CAPITOLUL 2. CALCULUL REZISTENEI LA NAINTARE IALEGEREA MOTORULUI DE PROPULSIE2.1. Date iniiale- Lungimea de calcul: LWL = 220 [m];- Limea de calcul: BWL = 31.2 [m];- Pescaj de calcul: TWL = 12.4 [m];- Deplasament volumetric: V = 67530 [m3];- Aria suprafeei udate a carenei: S =9319,85 [m2];- Coeficientul de finee bloc al carenei: CB=0,79;- Raportul dintre lungimea i limea de calcul a navei: LWL/BWL =7.05;- Densitatea apei: = 1,025 [t/m3];

- Vscozitatea cinematic a apei: =1,358*10-6 [m2/s];

- Acceleraia gravitaional: g = 9,81 [m/s].

2.2. Calculul rezistenei la naintare principale2.1.1. Consideraii teoretice. Una dintre problemele de baz ale proiectrii, construciei i exploatrii navei se refer la asigurarea calitilor de mar.

Calitile de mar sunt acele nsuiri care confer navei posibilitatea de a se deplasa cu

viteze ct mai mari la consumuri de putere ct mai mici.

Calitile de mar ale navei depind n mare msur de forele hidrodinamice i aerodinamice care acioneaz asupra corpului i care se opun deplasrii sale. Interaciunea dintre corpul navei i ap respectiv aer este un fenomen complex i dificil de descris matematic. Soluionarea practic a problemelor referitoare la studiul acestui fenomen se face, n majoritatea cazurilor, prin metode experimental - analitice.

Rezistena la naintare a navei este influenat de o serie de factori dintre care cei mai

importani sunt:

- regimul de curgere al apei n jurul carenei (laminar sau turbulent), care este determinat de viteza navei i starea suprafeei udate (rugozitate, grad de coroziune, depunerile de alge i vieuitoarele marine);

- adncimea la care are loc micarea (poziia de navigaie: la suprafa, la mic sau la mare

adncime):

- viteza de deplasare a navei, care influeneaz asupra pescajului mediu i asietei;

- caracteristicile enalului navigabil utilizat (adncime, lime etc.);

- situaia de ncrcare a navei, cu implicaiile pe care aceasta le are asupra pescajului, asietei i poziiei transversale;

- factorii fizico - climatici ai zonei de navigaie (caracteristicile apei, vnturilor, valuriloretc.).

Avnd n vedere cele menionate mai sus se poate spune c rezistena la naintare esteformat din mai multe componente, determinate de cauze diverse i care interacioneaz ntre ele

ntr-un mod complicat.

n studiul teoretico - experimental al rezistenei la naintare se face urmtoarea ipotez: componentele rezistenei la naintare se studiaz separat i se neglijeaz interaciunile dintre acestea.

Rezistena la naintare principal se poate determina prin mai multe metode. Metoda aleas este cea a formulelor aproximative i a diagramelor. Aceast metod se folosete frecvent n stadiul preliminar de proiectare i are la baz formule aproximative i diagrame, rezultate din date statistice sau n urma experimentrilor efectuate pentru diverse tipuri de nave.

Cu anumite corecii, aceste formule i diagrame, permit determinarea valorilor aproximative ale componentelor rezistenei la naintare principale. Gradul de precizie al metodei depinde de asemnarea geometric dintre nava de proiectat i cea pentru care au fost stabilite formulele sau diagramele.

2.1.2. Determinarea rezisteei la naintare principale prin metoda utilizrii softurilorspecializateMetoda este o compilaie ntre metoda analitic, metoda experimentrii pe model n bazinele de ncercri i tehnica de calcul din ce n ce mai performant. Programele disponibile acoper o larg plaj

de posibile aplicaii, de la estimri preliminare rapide la determinarea mrimilor necesare prin calculul spectrului hidrodinamic i evidenierea liniilor de curent n jurul carenei navei.

Un astfel de program specializat este programul AUTOPOWER, program oferit de AutoshipSystems din Vancouver Canada (Fig. 2.1).

Figura 2.1. Programul AUTOPOWERProgramul ofer posibilitatea calculului rezistenei la naintare i a puterii de remorcare precum i optimizarea caracteristicilor agregatului propulsiv pentru regimurile de deplasament, semi - deplasament i glisare prin utilizarea a diferite metode teoretico experimentale elaborate de comunitatea tiinifico academic internaional.

Metodele disponibile sunt eficace numai pentru anumite tipuri de forme sau dimensiuni ale carenei precum i pentru game de vitez specifice, recomandrile de aplicabilitate precum i limitele de utilizare fiind clar specificate i n unele cazuri chiar de netrecut, programul nefuncionnd n aceste situaii. De notat de asemenea c n alte cazuri programul ruleaz cu date iniiale ce depesc limitele de utilizare recomandate ns rezultatele sunt incerte, uneori chiar aberante.

Calculul rezistenei la naintare i a puterii de remorcare debuteaz cu selectarea regimului de navigaie (deplasament, semi-deplasament sau glisare) i introducerea datelor iniiale (Fig. 2.2).

