Sisteme de bord si punte

'\ .i~cnl._ '\M\flK @ 1'" -kc-. eo",,\UNIVERSITATEA MARITIMA DIN CONSTANTA

SPECIALIZAREA:~

ELECTROMECANICA

S.B.P

ANUL IIIIFR

EDITIA 2008-2009,

...,(CONFORM CU EDITIA 2007,REVIZUITASI COMPLETAT A IN ACORD CU STeW)

Conf.univ.dr.ing.Iordan NOVAe

- ..•..~ ...- ..-.-- ..

1

II!

III;IIII'I

---~-'~"~'~'~.'-~.'~"'~.'~.========~--~~-==---,~.------------

I Capitolul 11.11.21.31.3.11.3.2l.3.3l.3.4l.3.5l.3.61.41.4.11.4.21.4.2.11.4.31.4.41.4.5

"tCapitolul 22.12.22.2.12.2.22.2.32.2.42.2.52.2.62.2.72.2.82.32.4

2.5

( Capitolul33.13.23.2.13.2.23.2.33.2.4

~.

CUPRINS

Instalatia de ancorare .......................................................•........Consideratii generale., .. .Aneorarea navelor. .Elementele liniei de aneorare .. .Aneore : .Legaturi flexibile .Elemente pentru eonducerea lanrului la bord ,..~ .Stope .

2r; Meeanismele instalatiei de ancorare .Puturi de lant..................... . .Dimensionarea liniilor de ancorare .Metoda statistics .Metoda determinista .Detenninarea fortelor introduse de mediu .

~. Calculul fortelor care solicits nava in ancora. .Calculul fortelor din instalatia de ancorare . ,Solicitarile dinamice introduse de linia de ancorare datoratefortelor introduse de valuri .

Instalatii de acostare-Iegare :.._ .Considerarii generale .

~ Elementele instalatiei de acostare .Elernente flexibile pentru manevra si legare '.Babale .Ureehi si role de ghidare.Nan de parapet.. .Stope pentru cabluri .Tamburi de parame .Amortizori ~i brauri de acostare .Mecanismele instalatiei de acostare .Calculul instalatiei de aeostare .Ca\culul mecanismelor instalatiei de ancorare-acostare.. ..Calculul instalatiei de legare ..

Instalatia de guvernare .Consideratii generale..... .. .. .Clasifiearea instalatiilor de guvernare .Carme active......... .. ,Duze rotitoare (ajuraje orientabile) .Carme speciale .lnstalatii de guvernare activa cu jeturi transversale

5

99

1013131718222325272728293336

41

4444454646485050SO515253556064646769707171

3,2,53,33.43.4,13.4,1.13.4.2

3.53.5.13.5.23.5.33.5.3.13.503.13.63.73.7.13.7.1.13.7.l.23.7.2

i'

Capitolul44.14.1.14.1.24.1.2.14.1.2.24.1.2.34.1.34.1.44.1.4.14.1.4.2

4.24.2.1

4.2.24.2.2.14.2.2.2

4.2.34.2.3.14.34.3.14.3.2

lnstalatii de guvemare activa ell propulsoare speciale .Sisteme de comanda a instalatiilor de guvernare .Components instalatiilor de gllvemare , .Transrnisii , , .

~:;i:1~~iC~~~~l~~~:~~..~::'.:.'.'..~'.:::'.~':.::::~~'.:::'.:'.'Calculul instalatiei de guvemare .Calculul solicitarilor organului activ .Calculul transmisiilor de fortii. , .Calculul masinilor de carma .Calculul servomotorului eu cilindri. .Calculul masinilor de canna cu servomotor rotativ .

'.;. Sisteme hidrostatice de actionare a instalatiilor de guvemare .Calculul instalatiilor de guvemare activa .Calculul fortelor ', , , .Metoda analitica.. : .Metoda statistica .Calculul impingerii propulsorului.. .

Instalatia de incarcare .............•.................................................Consideratii generale .Instalatii de incarcare eu bigi simple (c1asice) ;. .Instalatii de incarcare ell bigi mecanizate ~ .Bigi mecan izate electrohidraulice .Bigi mecan izare grele .Bigi mecanizate de constructie speciala .Instalatii de ridicat cu macarale navale .Instalatii de incarcare speciale : .Instalatii de lncarcare pe orizontala · .Instalatii de incarcare speciale pentru operatii de manevra 'inmare deschisa .Calculul instalatiilor de incarcare .Calculul elementelor geometrice ale unei instalatii de lncar-care cu bigi .Calculul fortelor care solicita elementele instalatiei .Metode grafice de calcul... .Metodaanalities de calcul a instalatiilcr de incarcare- des-carcare eu bigi .Calculul de rezistenta a elementelor instalatiei de incarcare ..Calculul bigilor .Mecanismele instalatiei de incarcare , .Vinciuri electrice .Vinciuri electrohidraulice .

6

71727474747680808686889396

100100100101102~,

lQ1l107108110110III112115116116

119119

119121121

126129129136137141

CapitolulS5.15.U5.1.25.1.35.1.45.l.55.25.3

~ ~apitolu166.16.26.36.46.56.5.16.5.2

6.5.2.16.5.2.26.5.3

Capitolul77.17.27.3

Capitolul88.18.28.3

Instalatll pentru acopertrea gurilor de magazii .Consideratii generate ,..Capace mecanice rulante " .Capace mecanice pliante (tip folding) .

j;.. Capace mecanice rabatabile "." .Sisteme de cap ace cu Infasurare pe tambure .Capace rulante suprapuse (sistem telescopic) : .Actionarea capacelor .Calculul sisternelor de actionare acapacelor mecanice .

Instalatia de salvare .Consideratii genera Ie .

.to Barci de salvare , , , .Constructia barcilor de salvare .Gruie pentru barci .Calculul instalatiei de manevra a bare ilor de salvare .Determinarea sarcinilor de calcul.. .Calculul fortelor care solicita instalatia de lansare in condi-tiile cele rnai defavorabile care pot apare la lansare .Gruie negravitationale .Gruiegravitationale cu miscare plan-paralela.. .Calculul rnecanisrnului ell care se face manevra barcilor., .

Instalatia de remorcare .Consideratii generaie .Particulari tali ale rernorcarii prin tractiune .Ca\culul instalatiei de remorcare .

Instalatia de traulare ,Consideratii generale ..............................................................• : .Dotarile instalatiei de trauiare .Actionarea hidraulica a vinciurilor de traul :~:::!:1...

Bibliografie •.•................•.•...........•.....•................•..................•, ~- .

7

143\43144146147148148148150

157157157:X159160163163

164\{141651..67

li.~172174~·P7~181·181-182,.187,: ..

191;i~

11\\\

1\

II

~

:":. ~'~;; . 1INSTALATIA DE,

ANCORARE

Consideratii generaleAncorarea navelorElementele liniei de ancorareDimensionarea liniilor deancor are

1.1 CONSIDERA TII GENERALE

Dezvoltarea actuala a tehnologiilor marine ~ia navigatiei impun pozitionareaprecise in raport cu fundul marii a diversilor plutitori sau nave. Calitatea ~iperforrnantelepozitionarii devin esentiale pentru uneledomenii ale cercetarii si exploatarii resurselormarine, cum ar fi cazul platforrnelor plutitoare· de foraj, al navelor de cereetare, aldoeurilor plutitoare ancorate, al navelor tehnice care executa lucrari pe fundul apei sailcare monteaza conducte submarine. Extinderea explorarilor marine in zone cu adancirnimari ale apei 9i eu conditii clirnatice dificile a irnpus perfectionarea sistemelor de fixare anavelor sau plutitorilor. Aceasta perfectionare este una continua ~i are drept obiectivprincipalimbunatiitirea preciziei de pozitionare, in conditiile cresterii adancimi i apei 9i afortelor' active care tind sa abats plutitorul de Ia punctul de aneorare. Fixarea p lutitoruluiin raport eu fundul marii se realizeaza cu ajutorul elementelor instalatiei de ancorare. Ingeneral, sunt utilizate doua modalita]] de aneorare: ancorarea pasiva si ancorareadinamica. Ancorarea pasiva utilizeaza legaturi mecanice intre nava ~ifundul ac-vatoriului,prin care transmit fundului fortele ce solicits plutitorul si tind sa-l deplaseze. Legaturadintre plutitor si fund formeaza 0 linie de ancorare. Liniile de ancorare sunt formate din:ancore, care se fixeaza de fund, clemente flexibile (lan turi sau cabluri), care transmitfortele de la plutitor la ancora ~i clemente de conducere a legaturilor flexibile carremecanismele ~i spatiul de depozitare de pe nava (nar] de ancora, stope, vinciuri saucabestane, puturi de lant, etc.). Numarul de ancore ~i dispunerea lor la bord se coreleaza

10 Instalatii navale depunte

eu marimea plutitorului, destinatia lui ~i precizia de pozitionare ceruta. In reprezentareaschernatizata din Fig. 1.1 este exernplifieat cazul utilizarii instalatiei de ancorare pasivapentru fixarea ell aneore fixe a unui plutitor.

