CAPITOLUL 2 calculul motorului nava

8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava

1/13

CAPITOLUL 2. DETERMINAREA REZISTENŢEI LA ÎNAINTARE ŞI A

PUTERII DE REMORCARE

2.1. DATE INIŢIALE

Una dintre problemele de bază ale proiectării, construcţiei şi exploatării navei se referă

la asigurarea calităţilor de marş. Calităţile de marş sunt acele însuşiri care conferă navei

posibilitatea de a se deplasa cu viteze cât mai mari la consumuri de putere cât mai mici.

Calităţile de marş ale navei depind în mare măsură de forţele hidrodinamice şi aerodinamice

care acţionează asupra corpului şi care se opun deplasării sale . nteracţiunea dintre corpul

navei şi apă respectiv aer este un fenomen complex şi dificil de descris matematic.

!oluţionarea practică a problemelor referitoare la studiul acestui fenomen se face, înma"oritatea cazurilor, prin metode experimental # analitice.

$ezistenţa la înaintare a navei este influenţată de o serie de factori dintre care cei mai

importanţi sunt%

o regimul de curgere al apei în "urul carenei &laminar sau turbulent', care este

determinat de viteza navei şi starea suprafeţei udate &rugozitate, grad de coroziune, depunerile

de alge şi vieţuitoarele marine'(

o adâncimea la care are loc mişcarea &poziţia de navigaţie% la suprafaţă, la micăsau la mare adâncime'(

o viteza de deplasare a navei, care influenţează asupra pesca"ului mediu şi

asietei(

o caracteristicile şenalului navigabil utilizat &adâncime, lăţime etc.'(

o situaţia de încărcare a navei, cu implicaţiile pe care aceasta le are asupra

pesca"ului, asietei şi poziţiei transversale(

o factorii fizico # climatici ai zonei de navigaţie &caracteristicile apei, vânturilor,valurilor etc.'.

)vând în vedere cele menţionate mai sus se poate spune că rezistenţa la înaintare este

formată din mai multe componente, determinate de cauze diverse şi care interacţionează între

ele într#un mod complicat.

*n studiul teoretico # experimental al rezistenţei la înaintare se face următoarea

ipoteză% componentele rezistenţei la înaintare se studiază separat şi se negli"ează interacţiunile

dintre acestea.

+


2/13

2.2. DETERMINAREA REZISTENŢEI LA ÎNAINTARE PRINCIPALE PRIN

METODA HARVALD

$ezistenţa la înaintare principală se poate determina prin mai multe metode. -etoda

aleasă este cea a formulelor aproximative şi a diagramelor. )ceastă metodă se foloseştefrecvent în stadiul preliminar de proiectare şi are la bază formule aproximative şi diagrame,

rezultate din date statistice sau în urma experimentărilor efectuate pentru diverse tipuri de

nave.

Cu anumite corecţii, aceste formule şi diagrame, permit determinarea valorilor

aproximative ale componentelor rezistenţei la înaintare principale. radul de precizie al

metodei depinde de asemănarea geometrică dintre nava de proiectat şi cea pentru care au fost

stabilite formulele sau diagramele.Unele bazine hidrodinamice din lume au publicat rezultatele încercărilor lor

sistematice, cu serii de modele, pentru o gamă largă de forme geometrice şi coeficienţi de

fineţe. /rin prelucrarea acestor rezultate, !v. )a. 0arvald şi 0. 1. uldhammer au elaborat o

serie de diagrame, care poate fi utilizată în faza de proiect preliminar, pentru determinarea

rezistenţei la înaintare principale.

)naliza rezultatelor, folosite la întocmirea diagramelor 0arvald, a avut în vedere

următoarele aspecte%

# rezistenţa la înaintare principală a modelelor încercate a fost determinată în funcţie

de viteză(

# coeficientul C$m al rezistenţei la înaintare principale a modelului a fost calculat cu

relaţia%

mmm

m

Rm

S v

RC

⋅⋅

⋅=

2

2

ρ ,

unde% $ reprezintă rezistenţa la înaintare principală a modelului la temperatura t,

măsurată în 3456, 7m densitatea apei de experimentare în 3t8m6, vm viteza modelului în 3m8s6,

iar !m aria suprafeţei udate a modelului în 3m26(

# coeficientul rezistenţei de presiune s#a determinat cu relaţia%

Fm Rm p C C C −= ,

în care coeficientul C9m al rezistenţei de frecare a modelului, s#a calculat cu relaţia%

2'2$e&lg

:;,

−=

m

FmC ,

m

WLm

m

v

Lvm

⋅

=$e ,

++


3/13


4/13

2 # ,+L+#?

