4. REZISTENA LA NAINTARE A NAVEI SI PROPULSIA

4.1 CALCULUL REZISTENEI LA NAINTARE

Rezistena la naintare este una dintre cele mai importante calitai de navigaie, de care depinde puterea instalaiei de propulsie. Rezistena la naintare a navei este proiecia forelor hidro-aerodinamice care acioneaz asupra navei, pe direcia vitezei de deplasare. Forele hidro-aerodinamice se datoresc presiunilor si tensiunilor tangeniale care acioneaz pe suprafeele imerse si emerse ale corpului aflat in micare si sunt influenate de o serie de factori formele corpului, valoarea vitezei navei, direcia curgerii fa de planul diametral, zona de deplasare a navei si prezena factorilor de mediu (vnt,valuri,cureni marini), depuneri pe carena, modificarea asietei si a pescajului.

Pentru determinarea rezistenei la naintare s-au folosit 2 metode

Metoda formulelor aproximative i a diagramelor. S-a folosit ca un studiu preliminar de proiectare i are la baz formule aproximative i diagrame, rezultate din date statistice si experimente efectuate pentru diverse tipuri de nave. Acestea permit determinarea valorilor aproximative ale componentelor rezistenei la naintare principale. Gradul de precizie depinde de asemnarea geometric dintre nava de proiectat i cea pentru care au fost stabilite diagramele sau formulele.

Metoda experimentrii pe model in bazinele de ncercri. Modelul navei a fost construit la o anumit scar si a fost determinat rezistena la naintare a acestuia, prin tractare n bazin, n condiii similare cu cele reale. Rezultatele obinute s-au transpus cu ajutorul teoriei similitundinii, la nava n mrime natural.

4.1.1 METODA SERIILOR JAPONEZE

Ca metod a formulelor aproximative i a diagramelor s-a folosit metoda seriilor japoneze. Metoda este n concordan cu tendinele industriei navale actuale, ndeosebi Japoniei, i anume construcia de nave cu capacitate mare de ncrcare, dimensiuni mari, forme geometrice pline, poriune cilindric prelungit, viteze mici, toate acestea pentru sporirea eficienei economice.

Metoda estimeaz preliminar rezistena la naintare, studiul fiind fcut pe 35 de modele ale cror dimensiuni limiteaz aplicabilitatea metodei astfel

= 0.837

= 2.32 = 6.74

a) S-a determin n prim faz coeficientul rezistenei rezidue cu ajutorul a 2 seturi de diagrame pentru = 2.46 si = 2.76 (pentru cazul de plin incrcare), fiecare set coninnd diagrame pentru valori ale numerelor Fr= 0.14 0.16 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22. Coeficientul se scoate din diagrame funcie de Fr, , i

Fr= = 0.15 Cb= = 0.837 = 2.32

n urma interpolrii in diagramele seriei japoneze pentru parametrii calculai mai sus s-au obinut valorile = 0.0040 = 0.0044

S-a determinat apoi coeficientul rezistenei rezidue , corespunztor raportului de la nava proiectat, cu formula

b) S-a determinat coeficientul rezistenei de frecare astfel

S-a calculat suprafaa udat a corpului far apendici, S = 11504.4 , unde pentru nava la plin incrcare

S-a calculat aria suprafeei udate a apendicilor

= 51.78 , undec=59 pentru tancuri de mare tonaj

S-a calculat numrul Reynolds,

=1.33

S-a calculat coeficientul rezistenei de frecare cu formula Schoenherr. Se poate lua direct din tabelul de valori.

Rn

1.3 1.482

) =0.001482

S-a majorat coeficientul rezistenei de frecare innd cont de suprafaa apendicilor

c) Coeficientul de corelare model-nav. Acesta ine cont de rugozitatea carenei reale si se recomand alegerea lui n funcie de lungimea navei, n conformitate cu tabelul urmtor

Lungimea navei

50...1500.00035...0.0004

150...2100.0002

210...2600.0001

260...3000

300...350-0.0001

350...400-0.00025

Se adopta

d) Coeficientul rezistenei aerodinamice

e) Coeficientul coreciei rezistenei la manevrabilitate

Obs. Metoda seriei japoneze are o dezvoltare diferit fa de celelalte metode deoarece rezistena rezidu depinde de

f) Calculul rezistenei de frecare,

g) Calculul rezistenei rezidue

h) Calculul rezistenei de corelare model-nav

i) Calculul rezistenei aerodinamice

j) Calculul rezistenei la manevrabilitate

k) S-a calculat rezistena total la naintare cu formula

n urma efecturii calculelor pentru 7 viteze s-a obinut curba rezistenei totale.