! 5, ~ •.... ,,/

t'

': '.Fig. 1.1 a) Geamandura eu linii de ancorarefixe b) Linie de'ancorare mobila

I-ancora; 2 - Ian]de ancora; 3 - nava; 4 - ancorafixa; 5 - geamanduriide acostare;6 - legaturiflexibile (cablur! sau lanturi).

Plutitorul poate fi 0 geamandura de aneorare, fig. l.l(a), sau 0 platforma pluti-toare. In tirnpul navigatiei linia de ancorare se trage compiet la bord, singurul element ceramane in afara plutitorului este ancora, eafiind lnSa foarte bine fixata pe pozitie, Pentrunave, ca plutitori care W schimba pozitia de aneorare, se utilizeaza ancore care se potdesprinde relativ usor de fund, fig. l(b). Ancorarea pasiva cu lanturi se utilizeaza pentruadancimi de ancorare mici si medii, pana la circa 120 m. La adancimi mal mari de 1SO mse recomanda utilizarea eablurilor drept elemente de legatura, sau a instalatiilor deancorare dinamica. Ancorarea dinamica consta In pozitionarea plutitorului in raport cu•fundul, tara interpunerea un or legaturi mecanice intre p!utitor si acesta si preluarea tuturorfortelor exteme care tind 8a-\ deplaseze. Preluarea acestor forte se face excIusiv prin

, mijloace aflate la bordul navei. Ca mijloace active, sunt utilizate propulsoare a carerinteractiune cu apa determine dezvoltarea fortelor necesare mentinerii echilibrului naveide pozitionat, In fig. 1.2 este exemplificat sistemul de ancorare dinamica la 0 navadestinata explorarii fundului marin. Propulsoarele 1.si 2 asigura rnentinerea pozitiei deechilibru deasupra punctului de ancorare in sens longitudinal, iar propulsoarele 3 ~j 4menpn echilibrul in sens transversal. Comanda propulsoarelor se face automat printr-uncalculator de proces, in functie de abaterea navei fala de un reper initial ales pe fundulmarii. Ancorarea dinarnica impune dotari speciale, de aceea ea nu se justifies decat incazurile cand ancorarea pasiva nu se poate face (in cazul adancimilor mari). Mai mult,performantele ei de pozitionare nu SLU1t intotdeauna satisfacatoare.

1.2 ANCORAREANAVELOR

Ancorarea navelor se noate considera ea un caz oarticular al ancorarii nlntitorilor.

Capitolul 1 - Instalatia de ancorare II

permita desprinderea usoara in orice conditii c\imatice. ~ezulta ell navele sunt dotate eulinii de ancorare mobile, care se pot Iansa sau ridica dupa necesitate, precizia pozrtionariiavand 0 importanta mai mid. In porturi special amenajate, ancorarea navelor se poatefaee Ia geamanduri prinse de fund prin linii de ancorareJi;xe, fig, 1(b). In acest caz, proce-suI de ancorare se simplifies multdeoarece nu -se mai manipuleaza linia de ancoraremobila, fixarea de geamandura Iacandu-se eu,qlegqtUra flexibilauzuala (cablu). Insta-latia de ancorare se amplaseaza la extremitatile.navei, iar numarul liniilor de anoorare ~idispunerea lor la cele doua extremitati se face ,d.~p~recomandarile registrelor de clasi-ficatie in functie de zona de navigatie, tipul ~imarimea navei. La nave se deosebesc:

• instalatia de ancorare prova, formata din liniile de ancorare care semanevreaza cu mecanismele aferente; .<:

• instalatia de ancorare pupa format~~dix1,liniile de ancorare manevrate demecanismele aferente. :,;

- -fT-. ,,,,: t~.

z ~ .. )....Fig. 1.2 Instalatia de ancorare activa

La navele maritime de transport, instalatia de ancorare prova este formats, deregula, din doua linii de ancorare eu mecanismele respective, In timp ce ancorarea pupaare 0 singura linie deancorare. In mod frecvent, candnu este necesarapozitionarea navei,ancorarea se face cu instalatia din provaprin lansarea unei singure linii de ancorare sau aambelor. Daca apare necesitatea pozitionarii navei, de exemplu la ancorarea pe fluviu sauin rade aglomerate, se lanseaza si linia de ancorare din.pupa; In acest fel nava este fixatala ambele capete, iardeplasarile ce pot apare au valori reduse. La impingatoarele fluviale,datorita particularitatilor navigatiei eu convoiuI, impingatorul are instalatia de ancorarepupa mai dezvoltata, fermata fiind din doua sau trei linii: de ancorare.

In fig. 1.3 este prezentat modul de amplasare a instalatiei de ancorare la 0 navamaritima de transport, Ancorarea prova, fig. 1.3(a), este formats din doua linii deancorare, reprezentate in pozitie de mars. Elementele liniei de aneorare sunt: ancora 6amplasata in nara 5, lantul 4, stopa fixa 2, vineiul de ancora I, tubul de ghidare 9, putullantului 10. Yn pozitie de mars, ancora are ghearele inexteriorul corpului, iar tij a esteintrodusa in nara, Aceasta pozitie permite fix area ancorei de corp prin tensionarealantului prin intermediul vinciului de ancora I, 111 timpul marsului efortul din la.n] fiindpreluat de stopa 2 creandu-se astfel posibilitatea lansarii rapide a ancorei sub actiuneagreutatii proprii, prin slabirea stopei.

Instalatia de ancorare de Ja pupa navei, fig, l.3(b) consta in mod frecvent dintr-o...:..•.~.~.:! I"' 1

ghidare a lantului 7, purul de lant 8. Aneora din pupa se amplaseaza de obicei in planuldiametral, iar ghearele ancorei se protejeaza prin introducerea acesteia intr-o ni~iL

;'Element~le liniei de aneorare se aleg sau se calculeaza considerand tipul si dimensiunilenavei, conditiile de ancorare, adancili~ea de ancorare, Adancimile de ancorare se impart,conventional, in urmatoarele categorii:

- adancirni miei, pana la 25 rn;- adancimi medii, pana la 50 m;- adancirni mari, pana la 150 m;- adancimi foarte mari, peste ISO m.

jq: ;

6

7'l&--,~1iHt-.s 4 5

tI! t', .. Fig. 1.3(a) Instalatia de ancorare prova

5 6 7

I

1"

~

Fig. 1.3(b) Instalatia de ancorare pupa

Practica exploatarii instalatiilor de ancorare a aratat ca pentru fixarea sigura anavei In ancora, lungimea minima a: lantului lansat functie de 'adancimea de ancorare htrebuie sa fie conform tabelului 1.1.'Alegerea sau calcuJul instalatiei de ancorare se face astfel. Incit' s'~ se indeplineascaurmatoarele cerinte: ' "

• fixarea ~igura a navei in conditiile In care asupra ei actioneaza simultan forteleexterne date de vant, curent, val; . .

• lansarea rapida a ancorei la apa si controlul permanent a1vitezei de coborare cuajutorul franei mecanismuluide manevra a linieide ancorare;

-- ..~

. . .L2__._I~~jII1~,,

tr-~~!l!1!I

It1

1'I

1ilIJl'!

• smulgerea rapida a ancorei la plecarea din ancora, iar dad aceasta S-3

pe fund, renuntarea la ea printr-o manevra usoara;•• fixarea sigma a Iiniei de ancorare 1a bord 111 cazul in care nava se atla if

Ta-

Adancimea de ancorare Lungimea lantului lansath[m 1 L r m]

11 < 25 4·1125 < h < 50 3h

50<h<150 2,5·11h> 150 ( 1,5 -7- 2 ) : h

Performantele instalatiilor de ancorare se caracterizeaza prin: .• abaterile plutitorului ancorat fata de un reper amplasat pe fundul rnarii;• marimea fortelor exterioare preluate de sistemul de ancorare;• consurnul energetic, gabarituI ~igreutatea instalatiei;

Performantele care se cer instalatiilor de ancorare :depind de tipul ]1,

plutitorului care trebuie ancorat. In cazul naveIor clasiee, de exernplu, prepozitionare nu este prea importanta, nava putandu-se roti in jurul puncrului de an.schirnbarea directiei vantului. Raman importante performantele energetiee si eelde rnarimea fortelor care trebuie preluate. La platfonnele marine aneorate, care reforaje, precizia de pozitioriare este determinants pentru exploatarea platformei. Dpentru determinareaabaterilor maxime de la pozitia de foraj, este necesara 0

dinamica a sistemullil platforma-linie de ancorare sub actiunea fortelor perturbatode vant, eurent, val- Acea'sta ~nalizii se [ace considerand schema de interactiuelementele sisternului.Tig. 1.4. Plutitorul, sub actiunea fortelor date de mediufortelor date de instalatia "dE: ancorare Fa, ocupa 0 pozitie XC' Dad apar perintroduse prin modificarea fortelor F; date de mediu, pozitia plutitorului se 111

putand depasi valorile impuse Xi. in acest caz apare marimea de comanda, e = x, -prin instalatia de ancorare (pasiva sau activa) modi fica Fa in sensul micsorariDeterminarea concreta a abaterilor plutitorului pentru 0 structura a sistemului Ilinie de ancorare si pentru anumite forte perturbatoare se face prin modelarea mat,a sistemului si prinrezolvarea ecuatiilor diferentiale care definesc mode lul.