Figura 2.2. Selectarea regimului de navigaie i introducerea datelor iniialeUrmeaz selectarea metodei de calcul a rezistenei la naintare i a puterii de remorcare (Fig. 2.3).

Figura 2.3. Selectarea metodei de calcul a rezistenei la naintareLa selectarea metodei programul afieaz concomitent att limitele metodei ct i recomandri

succinte ale domeniului de aplicabilitate.

Urmeaz calculul de ctre program prin mai multe metode a suprafeei udate i apoi selectarea gamei de viteze (Fig. 2.4). Cu datele astfel introduse programul calculeaz apoi rezistena la naintare i puterea de remorcare, genernd de asemenea i un raport cu rezultatele obinute.

Figura 2.4. Selectarea gamei de viteze2.3. Estimarea efectiv a rezistenei la naintare i a puterii de remorcareDatele iniiale ale navei introduse n program sunt prezentate n Figura 2.5. Gama de viteze adoptat a fost de 10,00 20,00 Nd cu incrementul de 1,00 Nd. Metoda de calcul a rezistenei la naintare a fost metoda Holtrop, metod aplicabil navelor de transport de vitez medie.

Pentru aceste valori programul a calculat rezistena la naintare (Fig. 2.6) i puterea de

remorcare (Fig. 2.7)

Figura 2.5. Datele de intrare ale programului de calcul2.4. Determinarea rezistenei la naintare totale i a puterii de remorcare

Figura 2.6. Calculul rezistenei la naintare

Figura 2.7. Calculul puterii de remorcare2.5. Alegerea motorului de propulsieTinnd cont de condiiile tehnico-economice i de puterea efectiv necesar de minim de

20995,39 [kW ]; vom opta pentru un motor de ultim generaie n doi timpi de tip Wrtsil RTA84T-D care antreneaz elice cu pas fix prin intermediul unei linii de arbori. Caracteristicile constructiv-funcionale ale motorului ales sunt :

- diametru cilindru (alezaj), D=840 [mm];- cursa pistonului, S=3150 [mm];

- numrul de timpi ai ciclului de funcionare, =2;

- numrul de cilindrii, i=7 n linie;

- presiunea medie efectiv la R1 pe=18,54 [bar];- turaia motorului, n=76 [rot/min] ;

- puterea efectiv maxim, Pe= 21588 [kW] ;- consumul specific efectiv, ce= 195 g/kWhInstalaiile navale de propulsie cu motoare cu ardere intern au cea mai larg rspndire (peste 80% din totalul navelor maritime i fluviale au asemenea sisteme de propulsie), datorit avantajelor tehnice i economice pe care le asigur: consum specific de combustibil sczut, rezultnd astfel cea mai mare economicitate n exploatare; cheltuieli relativ reduse pentru reparaii i reviziile generale periodice; durat relativ redus pentru punerea n funciune (10...30 min.); diminuarea pericolului de apariie a incendiilor i de producere a exploziilor.

Sigurana mare n funcionaren funcie de condiiile naturale, nava poate fi surprins n mprejurri foarte grele, pe mare agitat, departe de orice port, supus unor oscilaii foarte mari de ruliu i tangaj. n asemenea situaii, sistemul de propulsie al navei funcioneaz n condiii de siguran, pentru a asigura posibilitatea de guvernare a navei.

Accesibilitatea controlului pe timpul funcionriiPentru evitarea unor defeciuni care pot aprea n timpul funcionrii, sistemele de propulsie naval trebuie s asigure posibilitatea controlului att prin observaie direct, ct i cu ajutorul unor sisteme de semnalizare-avertizare a posibilitilor de apariie i producere a avariilor. n prezent, navele moderne dispun de sisteme computerizate de comand i control, care asiguratt creterea siguranei n funcionare a sistemelor de propulsie, ct i asigurarea unei economiciti maxime, n condiiile unui nivel redus al emisiilor poluante.

Realizarea parametrilor de proiectaren exploatare, nava realizeaz parametrii pentru care a fost proiectat i construit, ndeplinind astfel condiiile de competitivitate sub aspect tehnic i economic. Pentru navele comerciale, principalii parametri de proiectare sunt ncrctura util i viteza. n cazul navelor militare, primul parametru este substituit de cel referitor la ndeplinirea misiunii (misiunilor) pentru care au fost proiectate.

Economicitatea maximSistemul de propulsie funcioneaz n deplin siguran, cu cheltuieli ct mai reduse (n special pentru navele comerciale), astfel nct costul specific al transportului este mic. Factorii care influeneaz acest cost specific sunt:

consumul specific de combustibil al mainii (mainilor) sistemului de propulsie;

consumul specific de combustibil al mainilor auxiliare;

consumul specific de lubrifiant al mainilor principale i auxiliare;

costurile specifice ale combustibililor i lubrifianilor utilizai;

costul propriu-zis al sistemului de propulsie;

costul operaiilor de exploatare (piese de schimb, materiale de ntreinere etc);

cheltuielile pentru asigurarea condiiilor de via pentru membrii echipajului;

numrul membrilor i nivelul de retribuire al echipajului.