, να τις χαρακτηρίσετε γράφοντας στη διπλανή στήλη τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή Λάθος, αν είναι λανθασμένη :   [Μονάδες 15 ]                                                         

1. Οι κύριες διαστάσεις ενός πλοίου είναι το μήκος, το πλάτος και το ύψος.	ΛΑΘΟΣ
2. Το ολικό μήκος είναι η μεγαλύτερη, κατά τον διαμήκη άξονα, διάσταση του πλοίου.	ΣΩΣΤΟ
3. Το βύθισμα του πλοίου είναι η απόσταση του πυθμένα του από το βυθό.	ΛΑΘΟΣ
4. «Μήκος μεταξύ των καθέτων» ενός πλοίου είναι η απόσταση από την πρωραία κάθετο μέχρι τον άξονα περιστροφής του πηδαλίου.	ΣΩΣΤΟ
5. Το κεντρικό τμήμα του πυθμένα, που είναι ενισχυμένο και αποτελεί το πρώτο τμήμα που       κατασκευάζεται κατά τη ναυπήγηση του πλοίου, ονομάζεται τρόπιδα ή καρίνα.	ΣΩΣΤΟ

                                                                   

Α2.  Να γράψετε στην κόλα σας στην ενδιάμεση κενή στήλη, ένα από τα γράμματα α, β, γ, δ, ε, στ  που δίνει τη σωστή αντιστοίχηση ανάμεσα στις προτάσεις της στήλης Α  και στις προτάσεις της στήλης Β του παρακάτω πίνακα :                                                                                                                           [Μονάδες 15]                 

ΣΤΗΛΗ Α				ΣΤΗΛΗ Β
1	Ονομάζουμε γάστρα	γ		α	την ευθεία που προκύπτει από την τομή του βασικού επιπέδου αναφοράς πάνω στο διαμήκες επίπεδο συμμετρίας
2	Ονομάζουμε πρόστεγο	δ		β	το οριζόντιο επίπεδο αναφοράς για όλες τις κατακόρυφες διαστάσεις που περνάει από την καρίνα
3	Ονομάζουμε επίστεγο	στ		γ	το κοίλο μέρος του πλοίου που έρχεται σε επαφή με το νερό και είναι υδατοστεγές
4	Ονομάζουμε βασικό επίπεδο αναφοράς	β		δ	τις υπερκατασκευές στην πλώρη
5	Ονομάζουμε βασική γραμμή αναφοράς	α		ε	τις υπερκατασκευές στο μέσον του καταστρώματος
				στ	τις υπερκατασκευές στην πρύμνη

Α3.  Να γράψετε στην 4η γραμμή κάθε πίνακα ένα από τα γράμματα (α,β,γ,δ) που συμπληρώνουν με ορθό τρόπο τις προτάσεις που παρατίθενται στην πρώτη γραμμή :                                [Μονάδες 9]      

                        

1.     Ονομάζουμε κοίλο :
α.	το ύψος της γάστρας του πλοίου που είναι  έξω από το νερό.	β.	το συνολικό ύψος της γάστρας.
γ.	το μέρος της γάστρας του πλοίου που είναι βυθισμένο στο νερό.	δ.	την καμπυλότητα καταστρώματος με το ανώτερο σημείο στον κεντρικό άξονά του.
Σωστό είναι το :  β

2.     Η πρυμναία κάθετος προσδιορίζεται :
α.	σε οποιοδήποτε σημείο της πρύμνης του πλοίου.	β.	στο πιο ακραίο σημείο της πρύμνης.
γ.	στον άξονα περιστροφής του πηδαλίου.	δ.	στην περιοχή της πρύμνης, στο σημείο που η ίσαλος σχεδίασης τέμνει τη γάστρα.
Σωστό είναι το :  γ