1.3 ELEMENTELE LINIEI DE ANCORARE

1.3.1 ANCORE

Au rolu! de a fixa capatul legaturii flexibile (Iant sau cablu) de fund. ~diverse tipuri si trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte constructive si functio

• sa realizeze forte mari de fixare;• sa se fixeze rapid de fundul apei;

.;\

14 Instalatii navale de punte

• sa se desprinda usor de fund Ia smulgere prin interrnediul elementului flexibil;• sa se fixeze din nou de fundul apei daca, accidental, s-a produs desprinderea de pefund;• sa se mentina fixata de fund daca nava se roteste in jurul punctului de ancorare;

" • sase poata fixa usor la bord, In narile de ancora; ..;pa aiba a constructie sirnpla, sa fie rezistente ~i usor de intretinut.

Perturbatii introduse de mediu; Fm

1vant J val curent

INSTALATIE F. Pozitie

~~ DE PLUTITORANCORARE XC

..

Fig. 1.4 Bucla de control·a instalatiei de ancorare

Fixarea ancorei de fundul marii se face prin ghearele acesteia, Legatura dintregheare si lant sau cablu este realizata prin tija ancorei. Cel mai important indicator deperformanta al ancorei il reprezinta fortade fixare. Ea depinde de masa ancorei, deparametrii ei geometrici ~i de natura solului in care se fixeaza. Parametrii geometrici maiimportanti, care influenteaza forta de fixare ~i diferentiaza tipurile de aneore, sunt:nnmarul ~iconfiguratia ghearelor, suprafata acestora, unghiul dintre gheare ~i tija, etc.

Forta de. fixare a ancorei, masurata pe directia tijei cand aceasta este asezata pefund, se defineste prin coeficientul de fixare, care reprezinta raportul dintre forta maximade fixare ~igreutatea ancorei. Forta de fixare poate fi considerata pentru urmatoarelecazuri de prindere a ancorei de fund:

• prinderea Tara deplasarea ancorei;•. prinderea in cazul cand ghearele ancorei incep sa are fundul, ancora deplasandu-se

fala de punctul initial;• prinderea periodica. Fortele care solicits ancora fiind mari, ghearele se desprind si

apoi se infig din nou, realizan d 0 fixare intermitenta care solicita dinamic linia deancorare.

Practica exploatarii navelor a impus cateva tipuri de ancore care intrunesccerintele enuntate, sau corespund unor conditii function ale specifice. 0 clasificareconventionala a ancorelor permite gruparea lor astfel:

,. grupa I-a: ancore ell gheare fixe, care se fixeaza, in general, printr-o singuragheara, cu ajutorul unor dispozitive de arnorsare a prinderii de fund;

II grupa ll-a; ancore ell ghearele aliiculate fata de tije, care se flxeaza ell ambelegheare de fund. Realizeaza val ori mici si medii ale t()rt~l()rnp. fiY~l'P'

CapitolulI - Instalatia de ancorare 15

•. grupa III-a: aneore cu tija articulata In raport eu ghearele, care tnsa realizeaza fortemari de fixare datorita geometriei particulare a ghearelor.

Ancorele din grupa I sunt cu una, doua, sau mai multe gheare, Ancorele cu 0

gheara sunt utilizate pentru ancorarea navelor de banchizede gheata sa}.!pentru fixareadocurilor plutitoare cu linii de ancorare fixe si ele se pozitioneaza pe-fund in vedereaprinderii cu legaturi suplimentare. Cele eu doua gheare sunt reprezentate prin an cora tipamiralitate ale carei forma ~i mod de fixare rezulta din fig. 1.5 si 1.6. Pentru a detenninaghearele sa vina in pozitia de prindere, fig. 1.5, inainte de lansare traversa 1 se fixeazaperpendicular pe tija. Sub actiunea lantului, aneora se roteste In jurul capetelor traversei ~iajunge cu ghearele in pozitia de prindere. Manevrarea greoaie a acestor ancore Ie reco-manda pentru instalatiile de ancorare la marl adancimi pe perioade lungi de timp. La an-corele cu mai mult de doua gheare, prinderea de fund se realizeaza indiferent de pozitia incare ancora cade pe fundul apei.

1

~lrl

Fig. 1. 5 Aneora tip amiralitate

~.. :-~-.~~,f.

Fig. 1.6Fixarea ancorei dp amiralitate

. Ancorele din grupa a II-a au ghearele articulate fata de tija, iar prinderea pe fun-dul marii se face cu ambele gheare, asa cum rezulta din fig .. I.7. Forta de fix are este datade rezistenta opusa de catre fundul apei ghearelor si aceasta depinde de forma acestoracat si de natura fundului. Pentru desprinderea ancorei este suficient ca tija sa fie actionateprin Ian] dupa 0 directie 'inc1inatafata de fundul apei. Are toe 0 retire a ghearelor in jurulcapatului tijei, care disloca zona de fund nasurata ~i permite smulgerea ~i lidicareaancorei cu 0 fot1a mult mai mica dedit cea de fixare, Acest lucru evita supraso1ieitarealiniei de ancorare, In special a mecanismului. In fig. J.8 sunt reprezentate careva tipl.lri de

'I"

II

. !

L"

(; .

:t

~

K54

~! -------I I I

20 - f30 5 10 IS

Fig. 1. 7 Modul de fix are a aneorei eu ghearele articulate

4f 45°

'i

45°

~.

b) Ancors tip Speck;

Fig. 1.8 Aneore cu ghearele articulate

Ancorele eu forte mari de tinere au ghearele dispuse in apropierea tijei, astfelincat sa poata luera impreuna, iar suprafata ghearelor este manta fata de eea a aneorelordin grupa a II-a. La baza, ghearele aeestor aneore au unele prelungiri 1, fig. l.9, careasigura stabilitatea ancorei fixate, cand forta care solicita tija se inclina Tn plan orizontal.Amorsarea prinderii de fund se face, ca si la ancorele din grupa precedents, prin umerii 2,care, 111 deplasare, creaza un moment ce roteste ghearele in jurul boltului de fixare. In fig.1.9 sunt reprezentate cateva ancore din grupa a III-a. Fortele medii de fixare a ancorelorsunt prezen tate in tabelele l.2 si 1.3.

*

a) Ancora tip Hall; c) Ancora tip Union

a) Ancora tip Danforth; b) Ancora tip AC 14;

Fig. 1.9 Ancore ell coeficienti de tinere mari

c) Ancora tip Matrosov

.Li: __

Tabelul 1. 2 Coeficientii de fixare medii pentru '

Forta de fixare tara " Farra de iix:FOI1a de fix are la care

GRUPA dep1asarea ancorei ancora incepe sa are maxima transrpnn soc

-(I) (I) CI)

0 Ul <fJ 0 v> U) 0 en<ii3 _ 0

~ 0 ;cd _ 00 <Cd

_ 0

8 o p.. o b 8 o 0.. - •...E o p..o ~

U) 'en CI} .~ CI) . Vi U) Q) CI} .;;;

'0 '2 0. '0 '2 '5. '0 '2CI} CI} U)

