TCN - Cursul nr.1

A.N. 1 din 10

SISTEME NAVALE DE PROPULSIE1. INTRODUCEREPrin sistem, sau instalaie de propulsie, se definete complexul format din mainile principale i auxiliare,

care au rolul de a transforma energia coninut n combustibil n energie: termic, mecanic, electric i hidrauli-c destinat pentru:

1. Deplasarea navei n condiii normale de exploatare, cu viteza prevzut, pe drumul dorit;2. Funcionarea mainilor i a instalaiilor ce deservesc mainile principale de propulsie;3. Alimentarea cu energie electric a aparaturii de navigaie a instalaiilor de semnalizare i a

aparatelor i sistemelor de msur, control i comand, a sistemului de propulsie i a altorinstalaii;

4. Acionarea mecanismelor de punte folosite pentru diverse operaiuni n timpul exploatriinavei;

5. Funcionarea instalaiilor care asigur condiii-normale de via pentru cltori i echipajulnavei;

6. funcionarea diferitelor agregate i instalaii care ndeplinesc sarcini deosebite Ia bordul na-vei.

2. CLASIFICAREA SISTEMELOR NAVALE DE PROPULSIEPentru clasificarea sistemelor navale de propulsie se folosesc dou criterii:1. Tipul fluidului care evolueaz n mainile principale i auxiliare ale instalaiei de propulsie denu-

mit fluid motor;2. Tipul subsistemului de transmisie a energiei, de la mainile principale, la propulsor.2.1. Clasificarea sistemelor navale de propulsie dup tipul fluidului motorFluidul motor, prin proprietile lui fizice i chimice, determin att tipul constructiv al mainilor

principale i auxiliare ale sistemului de propulsie, ct i caracteristicile tehnice i economice de exploatare,deci influeneaz economicitatea navei.

Dup natura fluidului motor, instalaiile navale de propulsie se mpart n dou grupe principale:1. Sisteme sau instalaii de propulsie cu gaze (SPG);2. Sisteme de propulsie cu vapori (SPV).Sistemele de propulsie din cele dou grupe pot fi la rndul lor clasificate, dup tipul mainilor principale i

a felului de energie utilizat:1. Sisteme de propulsie cu motoare cu ardere intern. (SPMAG);2. Cu turbine cu gaze(SPTG);3. Combinate, cu motoare cu ardere intern i cu turbine cu gaze (SPMATG);4. Cu turbine cu gaze care utilizeaz energie nuclear (SPTGN);5. Cu maini alternative cu vapori (SPMAV);6. Cu turbine cu vapori (SPTV);7. Combinate, cu maini alternative i cu turbine cu vapori (SPMATV);8. Cu turbine cu vapori, care utilizeaz energie nuclear (SPTVN).9. Clasificarea sistemelor navale de propulsie dup tipul fluidului motorSubsistemul de transmisie aplicat ntre mainile principale i propulsor, pentru acelai fluid motor,

depinde de tipul mainilor de propulsie i are influen asupra randamentului de transmisie a energiei. Dupacest criteriu, sistemele, navale de propulsie pot fi:

2.1.1. Instalaiile navale de propulsie cu transmisie directInstalaiile navale de propulsie cu transmisie direct (fig.1) sunt compuse din maina de propulsie, care

poate fi un motor diesel, sau o alt main termic, linia de arbori i propulsorul.

Fig.1.Schema instalaiei de propulsie cu transmisie direct si EPF

TCN - Cursul nr.1

A.N. 2 din 10

In acest caz, propulsorul fiind o elice cu pale fixe EPF, maina principal trebuie s ndeplineasc doucondiii:

s fie reversibil; turaia arborelui mainii de propulsie s fie egal cu turaia propulsorului.La transmisia direct, energia recepionat de propulsor reprezint 97...98 % din energia dezvoltat de

maina de propulsie. Acest tip de transmisie fiind cel mai simplu a obinut o mare rspndire, att n sistemele depropulsie ale navelor maritime ct i fluviale.

