Capitolul 1. Formularea problemei generale..pag. 2 Capitolul 2. Descrierea puntii navei analizate .pag. 3 Capitolul 3. Descriere program analiza FEMAP....pag. 4 Capitolul 4. Realizarea modelului FEMAP....................pag. 5 Capitolul 5. Rezultatele analizei FEMAP...............pag. 6 Capitolul 6. Concluzii......pag. 13

Capitolul 1. Formularea problemei generale

Navele sunt structuri metalice complexe alcatuite din milioane de piese asamblate impreuna in aproape toate tipurile de metode de asamblare cunoscute de om. Scopul lor este de a asigura oamenilor capacitate de traversare sau exploatare pe/de pe suprafata apei, fie ca e vorba de ape adanci sau ape continentale. Realizarea obiectivului pentru care a fost construita nava duce la transformarea acesteia intr-o adevarata uzina cu o multitudine de instalatii la bord ce au rolul de a realiza functiile necesare vitalitatii navei si asigurarea confortului oamenilor la bord. Toate instalatiile de la bordul navei actioneaza fluide ce sunt directionate prin tubulaturi catre destinatia de consum sau transformare. Realizare punerii in miscare a fluidelor in instalatii revine pompelor , de tiverse tipuri si marimi functie de tipul fluidului si de debitul necesar. Cele mai comune pompe ce se regasesc la bordul navelor sunt pompele centrifugale actionate de motoare electrice. Pompele centrifugale sunt pompe neetanse ce folosesc energia cinetica de miscare a unui rotor profilat pentru a misca fluidul ce patrunde in pompa de regula prin folosirea energiei potential a fluidului (deci aceste pompe se gasesc de regula cu rotorul sub suprafata libera a fluidului actionat functionare prin autoamorsare). Aceste pompe sunt caracaterizate de turatii ridicate, capacitatea de a livra debite mari dar presiuni relativ scazute de 0.53 bari. Lucrarea de fata analizeaza modurile proprii de vibratie a unei punti din compartimentul masini al navei pe care se amplaseaza un postament naval cu tava pentru o pompa centrifugala de combustibil cu o masa aproximativa de 200kg, scopul fiind determinarea campului de turatii in care pompa poate lucra sigur , fara pericol de a intra in vibratie de rezonanta cu structura.

Capitolul 2. Descrierea puntii navei analizate

Puntea analizata este o punte intermediara amplasata in compartimentul masini, punt ce are si rolul de punte intermediara de acces. Dimensionata conform regulilor de registru naval, tabla puntii are grosimea th=6mm, profilele de rigidizare sunt de tip HP 100x6 iar pontilul de sprijin al puntii pe puntea inferioara este un profil cornier 100x100x8. Profilele transversale sunt amplasate la nivel cu profilele de bordaj la distanta intercostala regulamentara. Postamentul pompei de combustibil este realizat din profil cornier 50x50x6 acoperit de o tava din tabla th=6mm cu inaltimea h=50mm, acesta fiind sustinut la distanta H=600mm de patru picioare realizate din profil cornier 75x75x8. In tava pompa este sustinuta deasupra eventualelor de doua bare cornier 50x50x6. Puntea-paltforma se intinde pana la bordajul exterior construit din tabla th=12mm si intarit la distanta intercostala a=600mm de profile cu bulb HP 200x11.5. Pompa este amplasata in tava pe profilele cornier determinand patru puncte de incarcare cu F=500N. Puntea se considera incastrata la marginea pupa , in jurul panoului de bordaj si la baza pontilului de sprijin .

Fig.1 Liniile teoretice ale zonei analizate

Capitolul 3. Descriere program analiza FEMAP

Progamul FEMAP face parte din suita de programe PLM ADAPTOR de la SIEMENS si este un program pre si post procesor pentru analiza cu element finit. El include ca solver programul NASTRAN - NASA Structural Analisys cu posibilitate de alegere a unei alte variante disponibile de NASTRAN MSC/MD-NASTRAN, NeiNASTRAN sau folosirea unui solver alternativ ca ANSYS, ABAQUS, MSC-MARC sau LS-DYNA. Dintre solverele alternative posibil a fi folosite in analiza cu element finit mentionez SINDA/G, PATRAN, CAEFEM si I-DEAS pentru care FEMAP face exportul modelului intr-o interfata comuna. Pe baza variantei 9.3.1 a programului FEMAP, registrul naval francez Bureau Veritas a dezvoltat pachetul de software dedicat naval in concordanta cu cerintele de registru BV numit Veristar HULL 5.0. Avand o puternica sectiune grafica pentru modelare geometrica, ce permite modelarea diferitelor geometrii folosind puncte , curbe si suprafete , programul poate realiza orice tip de geometrie. Aceasta este folosita pentru realizarea modelului FEM , model ce va fi folosit pentru o gama larga de tipuri de analiza liniara si nelinara: analiza statica, analiza modurilor proprii de vibratie, de flambaj transfer neliniar si caldura precum si o gama de aplicatii pentru dinamica.