Grupa I 2,2 3,0 3,1 4,1 4,3 8,1 5,2 9,0

Grupa II 2,2 1,5 2,8 3,1 1,7 3,8 6,8 2,5

'*

Tabelul J. 3 Ancore din grupa

~'t

Tipul I Tipul fundului mariiancorei

males nisipos CD pietri§Danforth - 8 -;-10 14

ACI4 6 8 8Matrosov 6,8 7,9 8

c~jl

~~f,I

I~"~a~~~

Ie~,~I!I

1.3.2 LECATURI FLEXIBILE

Sunt elernente care fac legatura intre nava si ancora, transmi tand fortesolicita nava In procesul de ancorare. Se utilizeaza doua tipuri de legaturi: \31

cabluri. La adancimi de ancorare pana la 150 m se utilizeaza lanturi care, avand !pe unitatea de lungime mari, realizeaza si 0 amortizare buna a oscilati ilor longinale navei. Lanturile se caracterizeaza dimensional prin calibrul zalei d,fig. 1.10,lungimea sa. Zalele sunt de doua tipuri: puntate si nepuntate. La capetele lannprinderea de ancora si de corpul navei, sunt utilizate zale vartej care permit faancorei, fig. 1.11. De-a lungul lantului se rnonteaza, din loc in lac, zale demontab1.12. Lungimea de lan] cuprinsa intre doua zale demontabile se numeste cheie dela navele comerciale, are valori intre 25 si 27 m, fig. 1.14. Inrroducereademontabile protejeaza a parte din lant deoarece dad a za se uzeaza sau se deforse inlocuieste numai cheia care contine zaua respectiva. Dupa poziti ile pe cocupa pe lungimea lantului, cheile de lant pot fi:

• chei de capat. Cuprind zale de capat 4, fig. 1.14, zale intarite 2, zale vartejobisnuite 1 si zale de impreunare 3. Pozitionarea tipurilor de zale este pacord cu schema din fig. 1.14;

• chei intermediare. Cuprind zale obisnuite 1 si zale de impreunare 3;• chei de ancora Cuprind chei de capat 6, fig. 1.14, zale de capat 4, zale rnt

zale varte] 5, zale obisnuite 1 $i zale de impreunare 3.

18 .Instalatii navale de punte

:!~.I

III,

\:I!::,I'

IIII!lIlt,

IIi'

I~II

B~B12

~ (a)

d~, ffil'b),t§.

d~

~~

d~

Fig. 1.11 Za varte]

~fJFig. 1.10 Za obi~nuitiia) cu ramuri rectilinii;b) ovalii; c) puntatii.

Fig. 1.12 Za de impreunare(za Kerner)

Fig. 1.13 Za de capat(cheie tachelaj)

'C~eie lie capOI ~heie iIJlermediarii. Chelf inlfrmediar~ ,Cluie d! ancnrli

~TIfff~~ ~ V/~ 'Y~ VJ~ W ~ ~ ~ W W ~ W~ W~ W~ ~

Fig. 1.14 Chei de lant

Forma zaJelor lantului trebuie sii se incadreze In tolerante stranse lntruca:lanturilesunt antrenate prin vinciuri sau cabestane ale caror elementele de antrenaretrebuie 'sa corespunda dimensional eu forma zalelor.

Pentru adancirni mai mari de 150 In, greutatea lantului devine prea mare si deaceeasuntutilizate eabluri. Acestea sunt manevrate de mecanisme cu tamburi speciali.Lungirnea legaturilor flexibile utilizate in instalatiile de ancorare se poate stabili princalcul, ins a ea nu trebuie sa fie rnai mica decat cea recomandata de registrele de clasi-flcatie. Caraeteristicile lanturilor si eablurilor utilizate In instalatiile de ancorare ~iacostare sunt precizate In standarde,

, 1.3.3 ELEMENTE PENTRU CONDUCEREA LANTULUI LA BORD

Conducerea lantului din exterior catre meeanismul instalatiei de aneorare si sprelocul de depozitare, se face prin nara de ancora, care uneste bordajul eu puntea teuga saupunteaduneta. tn cazul tragerii aneorei la post, tija intra in nara iar ghearele raman inafara bordajului, fixandu-se de acesta prin tensionarea lantului. Nara are 0 sectiunecirculara, iar diametrul ~ilungirnea ei se aleg in functie de dimensiunile ancorei, asa inca!sa permita introducerea eompletii a tijei ancorei.

Pozitionarea narii in raport eu bordajul si puntea este esentiala atat pentrutragcrea corecta a ancorei la post, dit ~i pentru lansarea gravitationala a acesteia, Din

Capitolul 1 - Instalatia de ancorare 19

acest punct de vedere, 0 importanta mare 0 are inclinarea niirii fala de orizontals. Infune~e de aceasta lnclinare se deosebesc:• nari cu lDclinare mica, lntalnite la navele eu lnaltime de constructie mica;• nari eu lnclinare mare, intalnite la nave eu IniillilIli mari de constructie, cu forme pline

la prova ~i eu bulb.' ,Inclinarea narii are doua consecinte asupra manevrarii ancorei:

• poate face ea ancora sa nu vina normal la post, dad inclinarea este prea mica;la iesirea din nara, lantul poate avea frangeri mari eeea ee po ate conduce la 0 uzura

pronl)nlata a acestuia.In figura 1.15 este

prezentat cazul cand ancoranu se trage normal la posi. Seobservii ea ghearele ancorei in10C sa alunece pe bordaj §i sainehidli unghiul dintre gheare~itija, mentin acest unghi lavaloarea maxima§i atuneiclnd tija atinge parteasuperioara a narii, ancora sebloeheazii eu ghearele inborda]. Pentru a se evita acestlueru, se poate alege inclina-rea narii astfel lncat, atuncicsnd aneora vine la post ellghearele spre bordaj, aces teasa alunece ~isa se roteasca inpozitia de fixare,

A~a eum rezulta dinfig. 1.16(a), pentru ea ghea-rele, care vin in contact ellbordajul la ridiearea ancorei,sa alunece ~iin acelasi timp sa se roteasca in jurul tijei, trebuie ea unghiul din tre directiaghearelor si normala la bordaj B, sa fie mai mare dedit unghiul de freeare lp, Considerandunghiurile din figura, conditia de mai sus se sene sub forma:

. 8>qJFunctie de elementele triunghiului ABC, fig. I, 16(b) se poate deduee:

Fig. 1.15 Tragerea la post anormala

90° - e = I.. + f3

8= 90' - it - f3 > !p

f3 < 90' - .l - If'

(I)

unde:

~. •••

II11•• ~~


.A. unghiu! maxim dintre gheare si tija, caracteristic fiecarui tip de ancora;f3 - unghiul de inclinare a niirii fata de bordaj.

11

(b)

n<,

(a) <,Fig. 1.16 Arnplasarea corecta a narii de ancora

Satisfacerea conditiei (l) asigurii ridicarea norma Iii a ancorei la post, chiar candghearele vin In contact en bordajul. Realizarea de nari care sa respecte aceste conditii TIU

este intotdeauna posibila, deoarece configuratia bordajului nu permite realizarea unor un-ghiuri f3 miei. In acest caz se modifica local configuratia bordajului, prinrealizarea unornise In locul in care nara iese din bordaj, fig. 1.17. Forma niselor in punctul in care ghea-rele ating bordajul se alege astfel incat an cora sa se poata trage normal la post,chiar dacaeste ridicata cu ghearele spre bordaj. Nisa protejeaza mai bine ancora la post, tnsa realiza-rea ei implies cornplicatii constructive si tehnologice. Tot in aceasta categorie trebuie in-cadrate si solutiile care prevad montarea unor adaosuri de 0 forma bine determinata, pebordaj, in loeul in c;:areghearele ating bordaju!. Rolul acestora este de a rasuci intreaga an-cora arunci cand ea vine la post eu ghearele spre bordaj. Solutia se aplica In special cand,la nave deja construi te, se constata cii tragerea ancorei la post nu se face nonna!. .0 aWisolutie, adoptata la nave le modeme mari cu partea superioara a provei evazata, este aceeade a elimina contactul dintre gheare si bordaj prin interpunerea unor piese suplimentare.

Dupa cum rezulta din fig. 1.18, piesa I din capatul narii iese In afara bordajului ~iface posibila fixarea ancorei la post £lira ca ghearele sa atinga bordaju!. Pentru ca ancorasa vina la post corect, trebuie ca forma piesei 1 sii fie corelata eu geometria aneorei si eupozitia narii, Solutia este mai simpla din punet de vedere tehnologic si are avantajul caindeparteaza de planuldiametral punctul de iesire a lantului din nava,

::.5 .•.

Capitolull - lnstalatia de ancorare:a

6

~

~ ..V{!j!);D

21

Fig. 1.17 Ni~a confectionata pentru tragerea corecta a ancorei Ja post

A-A'G// "

Fig. 1.18 Adaugarea de piese pentru a se Fig. 1.19 Rola de devierereal iza tragerea corecta a ancorei la post .