2; # ,?L+#?

? şi mai mult # ,L+#?

/rin interpolare liniară C)$ B ,?

b) Determinarea coeficientului rezistenţei de presiune

Cunoscând valorile


5/13

Figura 2.1. Diagrama de calcul

*n faza proiectului preliminar se ţine cont de valoarea lui 9r. )stfel, pentru cazul acesta

în care 9r I ,+F se impune considerarea corecţiei NC/2 şi pentru calculul ei se recomandă

folosirea următoarei formule%

?2 +'G,?;;,?&

−⋅

⋅−⋅⋅=

WL

BWL P

L

x Fr aC δ δ

unde%

O++Sd WL

BWL

WL

BWL

WL

BWL

L

x

L

x

L

x

⋅−⋅=

δ

iar a se determină din tabelul următor şi este%

C


6/13


7/13

Mupă cum s#a specificat în capitolul anterior rezistenţa la înaintare principală se referă

la acţiunea forţelor hidrodinamice, asupra carenei nude, pe timpul mişcării navei în apă

liniştită.

*n realitate, navele sunt prevăzute cu o serie de apendici, amplasaţi în afara suprafeţeiudate, care abat liniile de curent de la direcţia lor obişnuită, modificând spectrul hidrodinamic

din "urul corpului. Me asemenea, în multe situaţii reale, suprafaţa liberă a apei prezintă valuri,

care influenţează rezistenţa la înaintare a navei.

/artea emersă a corpului se deplasează prin aer. nteracţiunea dintre aer şi navă

determină, atât în atmosfera calmă, cat mai ales în condiţii de vânt, modificarea rezistenţei la

înaintare.

9actorii descrişi mai înainte, conduc la apariţia rezistenţei la înaintare suplimentare&secundare'.

$ezistenţa la înaintare suplimentară, $ s, reprezintă o fracţiune din rezistenţa la

înaintare totală şi este determinată de interacţiunea dintre apă şi apendici, de acţiunea valurilor

mării respectiv a aerului atmosferic asupra corpului navei, la deplasarea acesteia cu o anumită

viteză. /e baza acestei afirmaţii se poate scrie%

AAV AP S R R R R ++= ,

unde% $ )/ reprezintă rezistenţa la înaintare datorată apendicilor, $ >- rezistenţa la

înaintare generată de valurile mării, iar $ )) rezistenţa la înaintare datorată aerului.

a) Rezistenţa la înaintare datorată apendicilor

)pendicii sunt elemente constructive situate sub planul plutirii si care ies în afara

suprafeţei udate a corpului navei.

/rintre apendicii mai importanţi se menţionează% cavaleţii de susţinere ai axelor port #

elice( axele port # elice( pantalonii axelor port # elice( cârmele( cârmele de ruliu( aparaturile

cârmelor( chilele de ruliu( vibratorul sondei acustice şi brâiele de acostare.

*n faza iniţială de proiectare, neavând date suficiente referitoare la dimensiunile,

formele geometrice şi amplasarea apendicilor pe suprafaţa udată, rezistenţa la înaintare totală

a acestora se determină cu relaţia%

S v

C R AP AP

⋅⋅

⋅=

2

2 ρ 3456,

în care% ! este suprafaţa udată a carenei în 3m26, 7 densitatea apei în 3l8m?6, v viteza

navei în 3m8s6, iar C)/ coeficientul rezistenţei apendicilor se alege din tabele în funcţie de tipul

navei şi are valoarea% 5r. crt. Aipul navei C)/

+G


8/13

+ 5ave maritime cu o elice şi apendicii corect

proiectaţi&,; E ,+;'L+#?

2 5ave maritime cu două elice şi apendicii corect

proiectaţi&,2 E ,?'L+#?

? 5ave maritime cu apendici mari, incorect proiectaţi &,; E ,F'L+#?

5ave fluviale cu o elice ,+L+#?; 5ave fluviale cu două elice &,+; E ,2'L+#?

G 5ave catamaran &,; E ,+'L+#?

C)/ B ,+

b) Rezistenţa la înaintare generată de valurile marii

Min experimentele efectuate pe modele şi din datele statistice, culese în timpul

navigaţiei diferitelor nave, a rezultat faptul că, în timpul marşului pe valuri, rezistenţa la

înaintare înregistrează o creştere apreciabilă. )ceastă creştere este datorata rezistenţei

suplimentare generală de valurile mării.*n ma"oritatea cazurilor, apariţia şi menţinerea stării de agitaţie a mării se datorează

vântului. Cadrul natural nu oferă posibilitatea separării rezistenţei la înaintare generată de

valurile mării de cea datorată aerului. !epararea celor două componente ale rezistenţei la

înaintare suplimentare se realizează în bazinele de încercări, unde valurile sunt create pe cale

artificială.