Fig.2.Schema instalaiei de propulsie cu transmisie direct si EPR

Transmisia direct poate fi aplicat i n cazul mainilor ireversibile, cu condiia ca n locul EPF, s fiemontat un propulsor, de tipul elice cu pas reglabil EPR (fig.2).

La acest tip de propulsor, palele se pot roti n jurul axei lor longitudinale, fapt ce permite realizarea mer-sului nainte" i a ,mersului napoi" a navei, fr inversarea sensului de rotaie a arborelui mainii de propulsie.

2.1.2. Instalaii de propulsie cu reductor Prin introducerea reductorului de vitez s-a urmrit reducerea turaiei arborelui port-elice, la o asemenea

mrime, la care randamentul propulsorului s fie, pe ct posibil, maxim. In fig.3 este reprezentat transmisia prinreductor: a unei instalaii de propulsie, cu main ireversibil i propulsor EPR . Aceste instalaii pot fi realizate icu maini reversibile i EPF.

Fig.3.Instalaii de propulsie cu reductor

Prin introducerea reductoarelor s-au realizat i sisteme noi ca structur i component. Astfel au aprutsistemele de propulsie cu mai multe maini cuplate, prin intermediul reductorului, cu un singur propulsor, de tipulEPR (fig.4),

Fig.4.i sisteme de propulsie cu o singur main cuplat, prin intermediul reductorului, cu dou propulsoare

(fig.5). La aceast instalaie maina de propulsie este reversibil, iar propulsoarele sunt de tipul EPF.Instalaiile de propulsie cu. transmisie prin reductor sunt aplicate la gam larg de nave maritime i flu-

viale.

TCN - Cursul nr.1

A.N. 3 din 10

Fig.5.2.1.3. Instalaiile de propulsie cu inversor-reductorInstalaiile de propulsie cu inversor-reductor se construiesc n mod practic numai cu motoare cu ardere

intern cu piston, ireversibile, avnd turaia situat n limitele 500...4.000 rot/min i puteri pn la maximum 1.000kW. Majoritatea inversoarelor-reductoare folosite n instalaiile navale, au cuplaje mecanice cu discuri de friciu-ne, iar reductorul este realizat cu o singur treapt de reducere.

Fig.6. In fig.6. este reprezentat o asemenea instalaie de propulsie, cu motor ireversibil, inversor-reductor i

EPF. Instalaiile de propulsie cu inversor reductor, mai pot fi realizate cu inversor-reductor n unghi (fig.7) sau cutransmisie n Z (fig.8).

Fig.7. Fig.8.Aceste instalaii de propulsie sunt folosite la nave cum sunt remorcherele, unele nave tehnice, alupe i

alte ambarcaiuni sportive sau turistice. De remarcat faptul c, prin aplicarea transmisiei cu inversor-reductor lainstalaiile navale, s-au creat condiii pentru folosirea n propulsia navelor, a motoarelor cu ardere intern cu pis-ton, ireversibile, construite pentru locomotive, tractoare i automobile.

2.1.4. Instalaii de propulsie cu transmisie electric.La aceste instalaii, energia mecanic dezvoltat de mainile termice, ireversibile, este transformat n

energie electric de generatoarele electrice, cuplate direct cu mainile termice. Prin tabloul de comand,energia electric este distribuit electromotoarelor reversibile, cuplate cu arborii port-elice (fig.9).

In general, aceste sisteme sunt destinate numai pentru navele care funcioneaz timp ndelungat la dife-rite regimuri de vitez (remorchere. traulere. sprgtoare de ghea sau alte nave).

Fig.9.

TCN - Cursul nr.1

A.N. 4 din 10

3. PROIECTAREA INSTALAIEI DE PROPULSIE3.1. Cerine generale ale ANR cu privire la instalaiile de propulsie de la bordul navelorRegulile specificate n Reguli pentru clasificarea i construcia navelor maritime, Registrul Naval Ro-

mn, Ediia 1995, Partea A-VII Instalaii de maini RNR se aplic instalaiilor de maini navale, echipamentuluidin compartimentul maini, liniilor de arbori, propulsoarelor i pieselor de schimb. Cerinele RNR sunt enunate nipoteza c temperatura de aprindere a combustibilului utilizat la navele cu zon nelimitat de navigaie este decel puin 600C.