Capitolul 4. Realizarea modelului FEMAP

Pentru realizarea modelului de element finit cu care se va face analiza in FEMAP s-au folosit elemente tip placa pentru table si de tip bar pentru modelarea profilelelor. Acest mod de lucru este cel mai indicat pentru ca nu s-au urmarit comportarile intime ale elementelor ci comportarea ansamblului si determinarea modurilor proprii de vibratii.

Fig4.1. Model placi-table

Fig4.2. Model bar-profile

Fig.4.3. Model complet ce include restrictiile de deplasare si sarcinile aplicate

Capitolul 5. Rezultatele analizei FEMAP In urma analizei modurilor proprii de vibratii , realizata prin comanda Eigenvalue analysis cu solverul NX NASTRAN, avand in vedere gama de turatii ale motorului electric ce actioneaza pompa s-au avut in vedere numai vibratiile de pana la 50HZ corespunzatoare unei turatii de 3000 rot /min. Rezultatel sunt afisate in tabelul urmator:Set ID (Hz) 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 ID 1 2 3 4 5 6 7 8 Total/Centroidal ID 1 1 1 1 5 5 5 5 Title Total Translation T1 Translation T2 Translation T3 Translation Total Rotation R1 Rotation R2 Rotation R3 Rotation Min ID 1 7614 297 27 1 409 21 2 Min Value 0 -2.338546 -0.04040865 -0.2282027 0 0.002398835 0.004159275 Max ID 7620 4701 7619 4351 21 4174 4522 490 Max Value 3.109551 0.02359333 1.150276 2.476697 0.004485627 0.000566213 0.003650783 0.001017619

24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 24.92192 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 27.56618 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 47.71425 49.75993 49.75993

51 52 53 54 55 56 57 58 80000 80001 80002 1 2 3 4 5 6 7 8 51 52 53 54 55 56 57 58 80000 80001 80002 1 2 3 4 5 6 7 8 51 52 53 54 55 56 57 58 80000 80001 80002 1 2

51 51 51 51 55 55 55 55 80000 80001 80002 1 1 1 1 5 5 5 5 51 51 51 51 55 55 55 55 80000 80001 80002 1 1 1 1 5 5 5 5 51 51 51 51 55 55 55 55 80000 80001 80002 1 1

Total Constraint Force T1 Constraint Force T2 Constraint Force T3 Constraint Force Total Constraint Moment R1 Constraint Moment R2 Constraint Moment R3 Constraint Moment Strain Energy Strain Energy Percent Strain Energy Density Total Translation T1 Translation T2 Translation T3 Translation Total Rotation R1 Rotation R2 Rotation R3 Rotation Total Constraint Force T1 Constraint Force T2 Constraint Force T3 Constraint Force Total Constraint Moment R1 Constraint Moment R2 Constraint Moment R3 Constraint Moment Strain Energy Strain Energy Percent Strain Energy Density Total Translation T1 Translation T2 Translation T3 Translation Total Rotation R1 Rotation R2 Rotation R3 Rotation Total Constraint Force T1 Constraint Force T2 Constraint Force T3 Constraint Force Total Constraint Moment R1 Constraint Moment R2 Constraint Moment R3 Constraint Moment Strain Energy Strain Energy Percent Strain Energy Density Total Translation T1 Translation

2 4716 4716 9 2 40 9 9 4629 4629 4629 1 4157 3699 4451 1 409 831 2 2 4716 84 1 2 42 9 9 2984 2984 4616 1 4311 2081 404 1 399 6968 4071 2 4716 42 42 2 85 9 9 4566 4566 4566 1 36

0.001063089 0 -4016.811 -711.6987 -2380.269 0 -969739.6 -2207290 -194323.7 0.1226645 0.001000521 6.90E-07 0 -0.03503136 -0.02423166 -0.1119024 0 0.002553011 0.005730904 -0.00138544 0 -2728.291 -542.3281 -3755.239 0 -595173.3 -1485496 -130813.1 0.1501068 0.001000731 8.68E-07 0 -0.03626737 -0.01165255 -4.860137 0 -0.01344373 -0.0136001 0.001788462 0 -3941.504 -5863.965 -8663.275 0 -566266.4 -1941193 -169990.1 0.4506827 0.001002871 2.57E-06 0 -0.7808695

