Cuvântul „navă” include orice tip de ambarcațiune, inclusiv ambarcațiunile fără deplasare, ambarcațiunile WIG și hidroavioanele, folosite sau care pot fi folosite ca mijloc de transport pe apă. Principalele elemente ale arhitecturii navale sunt:
HidrostaticaEdit
Hidrostatica se referă la condițiile la care este supusă nava în timp ce se află în repaus în apă și la capacitatea acesteia de a rămâne pe linia de plutire. Aceasta implică calcularea flotabilității, a deplasării și a altor proprietăți hidrostatice, cum ar fi asieta (măsura înclinației longitudinale a navei) și stabilitatea (capacitatea unei nave de a reveni la o poziție verticală după ce a fost înclinată de vânt, de mare sau de condițiile de încărcare).
HidrodinamicăEdit
Hidrodinamica se referă la curgerea apei în jurul corpului navei, la prova și la pupa, precum și peste corpuri precum paletele elicei sau cârma sau prin tunelurile de propulsie. Rezistență – rezistența față de mișcarea în apă, cauzată în principal de curgerea apei în jurul corpului navei. Propulsia – deplasarea navei prin apă cu ajutorul elicelor, al propulsoarelor, al jeturilor de apă, al velelor etc. Tipurile de motoare sunt în principal cu combustie internă. Unele nave sunt propulsate electric, folosind energie nucleară sau solară.Mișcări ale navei – implică mișcările navei pe calea maritimă și reacțiile sale la valuri și vânt.Controlabilitate (manevră) – implică controlul și menținerea poziției și a direcției navei.
Flotabilitate și stabilitateEdit
În timp ce deasupra unei suprafețe lichide un corp plutitor are 6 grade de libertate în mișcările sale, acestea fiind clasificate fie în rotație, fie în translație.
- Translația înainte și înapoi este denumită surpare.
- Translația transversală se numește oscilație.
- Translația verticală se numește înălțare.
- Rotația în jurul unei axe transversale se numește asietă sau tangaj.
- Rotația în jurul unei axe anterioare și posterioare se numește călcâie sau rostogolire.
- Rotația în jurul unei axe verticale se numește „lactație”.
Stabilitate longitudinală pentru înclinații longitudinale, stabilitatea depinde de distanța dintre centrul de greutate și metacentrul longitudinal. Cu alte cuvinte, baza în care nava își menține centrul de greutate este distanța sa stabilită în mod egal atât față de secțiunea din pupa, cât și față de cea din față a navei.
În timp ce un corp plutește pe o suprafață lichidă, el se confruntă în continuare cu forța de gravitație care împinge în jos asupra sa. Pentru a rămâne pe linia de plutire și a evita scufundarea, există o forță opusă care acționează împotriva corpului, cunoscută sub numele de presiuni hidrostatice. Forțele care acționează asupra corpului trebuie să fie de aceeași mărime și să aibă aceeași linie de mișcare pentru a menține corpul în echilibru. Această descriere a echilibrului este prezentă doar atunci când un corp care plutește liber se află în apă liniștită, atunci când sunt prezente alte condiții, magnitudinea acestor forțe se schimbă drastic creând mișcarea de balansare a corpului.
Forța de flotabilitate este egală cu greutatea corpului, cu alte cuvinte, masa corpului este egală cu masa apei deplasate de corp. Aceasta adaugă corpului o forță ascendentă egală cu cantitatea de suprafață înmulțită cu suprafața deplasată pentru a crea un echilibru între suprafața corpului și suprafața apei.
Stabilitatea unei nave în majoritatea condițiilor este capabilă să depășească orice formă de restricție sau rezistență întâlnită pe o mare agitată; cu toate acestea, navele au caracteristici de ruliu nedorite atunci când balanța oscilațiilor în ruliu este de două ori mai mare decât cea a oscilațiilor în urcare, provocând astfel răsturnarea navei.
StructuriEdit
Structurile implică selectarea materialului de construcție, analiza structurală a rezistenței globale și locale a navei, vibrațiile componentelor structurale și răspunsurile structurale ale navei în timpul mișcărilor pe mare. În funcție de tipul de navă, structura și proiectarea vor varia în ceea ce privește materialul care trebuie utilizat, precum și cantitatea acestuia. Unele nave sunt fabricate din plastic armat cu fibră de sticlă, dar marea majoritate sunt din oțel, eventual cu puțin aluminiu în suprastructură. Întreaga structură a navei este proiectată cu panouri de formă dreptunghiulară formate din tablă de oțel susținută pe patru margini. Combinate pe o suprafață mare, grilajele creează corpul navei, puntea și pereții etanși, asigurând în același timp susținerea reciprocă a cadrelor. Deși structura navei este suficient de robustă pentru a se menține laolaltă, principala forță pe care trebuie să o învingă este îndoirea longitudinală, creând o tensiune împotriva corpului său, structura sa trebuie să fie proiectată astfel încât materialul să fie dispus cât mai mult în față și în spate. Principalele elemente longitudinale sunt puntea, bordajul, bordajul exterior, fundul interior, toate acestea fiind sub formă de grilaje și întinderea longitudinală suplimentară la acestea. Dimensiunile navei au rolul de a crea o distanță suficientă între elementele de rigidizare pentru a preveni flambajul. Navele de război au folosit un sistem longitudinal de rigidizare pe care multe nave comerciale moderne l-au adoptat. Acest sistem a fost utilizat pe scară largă la primele nave comerciale, cum ar fi SS Great Eastern, dar ulterior s-a trecut la structura cu cadre transversale, un alt concept de proiectare a corpului navei care s-a dovedit mai practic. Acest sistem a fost implementat mai târziu pe navele moderne, cum ar fi navele-cisternă, datorită popularității sale și a fost numit apoi sistemul Isherwood. Aranjamentul sistemului Isherwood constă în rigidizarea punților atât lateral, cât și inferior prin elemente longitudinale, acestea fiind suficient de separate astfel încât să aibă aceeași distanță între ele ca și cadrele și grinzile. Acest sistem funcționează prin spațierea elementelor transversale care susțin cele longitudinale cu aproximativ 3 sau 4 metri, cu spațierea largă acest lucru determină rezistența transversală necesară prin deplasarea cantității de forță pe care o asigură pereții etanși.
AmenajăriEdit
Amenajările implică proiectarea conceptului, dispunerea și accesul, protecția împotriva incendiilor, alocarea spațiilor, ergonomia și capacitatea.
ConstrucțiaEdit
Construcția depinde de materialul utilizat. Atunci când se utilizează oțel sau aluminiu, aceasta implică sudarea plăcilor și a profilelor după laminare, marcare, tăiere și îndoire în conformitate cu desenele sau modelele de proiectare structurală, urmată de montaj și lansare. Alte tehnici de îmbinare sunt utilizate pentru alte materiale, cum ar fi plasticul ranforsat cu fibre și plasticul ranforsat cu sticlă. Procesul de construcție este gândit cu prudență, luând în considerare toți factorii, cum ar fi siguranța, rezistența structurii, hidrodinamica și amenajarea navei. Fiecare factor luat în considerare prezintă o nouă opțiune pentru materialele de luat în considerare, precum și pentru orientarea navei. Atunci când se ia în considerare rezistența structurii, actele de coliziune a navelor sunt luate în considerare în modul în care este modificată structura navelor. Prin urmare, proprietățile materialelor sunt luate în considerare cu atenție, deoarece materialul aplicat pe nava lovită are proprietăți elastice, energia absorbită de nava lovită este apoi deviată în direcția opusă, astfel încât ambele nave trec prin procesul de ricoșeu pentru a preveni alte avarii.
.