3.1.1. Cerine privind mainile principale de propulsie. n scopul asigurrii unei manevrabiliti suficiente a navei n toate condiiile normale de exploatare,

mainile principale de propulsie trebuie s asigure posibilitatea marului napoi. Instalaia principal de propulsie trebuie s poat menine, n mar liber napoi, cel puin 70% din tu-

raia de calcul la mar nainte pentru un interval de cel puin 30 minute. La instalaiile principale de propulsie cu transmisii reversibile, marul napoi nu trebuie s duc la

suprancrcarea mainilor principale. Trebuie s se prevad mijloacele de punere n funciune , fr aport din exterior, a instalaiei de ma-

ini din starea de nav lipsit de energie. Instalaiile de maini cu un singur motor principal cu ardere intern, n cazul ieirii din funciune a

uneia dintre turbosuflantele de supraalimentare , trebuie s asigure deplasarea navei cu o vitez su-ficient pentru a permite manevrarea acesteia.

3.1.2. Condiii de mediu pentru funcionareMainile principale i auxiliare, precum i instalaiile i sistemele care asigur deplasarea i sigurana na-

vei trebuie s-i menin capacitatea de funcionare n urmtoarele condiii:3.1.2.1. nclinri: band permanent n orice bord pn la 150; asieta de durat 50; ruliu 22,50 cu o perioad de 7 - 9 secunde; tangaj 7,50; precum i n cazul

simultaneitii ruliului i tangajului; sursele de energie electric pentru situaii de avarie, n plus trebuie s funcioneze eficient la band

de durat de pn la 22,50 concomitent cu o asiet de 100; pe navele petroliere, transportoare de gaze i produse chimice, sursele de energie electric pentru

situaii de avarie trebuie s-i pstreze funcionabilitatea la nclinri ale navei de pn la 300.3.1.2.2. Temperaturi: aer la presiunea de 100 kPa (750 mm Hg) i umiditatea relativ de 60%; ap: mediu de rcire ap de mare + 320C, mediu de rcire la intrarea n rcitorul de aer de supra-

alimentare + 320C.3.1.2.3. Vibraii: nu este permis ca mainile s produc vibraii sau ocuri astfel nct alte maini sau corpul navei s

fie supuse unor acceleraii i amplitudini care s de peasc valorile urmtoare:- domeniul de frecven 2 pn la 13,2 Hz: amplitudinea 1 mm;- domeniul de frecven 13,2 pn la 100 Hz: acceleraia 0,7g pentru mase mai mici sau

egale cu 100 kg i respectiv acceleraia de 70g/M pentru mase M >100 kg;- se ia n considerare o acceleraie de cel puin 0,35g.

n domeniile de frecven menionate nu trebuie s apar frecvene de excitaie care s reproducvibraii de rezonan ale elementelor de construcie, suporilor, fixrilor;

acolo unde prin mijloace constructive nu este posibil ca frecvenele proprii s fie scoase n afaradomeniilor menionate, trebuie ca vibraiile i ocurile s fie amortizate satisfctor pentru a nu sedepi amplitudinile i acceleraiile precizate anterior.

3.1.2.4. Zgomot: nivelul de zgomot din compartimentele de lucru trebuie s corespund Rezoluiei IMO A.468(XII)

Codul nivelului de zgomot la bordul navelor; nivelul de zgomot din compartimentul de maini nu trebuie s depeasc limita nivelului de zgomot

de 90 dB.

TCN - Cursul nr.1

A.N. 5 din 10

3.1.3. Cerine privind amplasarea i montarea mainilor i a echipamentelor Amplasarea mainilor, cldrilor, echipamentelor, tubulaturilor i armturilor, trebuie s asigure un

acces liber spre ele pentru deservire i reparaii n caz de avarie. Mainile cu axa arborelui principal orizontal trebuie montate paralel cu planul diametral al navei.

Montarea acestor maini ntr-un alt plan este permis cu condiia ca construcia lor s fie adaptat lafuncionarea n condiiile stipulate pentru condiiile de mediu.