In plus, la navele cu forme pline la prova si cu bulb, aeeste elemente evita siatingerea bulbului eu ancora In timpul manevrei de ridicare sau coborare (virare saumolarej. Pozitia nacii mai este deterrninata $i de conditia realizarii unor frangeri mici alelantului 1a iesirea din nara, Pentru a realiza acest lueru, trebuie ca nara sa aiba 0 inc\inaremidi fatii de orizontala, chiar daca tragerea normala la post a ancorei impune inclinarimarl fala de orizontala. Compromisul se realizeaza prin respectarea conditiei trageriinonnale la post, iar frangerile man ale lantului la iesire, dacii apar, vor fi preluate prin

role montate pe punte la iesirea din nara, fig. 1.19. In aces! fel, se evi!a uzura lantului,prm inlocuirea frecarii de alunecare eu cea de rostogolire. Rolele de deviere mai prezinta

I

I---.~.-----


avantajul di permit montarea mecanisrnului de manevrii a lantului In orice loe de pepumea teuga, eliminiind restrictiile privind amplasarea acestuia introduse de conditiarea lizarii unor friingeri rninime ale lantului, Pozitionarea narii reprezinta 0 problemacorrplexa In proiectarea instalatiilor de ancorare, iar verificarea solutiei finale se po ateface aproape exclusiv prin testarea tragerii normale ~ia fixarii ancorei la post pe machetala scars naturals (sau apropiata) a provei navei.

1.3.4 STOPE

Stope Ie instalatiei de ancorare sunt de doua categorii, determinate de functiunileindeplinite:

• stope care asigura ancorajul: fixeaza lantul, transmitsnd corpului navei fortele dinlinia de ancorare, descarcand in acest fel mecanismul;

• stope care fixeaza ancora la post, Inlaturand bataile ei in nara in timpul marsului.Din punct de vedere constructiv, stopele din prima categorie - numite stope de

linie - sunt fixe sau ell lant, iar cele din categoria a doua, numite stope pentru ancora _SUIlt prevazute cu gheare care se fixeaza de Ian] ~i intinzetori pentru tensionarea lantuluicare se prind de punte direct sau prin lanturi, Rolul stopelor pentru ancora poate fiindeplinit de stopele de linie daca, din faza de montaj, se are in vedere 0 pozitionare aacestora astfel incat ancora sa se fixeze corect pe bordaj .

H

Fig. 1.20 Stopa eu fiilcehi1- talpa stopei; 2 - falei; 3 - boll articulatie; 4 - surub; 5 - piuli!ii articulata; 6 - indo

Sto pele de Iinie, fixe, se recomanda pentru calibre de la 73 mrn in sus ~i sunt diversiftcatedin punet de vedere constructiv. La noi sunt utilizate mai frecvent stope Ie eu falcele, fig.1.2~, care blocheaza zaua orizontala incadrand-o pe cea verticala intre doua bare nurnitefalcele, cat ~i stopele cu traverse (se mai numesc si stope cutit), [a care zaua verticals estcblo eata eu ajutorul unei traverse amplasate intre umerii stopei, fig. 1.21. Dimensionarea

Capitolul I - Instalatia de ancorare 23

stope lor de linie se face la forta transmisa de linia de ancorare, tinand seama dereeomandiirile registrelor de clasificare.

Stopele de linie cu lant, fig. 1.22, sunt constituite dintr-o bucata de lant, care sefixeazli cu un capat de punte iar cu celalalt, printr-o gheara special ii, de una din zalelelantului de ancora, Fixarea de lantul de ancora este demonrabila. Sropele suntrec~mandate pentru calibre palla la 43 rnm.

~ 2~'

~ .Ril

a-:.~3

1 . ,

, I4tU$M

Fig. 1.21 Stopa eu traverseI - talpa stopei; 2 - articulatia traversei; 3 - travers a

k.=l~.~~~~~~~~~~~~~~.~~.~ ~

Fig. 1.22 Stopa cu Ian!I - ocher pentru fixarea de corpul navei ; 2 - lntinzator; 3 - za intaritii; 4 - ochet de fixare a

ghearei; 5 - gheara compusa din doua piif1i articulate

1.3.5 MECANISMELE INSTALA TIEl DE ANCORARE

Au rolul de a realiza manevra liniei de ancorare, In cazul in care linia de ancorareare ca element flexibil lantul, transmiterea fortelor de la rnecanism la Iant se faceprintr-un tambur prevazut la periferie eu a1veole in care intra zalele lantului, A.cest tamburpoarta denumirea de barbotinii. Daca linia de ancorare utilizeaza cabluri, manevraacestora se face cu un mecanism special cu tam bur, amplasat sub puritea teuga.Mecanismele prin care se manevreaza liniile de ancorare cu lant se clasifica astfel:• dupa criterii constructive:

mecanisme cu barbotina asezara III plan vertical, numite vinciuri;

li... -

.,,7


mecanisme cu barbotina asezata in plan orizoutal, numite cabestane.• dupa nurnarul liniilor de ancorare manevrate:

mecanisme care manevreaza 0 singurii linie de ancorare;

mecanisme care manevreaza doua sau rnai multe liliii de ancorare.Uzual, cabestanele manevrb'ia 0 singura linie de ancorare, pe cand vinciurile

pot manevra una sau mai multe linii de ancorare,• dupa modul de antrenare, mecanismele pot fi:

cu actionare prin eleetromotor;

cu actionare electrohidraulica;

cu actionare prin masina cu abur.La navele miei, registrele de clasificatie admit pentru manevra ancorelor,

folosirea mecanisme lor Cll actionare manuala sau a mecanisme lor aitor instalatii.• dupa modul in care se face comanda, mecanismele pot fi:

cu comanda locala;

cu cornanda de la distants.Functiunile mecanisme lor care manevreazii liniile de ancorare sunt urmatoarele:

---'---------~I·a1fsarea ancorelor cu ajutorul motorului mecanismuJui sau gravitational, cureglarea vitezei de coborare prin franii; .:

stationarea in ancora, cand barbotina ~i Frana mecanismului trebuie sa preiaforta din linia de ancorare;

ridicarea (virarea) ancorei, care consta din apropierea navei de punctul deancorare, srnulgereaancorei si ridicarea ei la bard;

ridicarea sirnultana a ancorelor de pe liniile de ancorare cuplate la acelasimecanisrn, de la jumatatea adancimii de ancorare, in conditiile in caresmulgerea ancorelor s-a :facut succesiv.

in mod frecvent, mecanismele instalatiei de ancorare sunt utilizate ~i pentrurnanevra pararnelor de la instalatia de acostare. In acest sens, atat vineiurile cat si _cabestanele au tamburi special i pentru a realiza manevrele instalatiei de acostare. Decimecanismul va trebui sa satisfaca, pe lantul cinematic care antreneaza tamburii demanevra, ~i conditiile impuse de instalatiilede acostare. In fig. 1.23 este reprezentat unvinci de all cora cu tamburi de rnanevra pentru acostare, iar in fig. 1.24 este reprezentat uncabestan pentru ancorare-acostare. Diversitatea mare a navelor pe care se monteazamecanismele de ancorare-acostare, cat si a conditiilor de amplasare, a determinat foartemulte variante constructive ale acestora. In acest sens, se impun cateva recornandariprivind utilizarea mecanisme lor pe diverse tipuri de nave. Pentru navele maritime mici simedii si pentru navele fluviale se recomandii utilizarea vinciurilor eu doua linii deancorare si tamburi de rnanevra in prova, iar in pupa cabestane peritru ancorare si acostaresau numai pentru acostare. Vinciurile de ancorain aeest caz, au prin constructie distantadintre barbotine fixa, ceea ce impune pozitia punctelor de iesire ale narilor pe pun teateuga, care trebuie sa fie egala Cll distanta dintre barbotine. Aceasta conditie reprezinta 0

restrictie in montarea corecta a narilor.

,!I'I ..

i

rit_

Capitolul 1 - Instalatia de ancorare

1

65

,1.~I

IFig. 1,23 Vinci de ancorare Fig, 1.24 Cabestan

1 - motor de antrenare;2 - mecanism reductor;3- barbotinii;4 - frilnii;5.- mecanisrn pentru

actionarea franei.c - tamburul pentru manevrapararnelor instalatiei de acostare

La navele mari, eu forme pline in prova, narile de an cora sunt depiirtate de planuldiametral pentru a evita atingerea bulbului eu ancora in timpul manevrei cat si pernru arealiza tragerea normals a ancorei la post. Din acest motiv, se prefera vinciurimontateindividual pe fiecare linie de ancorare, amplasarea lor putandu-se face in stransa corelarecu arnplasarea narilor ~ia puturilor de Iant.