4.2 ALEGEREA MAINII DE PROPULSIE

4.2.1 CALCULUL COEFICIENILOR DE PROPULSIE

Coeficientul de siaj efectiv

n fazele preliminare de proiectare, literatura de specialitate recomand o serie de formule aproximative si diagrame pentru estimarea coeficienilor de siaj si suciune. Astfel, Krger ofer pentru calculul coeficientului de siaj a navelor cu o singur linie de axe urmtoarea formul

Krger (1976)

Coeficientul de suciune

Pentru calculul coeficientului de suciune la cargouri cu o singur linie de axe Danckwardt ofer urmtoarea relaie

Raportul de disc

= + k =+ 0,2 = 0.85

unde:z = 4 numrul de pale

T = mpingerea elicei

T = = = 1208.23 [kN]

p 0 = 10 5 presiunea static msurat la nivelul arborelui port-elice

pv = 2300 presiunea de vaporizare a apei la temperatura de 15 0C

k = 0,2 pentru nave cu o elice

Viteza de avans n discul elicei

v A = v (1 - w) = 7.196 (1-0.38) = 4.46

Randamentul relativ de rotaie

R = 0,9922 0,05908 + 0,07424 (C P 0,0225 l cb)

R = 0,9922 0,05908 0,85+ 0,07424 (0,843 0,0225 0,59) = 1,003

Coeficientul de influen al corpului

H = = = 1,19

4.2.2 CALCULUL RANDAMENTULUI ELICEI N AP LIBER

Pentru determinarea puterii la flan este necesar cunoaterea randamentului elicei n ap liber. Din considerente de forme, spaiul n bolta pupa este unul limitat, prin urmare diametrul elicei poate fi de maxim 1.54 m.

Pentru proiectarea preliminar se utilizeaz o elice B WAGENINGEN.Pentru elicele necavitante, moderat ncrcate, se recomand adoptarea unui numr de pale z = 3 dac este satisfcut una din inegalitile:

Kn 1

Kd 2

n caz n care inegalitile nu sunt satisfcute se recomand adoptarea unui numr de pale z= 4.

Elicele cu trei pale plasate n planul diametral favorizeaz posibilitatea apariiei fenomenului de vibraie a corpului navei. De aceea, de regul, numrul de pale se ia egal cu trei la navele cu dou linii de arbori, n timp ce la navele cu o singur linie de arbori, indiferent de valorile Kn sau Kd, n practic se utilizeaz elicele cu patru pale. S-a constatat de asemenea c n cazurile cnd diametrul este limitat elicele cu patru sau cu cinci pale dau rezultate mai bun dect cele cu trei pale.

Elicele cu cinci pale se utilizeaz atunci cnd ncrcarea elicei este mare sau n cazul n care se urmrete reducerea vibraiei navei cauzat de funcionarea elicei. n plus se adaug recomandarea ca numrul palelor elicei s nu fie un divizor al numrului de cilindri ai motorului principal.

innd cont de aceste recomandri s-a ales o elice cu un numr de: z = 4 pale.

Parametrul de proiectare pentru curba de turaie optim Kd :

K d = D e v A = 6.92 4.46 = 0.899

S-a intrat in diagrama K T J z = 4 = 0.85 cu valoarea lui K d calculat mai sus si s-a obinut :

Cu aceast valoare a lui J s-au calculat:

n opt = = = 1,536 [rps] = 92.17 [rpm]

K n = = = 0.614

S-a intrat in diagrama K T J z = 4 = 0.85 cu valoarea lui K n calculat mai sus si s-a obinut :

Cu aceast valoare a lui J s-a calculat diametrul optim:

D opt = = = 7.35 [m]

S-a adoptat D = 0,95 D opt = 0,95 7.45 = 7.07 [m]

K T = = = 0.2

S-a intrat in diagrama K T J z = 4 = 0.85 cu valoarea lui K T si a lui J si s-a obinut :

= 0,75 raportul de pas

0 = 0,49 randamentul elicei n ap liber

D = H R 0 = 1,19 1,003 0.49 = 0,587 randament de propulsie

R = 1.003 randamentul relativ de rotaie

4.2.3 PUTEREA DE PROPULSIE

Alegerea motorului se face calculnd puterea necesar la flan, pe baza rezistenei totale la naintare, innd cont de pierderile energetice la nivelul transmisiei i de randamentul propulsorului n ap liber.

Puterea efectiv de remorcare

P E = R v (1 + M D) = 894.09 7,2 (1 + 0,1) = 7082.766 [kW]Unde M D este rezerva de putere n proiectare

Puterea disponibil la elice

P D = = = 12074.409 [kW]

Puterea la flan a motorului

P B = = = 14495.089 [kW]

unde: ax = 0,98 randamentul liniei de axe red = 1 randamentul reductoruluiMs = 15% rezerv de putere n exploatare (ine cont de depuneri marine, aciuni suplimentare a vntului, valurilor, curenilor marini).

Se calculeaz puterea la flana motorului, pentru regimul de serviciu specific motorului

unde SR este regimul de serviciu al motorului iar P B este puterea motorului la 100 % MCR

4.2.4 ALEGEREA MOTORULUI

S-a ales un motor diesel lent cu urmtoarele specificaii:

Motor..................9G50ME-C9.5-TIIPutere.................15480 [kW]RPM.....................100 [rpm]Consum................168 g/kWhNr cilindri...............9Masa......................356 t

34