Mainile i echipamentele ce fac parte din completul instalaiilor de maini trebuie s fie montate ifixate pe postamente rezistente i rigide.

Mainile principale, transmisiile lor, lagrele de mpingere ale liniilor de arbori trebuie fixate n ntre-gime sau parial pe postamente cu buloane calibrate; n locul unor astfel de buloane se pot folosi li-mitatori speciali.

Buloanele care fixeaz pe postamentele navei mainile principale i auxiliare, lagrele liniei de ar-bori, precum i buloanele care mbin diversele pri ale liniei de arbori trebuie s fie asigurate pen-tru prevenirea autodeurubrii.

3.1.4. Cerine privind piesele de rezerv Fiecare nav trebuie s fie dotat cu materiale, scule i aparate de msur i control, necesare pen-

tru deservirea i repararea cu mijloacele bordului a mainilor, mecanismelor i tubulaturilor. Numrul sau cantitatea de materiale, scule i aparate de msur i control se stabilesc de ctre ar-

mator n funcie de dimensiunea navei i de zona de navigaie. Piesele de rezerv trebu9ie amplasate i bine fixate n locuri uor accesibile, marcate i protejate

contra coroziunii. Numrul pieselor de rezerv pentru motoarele cu combustie intern, reductoare i cuplaje, linii de

arbori i propulsoare, instalaii de maini, se stabilete conform normelor RNR, n funcie de zona denavigaie a navei.

3.2. Alegerea mainilor principale de propulsie3.2.1. Condiii tehnice i economice impuse unui sistem de propulsie3.2.1.1. Sigurana mare n funcionarentr-un anumit moment, n funcie de condiiile reale de navigaie, nava poate fi surprins n mprejurri

foarte grele, pe mare agitat, departe de orice port, supus unor oscilaii mari de ruliu i tangaj. Dac n aseme-nea condiii grele de navigaie, sistemul de propulsie va fi scos din funciune, ca urmare a unei defeciuni, atuncinava care nu va mai putea fi guvernat poate ajunge n situaia de a se rsturna i scufunda. Astfel este imperiosnecesar ca instalaia de propulsie s funcioneze n mod sigur, pentru ca nava cnd trece prin astfel de condiiis nu se pericliteze viaa personalului de la bord precum i ncrctura sa. Numeroasele evenimente marine n-registrate n istoricul navigaiei, justific pe deplin importana de prim ordin ce trebuie atribuit siguranei n func-ionare a sistemului de propulsie.

3.2.1.2. Accesibilitatea pentru controlul n timpul funcionrii i pentru asigurarea ntre-inerii

Pentru evitarea unor defeciuni care pot apare n timpul funcionrii, sistemul de propulsie trebuie astfelproiectat i construit nct s existe posibilitatea de a f se executa controlul funcionrii sale, att prin observaiedirect ct i prin prevederea i montarea unor sisteme de semnalizare-avertizare a posibilitilor de apariie iproducere a avariilor. De asemenea trebuie s existe spaiile necesare executrii n bune condiii i n deplin si-guran a operaiunilor de ntreinere periodic.

3.2.1.3. ndeplinirea parametrilor de proiectarePentru navele comerciale, parametrii principali de proiectare sunt ncrctura util i viteza. n timpul ex-

ploatrii, nava trebuie s realizeze parametrii pentru care a fost proiectat i construit, pentru a se ndeplini con-diiile de competitivitate att din punct de vedere tehnic ct i economic.

3.2.1.4. Economicitatea maximn timpul exploatrii navei, sistemul de propulsie al acesteia trebuie s funcioneze n deplin siguran,

cu cheltuieli ct mai reduse, astfel nct costul specific al transportului s fie ct mai mic. Pentru navele comer-ciale, costul specific, exprimat n lei / ton x mil marin, reprezint indicele prin care se poate aprecia i compa-ra economicitatea unei nave fa de o alt nav de acelai tip.