La petroliere, antrenarea mecanismelor instalatiei de ancorare-acostare din provasi pupa se face cu masini eu abur sau eu motoare hidrostatice. A vand in vedere variatiarapida a pescajului in timpul manevrei de incarcare-descarcare, petrolierele moderne auinstalatii de acostare cu vinciuri automate, care modi fica lungimea pararnei de acostarefunctic de pescaj, mentinand 0 tensiune constanta in parama. De regula, la aceste navevinciurile de acostare automate de la extremitatile navei utilizeaza acelasi mccanism CLi alvinciurilor de manevra a liniilor de ancorare. In acest fel se micsoreaza spatiul aferentinstalatiei de ancorare-acostare, cat ~i greutatea ei.

1-3-6 PUTURI DE LANT

Reprezinta locurile unde se depoziteaza lanturile de ancora in timpul marsului.Fiecare linie de ancorare are cate un put de Ian! arnplasat sub barbotina vinciului sau acabestanului care manevreaza linia de ancorare. lntrarea si iesirea lantului din put se faceprin nara putului de lant. Capatul dinspre barbotina al narii trebuie arnplasat astfel calantu! sa intre ~i sa iasa corect din barbotina In timpul manevrei liniei de ancorare. inacest seop, caparul putului se arnplaseaza ciit mai aproape de barbotina in asa fel incdt sase evite bataia lantu lui in nara,

lij

25

26 Instalarii navale de punte

~J~'-~~

Fig. 1.25 Nara de Ian! penlru cabestane

r I'I~~:;"~I,.. ,1"li': 'i",111'1 !:1",'1,;: II:"I'··" :,.I~I!;:!

lll:'I~I:!i "I:;i

Daca se utilizeazacabestane, fig. 1.25, barbotinaorizontala1 complica introducerea lantului In pu], In astfel de situatiise utilizeaza 0 nara eu un cot 2, la 90°, care pennite intrareaorizontala a lantului, lntre barbotinii ~i nara se monteaza unghidaj de lant 3, care preia sageata datorita greutatii proprii

~i rnentine lan~l in planul barbotinei. _ . _ . Calcullli puturilor eu secfiune dreptunghiuiara se face in acela i n-:\od, ale and/- AI t .• Purunie de .lan\--SLa~plaseaza-la-extI:emlt~fl~e ana sectiunu rep:ung iulare astfel ineat ea sa fie echivalenta ell aria sectiu nii circulate

navel In afara zonei compartimentelor etanse care sunt corespunzatoare diametrului D dedus cu relatia (2).delimitate de pereteie de coliziune, la prova, §i peretele de P

presetupa, la pupa, Trebuie sa se acorde 0 atentie deose-bila amplasarii pe verticals a puturilor deoarece ele, COD-

tinand greutll.li mari, afecteaza slabilitatea navei. De re-gula, se recomanda amplasarea lor cat mai jos. Structuranavei In zona puturilor de Ian] va fi consolidata pentru a

prelua sarcinile locale introduse de greutatea lantului. Forma puturilor de Ian] trebuiesa asigure asezarea ordonatii a lantului astfel inca~ la coborarea ancorei, zalele sa nuse innoade ~i sa se blocheze in nara putului de Ian]. Din acest punet de vedere, serecomandii forme cilindrice sau apropiate acestora. Capatul lantului se fixeaza in putprintr-un dispozitiv numit cioc de papagal, fig. 1.26, dispus in partea superioara apu tului ~i care poate fi action at din exterior peritru eliberarea la dorinta a lantului,Eliberarea lantului se face ciind se scoate pentru intretineri curente sau cand se renllnliila linia de ancorare, daca aneora ramane blocata, Diarnetrul putului de lant serecomandii a avea valoarea:

Dp=(30+35)·d [m]unde d este calibrul lantului [mmjInaltimea putului de lant, fig. 1.27, este data de:

H p = 1,27';- + he + lisDp

Fig. 1.26 Cioe de papagalI - ciocul de papagal propriu-zis; 2 . piirghie;3 -

postament surub; 4 - rnanivela;5 - surub; 6 -eclise; 7 - inel fixat de putul lantului; 8 - piulilii .

v

2

Ilw:

; III illI i~1111, 1'1'1

'!IIIT'/!:!I':,! j:ll·

,,!i'l '1~lrI

:/1i'l'i.. .. 1_1..---------==~~~- 'II

Capitolul 1 -Jnstalatia de ancorare 27

unde Veste volumul putului de lan], lara considerarea portiunii eonice, [mJj; he reprezintainaltimea piirtii conice a putului, he= (0,5 -i- 0.6) Dp; iar h, este inll.l\irnea suplimentara,data functie de lungimea totala a zalei h,= 2,5 . L, eu L exprirnat in metri.

Calculul volumului V se face pe bazii de formule empirice care dau volumul alOa ru de lant, functie de calibrul d al acestuia. In acest scop, se poate utiliza relatia:

Vioo =0,0009· d2 [1113] (4)

Avand in vedere cli din lungimea totala cunoscutii a lantului L; 0 parte, L; se dispune inpartea conics, iar restul L, - L,. revine pliqii cilindrice, rezulta volumul piirtii cilindrice aputului de lant:

V=O,0009. d2. (L/ - Le)100 (5)

Lungimea aferenta plif\ii conice, Leo se calculeaza determinand vclumul lantuluieorespunzator acestei lungimi eu relatia (5) si egalandu-l eu volumul conulu i cu baza dediametru D, si iniil~ime he:

Lc=J,6·J04.D!

d2 (6)

1.4 DIMENSIONAREA LINIILOR DE ANCORARE

Dimensionarea elementelor instalatiei de aneorare se face folosind una din celedouacai: statistics sau dererminista,

1.4.1 METODA STATISTIC).

Permite aiegerea dimensiunilor elementelor instalatiei de ancorare Luandu-se inconsiderare rezultatele exploatarii acestei instalajii la nave de diferite marimi. Rezultatelesunt cuprinse in norme de dotare, elaborate de diverse societati de clasificare, norme ceprevad dotiirile mini me eu mijloacele de aneorare ~i acostare la navele de di ferite tipuri sidimensiuni.

Registrul Naval Roman foloseste pentru caracteristica de dotare urmatoarearelatie:

(2) N a = !J2/3 + 2 . B . h + 0, I . A (7)

(3)undc 6. este deplasamentul navei [tj, Beste Hitimen navei [m}, " - inll.liimea de la liniade plutire pana la puntea celui mai inalt roof [m], iar A . suprafata vel ica, definit5eonfonn R.N.R. partea A.I1IJ.2, [nl).

;... ,_. "_ TW" ••••

In care: L, B, D sunt dimensiunile principale ale navei; h. I sunt dimensiunile timoneriei,iar d este pescajul navei.Registrul Germanische Lloyd utilizeaza relatia:

N = 0,75· L . B . D + 0,5· (l + 0,25 . B) (9) ,.

R. I D N k V' ti I I . ;! Efectul mediului po ate fi considerat prin fortele introduse de vant, curent sie istru et ors e entas oose te re ana: ,.. . . .. • ..g § " •-Ycllurlc-toate-acestea-a'ctmrreazli slmuttan asupra pluhtoru[U\ sau navel, solicitand linia de

N = 15. L. B. D + L (k . Q) < (10)' ancorare §i tinzand sa schimbe pozitia corpului res~ectiv.

. FORTELE DATORATE ACTIUNII VANTULUI

Aeestea actioneaza asupra partii emerse a plutitorului sau navei si se determinafolosind rezultatele obtinute pe modele simetrice in raport eu suprafata de plutire,incercate in tunele aerodinamice, fig. 1.28. Rezultatele sunt publieate sub forma unoralbume in care se dau, grafie sau tabelar, variatiile coeficientilor aerodinamici cu unghiulde incidenta, pentru diferite tipuri de nave, fig. 1.29.

..······1("---l'W""


Cu earacteristica de dotare No se aleg din tabelul 3.1.4.-1 R.N.R. urmatoarele elemente:- numarul si rnasa ancorelor principale;- rnasa ancorei ,de curent (a aneorei pupa);- lungimea si calibrul lanturilor de la ancorele prineipale;- lungimea si fOI1a de ruperea lantului sau eablului aneorei de curent;- lungimea si forta de rupere a paramei de remorcare;- numarul, lungimea ~i fOI1a de rupere a fiecarei pararne de legare.

La navele construite sub supravegherea R.N.R., liniile de ancorare trebuie sa aibaeel putin caraeteristieile cerute de caracteristica de dotare No.Registrul Lloyd utilizeaza, pentru earacteristiea de dotare, formula:

N = (B + d)· L + 0,85· L· (D - d) + 0,75· (h + l)

:1, .

;;I , unde d este coeficientul bloc al earenei, iar S. k, Q sunt corectii pentru suprastrueturi.