3.     Επίπεδο συμμετρίας σε ένα πλοίο είναι :
α.	το εγκάρσιο επίπεδο που διέρχεται από το μέσον  της  γάστρας.	β.	το διαμήκες κατακόρυφο επίπεδο που διέρχεται από το μέσον του καταστρώματος.
γ.	το οριζόντιο επίπεδο που περιέχει την ίσαλο σχεδίασης.	δ.	και τα τρία επίπεδα που αναφέρονται στα προηγούμενα (α, β, γ).
Σωστό είναι το :  β

Α4.  Να συμπληρώσετε τα κενά στις προτάσεις που ακολουθούν χρησιμοποιώντας τους κατάλληλους όρους:                                                                                                                                  [Μονάδες 11]

I. Την καμπυλότητα που παρουσιάζει το κατάστρωμα ενός πλοίου με το ανώτερο σημείο στον κεντρικό άξονά του ονομάζουμε  κυρτότητα, ενώ την καμπυλότητα του καταστρώματος με τα κοίλα προς τα πάνω με την οποία αυξάνεται το ύψος των εξάλων στην περιοχές της πλώρης και της πρύμνης ονομάζουμε σιμότητα .

II. Ένα πλοίο που έχει το ίδιο βύθισμα σε όλο το μήκος του λέγεται ισοβύθιστο. Εφόσον δεν συμβαίνει αυτό, τότε η διαφορά του πρωραίου από το πρυμναίο βύθισμα καλείται διαγωγή του πλοίου. Αυτή χαρακτηρίζεται ως έμπρυμνη αν υπερτερεί το πρυμναίο βύθισμα, ή  έμπρωρη αν συμβαίνει το αντίθετο.

Β. ΝΑ ΑΠΑΝΤΗΣΕΤΕ ΣΤΙΣ ΠΑΡΑΚΑΤΩ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ :

B1. Τί ονομάζουμε:  i) ίσαλο γραμμή και τί  ii) ίσαλο σχεδίασης ;    [Μονάδες 14]  

i) ίσαλο γραμμή ονομάζουμε  τη νοητή γραμμή που αντιστοιχεί στην κατακόρυφη θέση όπου η επιφάνεια της θάλασσας τέμνει τη γάστρα.

ii) ίσαλο σχεδίασης ονομάζουμε την ίσαλο γραμμή που καθορίζει ο σχεδιαστής του πλοίου ότι αυτό -με πλήρες φορτίο- θα ισορροπεί σ' αυτήν τη θέση.

Β2. Γιατί το κύριο κατάστρωμα ενός πλοίου κατασκευάζεται: α) με κυρτότητα και β) με σιμότητα;                                                                                                  [Μονάδες 14]

α) Η διαμόρφωση του καταστρώματος με κυρτότητα επιτρέπει στο νερό που πέφτει στο κατάστρωμα να αποχετεύεται  από τα πλευρά.

β) Με τη σιμότητα  περιορίζεται η είσοδος θαλασσινού νερού στο κατάστρωμα (από κυματισμό)

Β3. Να ορίσετε το βύθισμα μέσης & να προσδιορίσετε ακριβώς τη θέση που το μετράμε.   [Μονάδες 8]

Το βύθισμα μέσης είναι το ύψος της γάστρας που είναι βυθισμένο στο νερό, στη θέση της μέσης τομής, δηλ. στο μέσον της απόστασης ανάμεσα στην πρυμναία και στην πρωραία κάθετο.

Β4. i) Τί ονομάζουμε «ύψος των εξάλων»;

   ii) Ποιά σχέση συνδέει το κοίλο, το βύθισμα & το ύψος των εξάλων σ' ένα πλοίο; 

                                                                                                                                        [Μονάδες 14]

 i)  Ύψος των εξάλων  ονομάζουμε το ύψος της γάστρας του πλοίου που είναι  έξω από το νερό.

 ii)   ΚΟΙΛΟ = ΒΥΘΙΣΜΑ + ΥΨΟΣ ΕΞΑΛΩΝ  

    

  (Το κοίλο ισούται με το άθροισμα του βυθίσματος συν το ύψος των εξάλων).