Factorii care influeneaz costul specific al transportului sunt urmtorii: consumul specific de combustibil al mainilor sistemului de propulsie;

TCN - Cursul nr.1

A.N. 6 din 10

consumul de combustibil al mainilor auxiliare; consumul specific de lubrifiant al mainilor principale i auxiliare ale sistemului de propulsie; costul specific al combustibilului utilizat pentru alimentarea mainilor principale i auxiliare; costul specific al lubrifiantului utilizat pentru ungerea mainilor principale i auxiliare; costul instalaiei de propulsie; numrul i nivelul de retribuire a persoanelor necesare pentru deservirea instalaiei de propulsie.n afara factorilor enumerai mai sus, pot interveni i ali factori asupra economicitii sistemului de pro-

pulsie, dar cu o influen direct mult mai redus. n final, alegerea tipului sistemului de propulsie al unei nave,trebuie s fie rezultatul unei analize tehnico-economice n care s se ia n considerare toi factorii de care poatedepinde sigurana n navigaie i economicitatea navei.

3.2.2. Tipuri de maini navaleO etap esenial din cadrul procesului de proiectare a unei nave este selecia mainii principale de pro-

pulsie. Proiectantul trebuie s aleag dintr-un spectru larg de opiuni, mergnd de la motoare diesel mici de tura-ie ridicat, turbine cu abur mari, i pn la instalaii complexe de propulsie combinate precum COGAS(Combination Gas Turbine and Steam Turbine).

Mainile principale de propulsie utilizate pentru propulsia navelor funcioneaz pe baza unuia dintre ur-mtoarele patru tipuri de cicluri termodinamice:

1. Ciclul Brayton: turbinele cu gaze;2. Ciclul Otto: motoare termice alternative cu combustie extern;3. Ciclul Diesel: motoare termice diesel cu combustie intern, cu turaie redus 200 rpm, cu turaie

medie 200....750 rpm, cu turaie ridicat 750 rpm;4. Ciclul Rankine: turbine cu abur.Criteriile principale n selecia tipului mainii principale de propulsie sunt cerinele de putere necesar,

condiiile preconizate pentru exploatarea navei, consumul specific de combustibil i greutatea specific. Ali fac-tori importani care sunt adesea utilizai n selectarea mainii principale de propulsie sunt: costul de achiziie icostul pe ciclul de via, cerinele de ntreinere i reparaii, consumul normat de ulei de ungere, raportul dintreputerea maxim i puterea maxim continu.

Cerinele de putere sunt cea mai important constrngere, i selecia tipului mainii se realizeaz nfuncie de domeniul de puteri care poate fi asigurat de fiecare dintre ele:

turbine cu abur: 8.000 ...peste 100.000 CP; turbine cu gaze: 500...45.000 CP; motoare diesel: 15...45.000 CP, motoare Otto: 10...500 CP.3.2.2.1. Turbinele cu aburTurbinele cu abur furnizeaz un moment de torsiune uniform, sunt adecvate pentru instalaiile de propul-

sie de puteri mari i foarte mari, i pot utiliza abur de presiune foarte ridicat, necesar a fi produs n cazane deabur, pe care l evacueaz la presiuni foarte sczute. Randamentul termic este n consecin rezonabil de ridicat,iar consumul de combustibil pentru instalaiile de propulsie cu turbine cu abur de puteri mari este relativ redus, deaproximativ 0,3 kg combustibil lichid per kWh.

Turbinele cu abur sunt n mod uzual proiectate pentru a funciona cu randamentul optim la aproximativ90% din puterea nominal.

Pe de alt parte, turbinele cu abur sunt nereversibile, i turaiile lor de funcionare, adoptate pentru a asi-gura cel mai bun randament, sunt cu mult mai ridicate dect turaiile de funcionare a tipurilor de propulsoare uti-lizate n mod uzual. Aceasta face necesar s se instaleze reductoare-inversoare ntre turbinele cu abur i liniileaxiale, pentru a reduce turaia arborelui la cea mai potrivit valoare pentru propulsor i de a realiza schimbareasensului de rotaie al acestuia.