Registrul URSS recomanda relatia :

N . k . m· [L (8 + D) + 2::S] (II)

In care k este un coefieient care diferentiaza navele propulsate de cele nepropulsate,m este un coeficient ce line searna de rnodificarea conditiilor de ancorare, la navele elldiferite zone de navigatie, iar .IS reprezinta corectia pentru suprastructuri.

Din analiza forrnulelor de definire a caraeteristieilor de dotare, rezulta ca uneleau 0 forma patratica, iar altele au 0 forma cubica, Cele cu forma patratica consideraelementele de dotare ca fiind determinate de fortele introduse din exterior prin suprafatavelica ~i cea udata; eele cubiee considera predominant pentru dotarea navelor, efectulfortelor de inertie transmise de nava, prin legatura elastica, ancorei.

1.4.2 METODA DETERMINISTA.

Se aplica 'in cazul navelor care ies din c1asificarea registrelor navale, sau atuncicsnd instalatia de ancorare trebuie sa fixeze nava in conditii de adancime sau la forteexterioare mai mari decat eele considerate In mod statistic. De asemenea, metoda

r~I


statistics se poate utiliza cand se pune problema dimensionarii unei instalatii de ancorarecare trebuie sa realizeze perforrnante deosebite de pozitionare a navei.

Metoda determinists apreciaza fortele exterioare care solicits nava sau plutitorul,cu care se calculeaza liniiie de ancorare, punand conditia realizarii performantelor depozitionare necesare. In metoda, care este de [apt una analities, considerarea unor forteexterioare (aero- si hidrodinamice) se face totusi pe baze statistice, tinand seama departicularitatile c1imatice ale zonei geografice unde se realizeaza aneorarea.

Dirnensionarea analitica a liniilor de ancorare implies urmatoarele etape:determinarea fortelor eu care mediul actioneaza asupra navei sau pluti toruluiaflat la ancora;ealcululiiniilor de ancorare care simultan fixeaza nava;studiul dinamieii plutitorului aflat la ancora, in vederea stabiliriiperformantelor de pozitionare,

(8)

~~'I

IiI

'~

IIIp.

1.4.2.1 DETERMINAREA FORTELOR INTRODUSE DE MEDIU

C/p

o~~ 0,

0,

0,

o.

'~ e-"-r

f ....... ~*'f ;\1 \.1\.,

~1 'r-...~r

-- Fig. 1.28 Model simetrie fata de suprafata de plutire

-0,-0,-0,61 I I I I I I 1'1 I P

o: 20' 40" 60' 80'/00"110'/40'/6!f'/80·

Fig. 1.29 Coeficientii aerodinamici

Solicitarile date de vant se calculeaza cu relatiile:

F/ (fJ) = ~' Poer . vt ' Ax . c; (fJ) (12)

~I

1· I ~!\Ii~'I'! ,ill II I"Ii ::~:m- I'

I!!' .

. ,il:':'..

I" ,

II':' ", I· ,I,ll.;: I;; :I'! I,

I";'"Ij"i,:,I II.

I'jl:! ,

,':\.il, L:::.. :'!

•••••. >"'M';'


FJ' (fJ) = t 'Pacr . v3 ' Ay ,ct (fJ) (13)

M v ( {i) = t 'P aer ' v~ , Ay , L . c~ ( f3) (14)

in care: F/(f3).Fv}·(fJ). M.(f3) - fortele ~i momentul datorate actiunii vantului;clfJ). cv

M (f3)- coeficientii aerodinamici ai fortelor ~i momentului, fig. 1.29;Ax - suprafata velica frontala; .Ay - suprafata velica laterala;v, - viteza de calcul a vantului;L - lungimea navei,

Pentru alegerea vitezei de calcul a vantului trebuie sa se ~inii seama de tipulplutitorului ~ide zona climatica in care acesta este aneorat. De asemenea, in calcul trebuie

sa se ia viteza rafalelor ~i nu viteza medie. avantului, Rafalele reprezinta intensificari descurta durata ale vantului, vitezele lor sunt da-te de seara Beaufort, impreunii eu vitezele

, medii, la diverse tiirii ale vanmlui, Considera-rea rafalelor se face printr-un .coeficient .de .

, majorare 'a vitezei,-eare-se-arlopta--diferen1iat,-rrri'urrcfiede gradul de seeuntate impusplutitorului, Astfel pentru ancorarea platformelor de foraj marin sau a altor plutitorisimilari, viteza de caleul se obtine eu relatia:

{ ~

Fig. 30 Modelul simetric al piiT\iiimerse

Vv = clvrm . (15)

unde: CI = 1,17, iar v"" este viteza maxima a rafalelor cu 0 durata minima de eel putin .zece minute, inregistrate in ultima sutii de ani in zona in care se face ancorarea.

Pentru nave care au posibilitatea de a se deplasa ~i adaposti sau iesi in Iarg, in cazde furtuna, taria maxima a vanmlui la care se dimensioneaza instalatia de ancorare serecomanda a fi de 6° dupa seara Beaufort. In acest caz, viteza de' calcul a vantului sccalculeaza eu relatia:

Vv = C2 Vm (16)

unde:

2 zlv ('LlV)2c2 =,/1+-,-+0,5· -

1r vm vm(17)

in care zlv este suplirnentul de viteza datorat rafalei, fa!ii de viteza medie pentru vantul eutaria de 6° Beaufort, iar v,. este viteza medie, corespunzatoare tariei viintului la care seface caleulul instalatiei.

Capitolul 1 - lnstalatia de ancorare Jl

FORTELE DATORATE ACTIUNII CURENTULVI

Fortele datorate curentului care actioneaza asupra unui plutitor cilindric, secaleuleaza eu relatia:

Lc

Fe= fCD·O,S·P,vl(z}dzo

(18)

unde: CD - coefieientul hidrodinamie al plutitorului de forma cilindrica;vlz) - spectrul vitezei pe adancime, de la suprafata (z=O) pana la adancimea

maxima (z=LJ,In cazul navelor, fortele date de curent eare actioneaza asupra carenei se

determine utilizand coeficientii hidrodinamiei ai carenei, determinati pe modele ale piirtiiimerse, simetrice falii de suprafata de plutire, fig, 1.30, incercate in tunele hidrodinamicela diferite unghiuri de intrare a curentului fatii de planul diametral.

Solicitarile liniei de ancorare datorate curentului se determina eu relatiile:

F/ = t·P . v~ , A f' cf (a) (19)

F! = ~. P' v~, AI' cUa) (20)

Me = ~ .p . v2 . AI . cr (a) . L (21)

unde: F/ ,F/. Me - fortele si momentul, introduse de actiunea curentului asupraearenei; .Ar aria frontala a suprafetei de deriva;A t : aria laterala a suprafetei de deri va;L - lungimea navei;c/(a). c/ (a).c,M(a) - coeficientii hidrodinamiei ai fortelor ~i momontului, sta-biliti pe modele de earene, simetriee fa~a de plutire, prevazute ell tor: apendicii(cavaleti, carme, elice, etc.);Vc - viteza curentului, apreeiatii statistic intre 1,5 ~i 1,9 m/s atunci cand prin temade proiectare nu se impun valori mai mari,

In mod obisnuit, cand nava ancoreaza in curent, forte Ie eu care curentulactioneaza asupra earenei au ponderea cea mai mare ~i de aeeea nava se dispuneaproximativ eu planul diametral dupa directia curentului, In acest caz, fortahidrodinamica se poate caleula in acelasi mod in care se determine rezistenta La inaintare,considerand viteza relativa dintre corp ~ieurent, v,..

L II!!!!

• ifffffiH


!i

IEfectul valurilor asupra plutitorilor ancorati poate fi considerat prin doua :1

componente: 0 components statica, ce incarca linia de ancorare si 0 componentaijdinamica ce solicits periodic pIutitorul, determinand rniscari oscilatorii in plan orizontaI ~in jurul unei pozitii ce corespunde echilibrului static al sisternului linie de ancorare _Iplutitor. Din studiile efectuate pentru determinarea solicitiirilor introduse de valuri asupra.1 .'navei aflate in ancora, s-au gas it componentele in sens longitudinal si transversal alefortei statice introduse de valuri, sub forma: "

II

FORTELE DATE DE VALURI

(FJ r = Cw . h3 . (1 + X) . B· I COs,l~ . coe u

CtJY = Cw' h~ . (L . sin z, + B . cos J.L) . (l + X) . sin «

In care: c., - coeficientul fortei de actiune a valurilor;

h; J - inaltimea medie a valurilor, determinata pe baze statistice In cazulvalurilor neregulate;X - coeficient care considera efectul adancimii;L,B - lungimea, respectiv latimea navei;,ll- directia valului fatii de planul diametral.