9 9 40 40 9 43 40 1 101 101 4936 7617 7680 7620 122 831 2223 20 463 9 9 42 42 9 82 42 1 89 89 4901 404 36 7660 4637 50 762 50 7666 9 9 84 1 42 42 85 42 101 101 96 7615 7722

23510.47 23384.37 2618.617 4077.973 2215862 253209.2 68336.54 5211.058 507.4906 4.13938 0.008886393 3.079517 2.583835 0.9645101 1.991961 0.005731857 0.002213167 0.004716662 0.001454853 15844.73 15766.93 1685.095 2278.248 1491267 140778 42257.68 6245.565 1074.688 7.164725 0.01536071 5.115185 0.5596 2.15379 1.674552 0.01437991 0.0126556 0.01437984 0.002374501 19748.04 19499.51 1218.362 4501.548 2139392 2134208 39746.5 12370.59 3124.85 6.953496 0.02630683 3.561662 0.2585075

49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 49.75993 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248 53.71248

3 4 5 6 7 8 51 52 53 54 55 56 57 58 80000 80001 80002 1 2 3 4 5 6 7 8 51 52 53 54 55 56 57 58 80000 80001 80002

1 1 5 5 5 5 51 51 51 51 55 55 55 55 80000 80001 80002 1 1 1 1 5 5 5 5 51 51 51 51 55 55 55 55 80000 80001 80002

T2 Translation T3 Translation Total Rotation R1 Rotation R2 Rotation R3 Rotation Total Constraint Force T1 Constraint Force T2 Constraint Force T3 Constraint Force Total Constraint Moment R1 Constraint Moment R2 Constraint Moment R3 Constraint Moment Strain Energy Strain Energy Percent Strain Energy Density Total Translation T1 Translation T2 Translation T3 Translation Total Rotation R1 Rotation R2 Rotation R3 Rotation Total Constraint Force T1 Constraint Force T2 Constraint Force T3 Constraint Force Total Constraint Moment R1 Constraint Moment R2 Constraint Moment R3 Constraint Moment Strain Energy Strain Energy Percent Strain Energy Density

5164 3226 1 23 50 7672 2 9 40 40 2 85 40 85 2139 2139 4534 1 7696 7712 149 1 987 2379 152 2 4716 40 9 2 39 9 9 558 558 4707

-2.94E-05 -2.501413 0 0.004924514 -0.00664801 0.001864333 0 -13974.3 -5190.667 -8418.175 0 -1343355 -137955.1 -18349.95 0.4888695 0.001000239 2.80E-06 0 -0.2406395 -0.7008104 -2.932765 0 -0.01110178 -0.02905404 0.004501663 0 -7300.427 -1728.423 -4594.777 0 -1009249 -2151821 -198398.6 0.5741251 0.001008153 3.35E-06

7615 2245 3170 3166 3170 18 9 4716 82 85 9 40 9 9 89 89 4900 2385 525 2726 2385 2379 169 4664 952 9 9 39 39 9 40 39 82 97 97 2896

3.19256 2.254192 0.01189794 0.004463369 0.01189741 0.002246552 14503.62 8015.766 579.0932 7846.949 1962896 1948534 1955312 171291 6060.391 12.3997 0.04249305 7.203151 0.0315351 0.02477066 7.203142 0.02905411 0.01163828 0.02872688 0.003944254 17505.43 16847.98 2787.005 4240.6 2161220 565720.5 74731.87 6287.992 775.1045 1.361069 0.01327741

Afisarea grafica a modurilor proprii de vibratie

Modul 1 de vibratie

Modul 2 de vibratie

Modul 3 de vibratie

Modul 4 de vibratie

Modul 5 de vibratie

Capitolul 6. Concluzii In urma analizei modurilor proprii de vibratii pentru o structura metalica navala se remarca absenta vibratiilor fundamentale in zona 27.5647.71 Hz ceea ce ne conduce la concluzia ca pompa ce va fi amplasata pe postament va fi necesar a avea o turatie de lucru cuprinsa intre 1653 rot/min si 2862 rot /min. Pana la atingerea turatiei de lucru structura va trece tranzitoriu prin frecventele de rezonanta dar le va depasi rapid , oscilatiile rezonante generate auto-amortizanduse . Trebuie avut in vedere ca structurile navale reale prezinta certe diferenta dimensionale fata de modelul idealizat analizat, precizia de lucru la nava poate afecta dimensunile deschiderilor si lungimii nesuportate a tablelor si profilelelor , lucru care practic duce la o alta comportare la vibratii a structurii reale. Din acest motiv se recomanda ca dupa instalarea agregatului sa se faca o proba de masurare a vibratiilor pe structura analizata, fapt consfintit si de regulile de registru naval care obliga constructorul la masurarea si analiza vibratiilor reale in functionare la bordul navei.