Necesitatea prezenei sistemelor de reducere a turaiei i de inversare a sensului de rotaie face ca avan-tajele prezentate de utilizarea turbinelor cu abur s fie diminuate prin valorile ridicate ale costurilor de achiziie ainstalaiei de propulsie, prin pierderile de putere relativ mari prin sistemul de transmisie i prin perioada de timprelativ mare necesar pentru punerea instalaiei de propulsie n funciune.

3.2.2.2. Motoarele dieselMotoarele diesel sunt fabricate n o mare diversitate de modele i de mrimi, de la acelea destinate

echiprii ambarcaiunilor de dimensiuni mici i pn la acelea destinate echiprii supertancurilor petroliere. Mo-

TCN - Cursul nr.1

A.N. 7 din 10

toarele diesel pot fi construite s fie reversibile, ocup un spaiu relativ redus i au un consum de combustibilfoarte mic, n medie aproximativ 0,2 kg combustibil per kWh.

Instalaiile de propulsie cu motoare diesel sunt proiectate astfel nct motorul termic s funcioneze laaproximativ 85% din puterea sa nominal. Funcionarea motorului termic la acest nivel de putere asigur meni-nerea costurilor de ntreinere a motorului la un nivel rezonabil.

Motoarele diesel cu turaie redus pot fi cuplate direct cu linia axial, fr a fi necesare sisteme de redu-cere a turaiei.

Instalaiile de propulsie cu motoare diesel prezint dezavantajul c motoarele diesel sunt n mod obinuitmai grele i mai scumpe dect turbinele cu abur de putere corespunztoare.

De asemenea, momentul de torsiune produs de un motor diesel este limitat de ctre presiunea maximcare poate fi dezvoltat n fiecare cilindru. Prin urmare, motorul poate produce momentul de torsiune maxim nu-mai la puterea maxim, deci la turaia maxim de funcionare. Aceasta poate conduce la probleme denechilibrare ntre motorul diesel i propulsor.

3.2.2.3. Turbinele cu gazeTurbinele cu gaze au fost iniial dezvoltate pentru utilizare n domeniul aeronautic. Aceste turbine pre-

zint avantajul c nu sunt necesare echipamente suplimentare, sunt uoare din punct de vedere al greutii, asi-gur puteri relativ mari cu cerine reduse de spaiu, asigur o acionare lin i uniform a propulsorului, i se punn funciune n o perioad de timp redus, (aproximativ 15 minute).

Instalaiile de propulsie cu turbine cu gaze, ntocmai ca cele cu motoarele diesel, sunt proiectate s func-ioneze la aproximativ 85% din puterea nominal a turbinelor.

Turbinele cu gaze prezint dezavantajul c sunt scumpe, funcioneaz la turaii ridicate comparativ cucele recomandate pentru propulsor, fiind necesare sisteme de reducere a turaiei i de schimbare a sensului derotaie, i sunt foarte sensibile la calitatea combustibilului.

3.2.3. Analiza comparativ ntre tipurile de maini navaleLa alegerea unei maini navale, pentru o anumit instalaie de propulsie este necesar a fi cunoscute ca-

racteristicile principale, constructive i funcionale, ale acestor maini termice.Caracteristicile principalelor tipuri de maini navale utilizate n prezent pentru propulsia navelor comercia-

le sunt prezentate Tabelul 1.Tabelul nr. 1.Nr.crt.

Criteriul de comparaie UM Turbina cuabur

Motorul Diesel Turbina cugaze

0 1 2 3 4 51. Consumul specific de combustibil kg/kWh 0,300-0,530 0,155-0,180 0,320-0,6002. Tipul combustibilului utilizat - Pcur/crbune Motorin/pcur kerosen3. Masa pe unitatea de putere kg/kW 14-15 10-38 5-104. Puterea maxim dezvoltat de un

agregatkW 100.000 45.000 45.000

5. Costul relativ comparativ - 1,0 1,25 0,986. Timpul necesar pentru schimbarea

sensului de marsec. 20-25 20-25 20-25

7. Timpul necesar pentru punerea nfunciune

min. 20-180 20-60 20-608. Puterea pentru mar napoi din pute-

rea nominal% 35-40 80-95 35-40

9. Suprasarcina maxim posibil % 120 110 11510. Randamentul efectiv % 28-34 35-42 24-3211. Durata de funcionare n regim de