*n faza iniţială de proiectare, rezistenţa la înaintare generată de valurile mării se poate

determina cu relaţia%S

vC RV V

⋅⋅

⋅=2

2 ρ 3456,

>aloarea coeficientului C>- se alege din tabele în funcţie de gradul de agitaţie al mării

şi este%

radul de agitaţie al

mării după @eaufortC>-

+ E 2 &,+ E ,2'L+#?

? E &,? E ,'L+#?

; E G &,; E ,G'L+#?

C>- B ,?.

c) Rezistenţa la înaintare datorată aerului

$ezistenţa la înaintare datorată aerului se manifestă atât pe timpul navigaţiei într#o

atmosferă calmă cât mai ales în condiţii de vânt.

*n ipoteza unei atmosfere calme, rezistenţa la înaintare datorată aerului este mică. 1a

reduce viteza navelor cu aproximativ &,2E,?' 5d.

/entru aprecierea rezistenţei la înaintare datorată aerului, în faza iniţială de proiectare,se recomandă formula aproximativă%

+:


9/13


10/13

Ta!elul 2.1. Calculul re"i#$e%&ei la '%ai%$are pri%cipale

Viteza

N!"

>iteza

3m8s6

5umărul

$eQnolds

&$e'

Coeficientul

rezistenţei de frecare

al plăcii netede

echivalente

C#e$i%ie&t'(

)ezi*te&+ei !e

$)e%a)e a

%#),'('i &a-ei

5umărul

9roude

C#e$i%ie&t'(

)ezi*te&+ei !e

,)e*i'&e %#)e%tat

Coeficientul

rezistenţei

principale

Rezi*te&+a (a

&ai&ta)e

,)i&%i,a(/

0N"

.34 .?GG 4 2.;G +KG++F: .+?;F .11241 .;F;? .12 .+F: 12.5412 .++2 ?F+222K:; .+2?: .155 .++:; .12 .+:K 4.6262312 G.+GF ;:+F?G2 .++:? .1522 .+:;;F .112 .+G?? 6.41311415 :.:+ :+:K?:F .++ .14442 .2+K?F; .32 .+FF 13.442241 F.22 :G2;K; .++?+ .1431 .2?++ .52 .2?K 21.44351 K.2;2 F;::;+GK .+++ .145656 .2G?2G2 .122 .2:22 3.3452 +.2F K;?;:?: .++ .14444 .2K2;+? .2512 .?K;G 56.64

Ta!elul 2.2. Calculul re"i#$e%&ei la '%ai%$are #uplime%$are

Viteza

N!"

Viteza

78*"

Rezi*te&+a (a &ai&ta)e

!at#)at/

Rezi*te&+a !e &ai&ta)e

9e&e)at/ !e

Rezi*te&+a !e &ai&ta)e

!at#)at/ ae)'('i :R Aai;

Rezi*te&+a (a &ai&ta)e

*',(i7e&ta)/ :R Si;

+K


11/13

a,e&!i%i(#):R A,i;

0N"

-a(')i(e 7/)ii :R V7i;

0N"

0N" 0N"

4 2.5 .GG:2: 2.+:?KG+G .+F:G++ 2.55634 4.112 2.GGFKFG F.GK;FG .:?K 11.356412 .1 G.;2+K +F.+;G;G; +.:G2 25.46146515 .1 K.?F?+; 2F.+KG??; 2.G+G?? 4.134251 .224 +.G:;K ?2.2:F??FG ?.2GKG: 45.6451 6.252 +?.;++: .;?;22:22 ;.;+G++ 56.5262 1.2 +G.GF++G ;.?K K.FKKF+F .24414

2


12/13

Ta!elul 2.(. Calculul re"i#$e%&ei la '%ai%$are $)$ale *i a pu$erii de rem)rcare

Viteza

N!"

Rezi*te&+a (a

&ai&ta)e

,)i&%i,a(/

0N"

Rezi*te&+a (a

&ai&ta)e

*',(i7e&ta)/

:R Si;0N"

Rezi*tea&+a (a

&ai&ta)e

t#ta(/ :R Ti;

0N"

P'te)ea !e

)e7#)%a)e a

&a-ei :P)i;

0


13/13

Figura 2.(. Pre"e%$area varia&iei pu$erii de rem)rcare '% rap)r$ cu vi$e"a

22

CAPITOLUL 2 calculul motorului nava

Documents

Transcript of CAPITOLUL 2 calculul motorului nava