suprasarcinore 4-5 1-2 1-2

12. Durata de funcionare ntre dou re-vizii generale

ore 60.000 30.000 40.000

Trebuie remarcat faptul c n cazul navelor comerciale cel mai important factor este economicitatea, acrei importan deriv din faptul c n costul cheltuielilor de exploatare, costul combustibilului are ponderea ceamai mare. Astfel c, la alegerea tipului mainii de propulsie pentru o nav comercial este necesar a fi considera-te ca avnd prioritate criteriile nr.1, nr.2 i nr.10.

Referitor la criteriul nr.10, mrimile randamentului termic efectiv sunt raportate la ntregul ansamblu ter-mic, format din toate elementele constitutive ale sistemului de propulsie, n care se produc transformri energeti-

TCN - Cursul nr.1

A.N. 8 din 10

ce. n fig.10 sunt prezentate mrimile randamentului efectiv pentru principalele tipuri de maini utilizate n prezentpentru propulsia navelor.

Fig.10. Randamentul efectiv al transformrii energiei n principalele tipuri i

instalaii de propulsie navale.3.2.4. Reductoare-inversoare. GeneralitiUtilizarea din ce n ce mai mult a instalaiilor de propulsie navale acionate de motoare termice cu turaie

medie a condus la dezvoltarea proiectrii i fabricaiei reductoarelor i a reductoarelor inversoare pentru acestetipuri de uniti de propulsie.

Puterile nominale de 10.000 BHP ale motoarelor termice ce funcioneaz la turaii de aproximativ 400rpm nu mai sunt un fapt ieit din comun i n prezent sunt disponibile pe pia motoare termice cu turaii mediicapabile s livreze o putere nominal de pn la 18.000 BHP, astfel c productorii de reductoare navale suntpui n faa unor noi probleme de proiectare privind transmisia acestor puteri ridicate.

Reductoarele navale pot fi clasificate pe baza domeniului de putere transmis i pe baza asigurrii schim-brii sensului de rotaie, astfel:

reductoare navale propriu zise: asigur transmiterea puterii unui motor termic i reducerea turaiei; reductoare - inversoare navale: asigur transmiterea puterii unui motor termic, reducerea turaiei i

schimbarea sensului de rotaie la flana de ieire; reductoare navale cu flane duble sau multiple de antrenare: asigur transmiterea puterii de la dou

sau mai multe motoare termice pe o singur linie de arbori i reducerea turaiei.

TCN - Cursul nr.1

A.N. 9 din 10

3.2.5. Tipuri de reductoareinversoareReductoarele-inversoare n general, din punct de vedere al schemei utilizate pentru transmiterea fluxului

de putere, se produc n una dintre formele de baz prezentate n fig.11, reductoare-inversoare cu dou trepte dereducere (cazul a i b), cu o treapt de reducere, (cazul c, d, e i e), i cu angrenaje planetare, (cazul f i g).

Fig.11.Reductoareinversoare: schema de transmitere a fluxului de putere.

a reductor-inversor cu dou trepte de reducere a turaiei i pinioane de transmitere n lan;b reductorinversor cu dou trepte de reducere i pinion de inversare a sensului de rotaie;c reductorinversor cu o singur treapt de reducere i cuplaje cu caneluri;d reductorinversor cu discuri;e reductorinversor cu cuplaj exterior cu discuri;f reductor-inversor planetar cu roi dinate conice;g reductorinversor cu roi dinate cilindrice.Reductoarele-inversoare cu dou trepte de reducere au n general o lungime maxim relativ mare iar ca-

pacitatea lor de transmitere a puterii nu este aceeai pentru ambele sensuri de rotaie, motive pentru care nusunt utilizate dect pentru transmiterea puterilor relativ mici.

Reductoarele-inversoare cu o singur treapt de reducere a turaiei se construiesc pentru transmitereaputerilor mari, puterea fiind transmis prin un cuplaj ctre un arbore intermediar de la unul din cele dou pinioanede antrenare. Prin asigurarea asigurrii transmiterii puterii de la unul din cele dou pinioane de antrenare se asi-gur schimbarea sensului de rotaie al arborelui condus. La acest tip de reductor-inversor cele dou lanuri detransmitere a puterii sunt proiectate pentru aceeai capacitate de transmitere, ceea ce nseamn c fluxul de pu-tere poate fi asigurat la aceeai valoare indiferent sensul de rotaie al propulsorului i de sensul de rotaie al mo-torului termic.

Reductoarele-inversoare planetare, datorit complexitii proiectului i ntruct roile dinate conice func-ioneaz la viteze periferice ridicate, sunt fabricate n mod curent numai pentru domeniul puterilor relativ mici.

n cazul reductoarelor-inversoare navale, cele mai mici dimensiuni ale acestora se obin prin utilizarea ro-ilor dinate cilindrice. Astfel, reductoarele-inversoare cu roi dinate cilindrice i cuplaje integrate cu discuri multi-ple au devenit aplicaia standard din acest domeniu.

TCN - Cursul nr.1

A.N. 10 din 10

Cnd dou motoare termice nereversibile sunt utilizate pentru a aciona un singur propulsor, se foloseteun reductor-inversor dublu n cazul n care propulsorul este o elice cu pale fixe. Aceste reductoare-inversoareduble sunt similare ca proiect cu reductoarele-inversoare simple, cu diferena c ele au dou perechi de pinioaneconductoare care angreneaz cu roata dinat principal.

Realizarea raportului de transmitere ntre motorul termic de turaie medie i propulsor poate fi asiguratuor prin utilizarea unei singure trepte de reducere, n afar de cazul n care amenajarea general din comparti-mentul de maini nu impune utilizarea reductoarelor-inversoare cu axe coaxiale.

ntruct distana dintre axele arborelui de intrare i cel de ieire are influen asupra postamentelor navei,este de dorit ca aceasta s fie ct mai redus. Totui, cea mai mic distan posibil ntre axele arborilor reducto-rului-inversor nu este de o importan deosebit, ntruct pe nav trebuie s se asigure o distan minim impusntre fundul navei i carterul motorului de propulsie.

3.2.6. Utilizarea cuplajelor elastice pentru protecia mpotriva vibraiilor torsionaleScopul utilizrii cuplajelor elastice ntre motoarele diesel i reductoare este acela de a proteja instalaia

de propulsie fa de forele de excitaie ce sunt produse de ctre motorul termic i de a crete elasticitateatorsional a instalaiei de propulsie pn la o valoare la care cea mai mic frecven natural de ordinul unu estemeninut sub frecvena de funcionare, i n acelai timp de a asigura ca vibraiile torsionale s fie amortizate.Aceste condiii pot fi ndeplinite prin utilizarea cuplajelor cu alunecare, de tip hidrodinamic, hidrostatic sau elec-tromagnetic, dar care sunt relativ scumpe i prezint pierderi de putere n timpul funcionrii.

n prezent cuplajele cu elemente elastice au devenit consacrate n acionrile din domeniul marin. Cupla-jele de acest tip sunt ieftine i n timpul funcionrii asigur transmiterea integral a puterii, fr pierderi. Supli-mentar, datorit elasticitii lor transversale fa de ax, nu necesit alinierea precis a axelor, acesta fiind unavantaj n cazul utilizrii amortizoarelor elastice pentru fixarea motorului termic. Materialul din care sunt executa-te elementele elastice ce asigur transmiterea fluxului de putere este cauciucul, cu sau fr inserii.

Fig.12.Construcia cuplajului elastic tip VULKAN EZR 3022, seria 1300, grupa 3002.

Tabelul nr.2 - Caracteristicile cuplajului elastic tip VULKAN EZR 3022, seria 1300.Diametre, [mm] Lungimi, [mm]

B2 B2max A1 A2 D1 S1 T1 Z1 F2 H1 K2 L1 N2 R1 V2

245 380 1386 1194 1315 38 24 1244 4 40 61 1002 475 10 75