Amplitudinile componentelor fortei dinamice dupa directiile longitudinala sitransversala se calculeaza cu relatiile:

(r{f = w2 . hvlcos pl· (mx . cosa + LI· si~a)- J.L3

(F;'6 r = w2 . h;(sin J.L)' (my + LI) 'f13

unde:W 4 - pulsatia medie a valurilor in cazul valurilor neregulate;m., my - masele aditionale de. apa considerate in cazul miscarilor longitudinalerespeetiv transversale ale navei;6. - deplasamentul navei;

7f . L- I eos Jila = 'Iv

tv - lungimea medie a valului;

sinh 27f (11 _ ~I )I" .

Sinh( 21f . It)II'

113

(22)

(23)

(24) )1

(25)

~r:!! Capitolul I - Instalatia de aneorare

It - adancimea apei;q, - adancimea centrului maselor aditionaiefata de suprafata apei.

-

Fig. 1.31 Fortele statiee datorate actiunii valurilor

Fortele statiee datorate valuriJor se dispun, in general, dupa directia vantului ~iimpreuna cu celelalte forte solicita linia de ancorare. Momentul dat de forta statica avalurilor se neglijeaza, considerandu-se ca rezultanta F; actioneaza la jurnatatea navei,fig. 1.31. Fortele dinamice se considera cand se face analiza stationarii navei In ancora pevaluri si cand intereseaza echilibrul dinamic, pentru a stabili performantele de pozitionaresau solicitarile variabile suplimentare ale liniei de ancorare introduse de deplasareaoscilanta a acesteia fata de pozitia de echilibru static. Unii autori considers efectulvaJurilor prin forte periodice suplimentare care se adauga fortelor date de vant ~i curent.Pentru a gasi amplitudinea lor, se analizeaza oscilatiile longitudinale ale navei pe valuriconsiderand rniscarea sub actiunea valurilor si a fortelor introduse de linia de ancorare,care se modifica odata eu miscarea provei de care este fixat capatul lantului. In acest caz,se pot rezolva ecuatiile de miscare ale navei In plan longitudinal, introducand fortele dinIan], determinate din echilibrul dinamie al acestuia. ~

1.4.3 CALCULULFORTELOR CARE SOLICITA NAVAIN ANCORA

Se considera eel mai simplu caz de ancorare, ancorarea unei nave eu 0 singuraancora, cand se cere ea nava sa fie fixatii sigur In raport eu fundul, Tara a fi necesara 0

pozitionare riguroasa. Nava se poate deplasa in jurul punetului de ancorare in functie dedirectia rezult8:ntei fortelor exterioare. Se presupune nava raportata la sistemul x,y de axe,

fig. 1.32, supusa actiunii fortelor date de vant Fv ' curent Fe si a eomponentei statiee a

valurilor PJ. De regula, F;, si F,~au aceeasi directie, unghiul care da directia lui Fe In

raport eu F; se cunoaste din conditiile de mediu. Considerand reactiunea TN introdusa

de Iinia de aneorare, sistemuI de ecuatii care da echilibrul static al navei este:

33

34 Instalatii navaJe de punte Capitolul I - Instalatia de ancorare 35

{FV + Fe + Fj, + Tit = 0

Mv+Mc+MH=O (26)TH = R = F; + Fe (28)

Sub actiunea fortelor exterioare, nava se va deplasa in jurul punctului de ancorareocupand pozitia pentru care rezultanta lor se dispune pe directia liniei de ancorare.Sistemul (26) permite determinare a lui TH' fl$i rcand'sistemul fortelor exterioare estecomplet definit. Pentru a putea utiliza ecuatiile fortelor hidro- $i aerodinamice deduseanterior, reducem sistemul de forte in punctul O. fig. 1.33.-

j{ .x~..--1;;

~~r~1;:

unde:2

F v = Paor' ~ • S.·Cv (29)

ifFig. 1.32 Nava sub actiunea fortelor date de

van! val si curentFig. 1.33 Fortele ~imornentele ce ac\ioneaza

asupra navel reduse la mijlocul acesteia

in care: v, - viteza vantului;S e = 8 I sin /3 + 8 I cos /3 ;SI - suprafata velicii laterala a navei;8, - suprafata velica transversals a navei;Cv - 0,8 - coeficient aerodinamic global.

Fe = Fe.o + FeP (30)

Considerand fortele $i momentele care actioneaza asupra navei, reduse in centrul acesteiaca In fig. 1.33, sistemul de ecuatii (26) exprimat pentru cazul general, se poate particula-riza astfel:

F/ + Fl + (F~r- Tff = 0

F! + F/ + (F,$)r - Th = 0

M v + Me - M~ + Tfi . b - T'iJ ·1 = a(27)

in care: F 0 = 1.p . v~ ·c 0 . n + LlFc, 2 'c.

F,..o - rezistenta la inaintare eorespunziitoare vitezei eurentului;Fch - cresterea rezistentei datorita unghiului de deriva j3;C C.O = '7 r; f + r; r ;17 - coeficient de forma '7== 1,01 - 1,04, pentru UB = 6+12;!if- eoeficient de freeare calculat cu formula IITC - 57:

r; = Om5 .f (logRe- 2? '

Q- suprafata carenei calculate eu relatia lui Taylor:

n=...s..-J~·L·5,92 '

.;, - coefieientul de frecare sup limen tar datoritli rugozitatii provocate de vege tatie:';r = ( 0,2 + 0,3 ) . 10.3• la carena proasplit vopsita;';r = ( 0,5 + 0,6 ) . 10.3• pentru carene la 7+ 8 luni dupa andocare;

LlF. rezistenta suplimentara datorita elicei nemiscate:L1F = 50 . .A.. . D2 . v~ ;

Adunde: AlAJ - raportul de disc;

D - diametrul elicei;

F =.!..p.v2.(CCJfl)) ·L·B·deft 2 c 0/3 jJ=O

in care: (acr f3)) = 0,0015 -i- 0,002 pentru /3 = 20 + 30° ;0/3 jJ=O

III sistemul (27) F/, F/, F/, F/. (F~Y. (F~Y, u; M,., (Mfr) sunt functii

neliniare a carer valoare depinde de unghiul de incidenta, /3, dintre directia lui Fv

respectiv FJ eu planul diametral. Necunoscutele din sistemul (27) sunt: TI/, T/, fl.Rezolvarea sisternului (27) este dificilii din eauza neliniaritatilor introduse de F/, F/,F/, F/, (FJY, (FJt. M" Me. (Mfr). De regula el se rezolvii printr-o metoda

nurnerica iterative. Pentru calcule mai rapide se fac ipoteze simplificatoare, Astfel, sepoate neg lija efectul cornponentei stationare a valurilor, iar fortele date de vanl ~idecurent se pot presupune pe aceeasi directie. Cu aceste ipoteze caleulele se simplifies, insastructura ecuatiilor (27) nu se rnodifica, fiind necesara rezolvarea iterativa a sistemuluipentru definirea pozitiei si a fortelor din legaturi, la echilibru. Pentru cazurile cand sepune problema calculului imediat al fortelor din instalatia de ancorare, se poate considersca, Is eehil ibru, 8=0, ;=/3=20..,. 30°, functie de raportul biB. In acest caz, vom avea:

",]"36 Instalatii navale de punte

Utilizand metodele exacte sau pe cele simplificate, se po ate determina rnarimeacomponentei orizontale care so licita capatul superior al lantului. Cu aceasta componentase pot determina solicitarile in linia de ancorare. Pentru dimensionare, se VOl' consideranumai componentele statice ale fortelor exterioare, iar pentru analiza cornportariisisternului nava-lant-ancora se vor considera si fortele perturbatoare oscilante introdusede valuri.

1.4.4 CALCULUL FORTELOR DIN INSTALATIA DE ANCORARE

Plecand de la forta TH' se pune problema ealculului fortelor din lan] care setransmit vinciului si aneorei. Consideram lantul in echilibru. in fig. 1.34(a) lantul sedispune sub forma de lantisor, 'intre punctele 1 si 2 iar pe portiunea A -1 este asezat pefund. Configuratia lantului liber va fi determinate de marirnea fortelor exterioare, definiteprin reactiunea pe care 0 introduc in punctul 2 pe directie orizontala, TH. In acest caz,vom avea:

- tensiunea in cablu la ordonata y (conform teoriei firelor):

T=qy

::1'

j:;'!

unde q este greutatea specifica a lantului, exprimata in unitati de rnasa pe metru liniar.~~Tz Tv,T

yy t;

T (b)

, ..

x

TculCxy

T,c Yox

(a)

Fig. 134 Schema de caicul al fortelor din instalatia de ancorare

Pentru punctull:T, = q y, = qc

unde c este parametrul lantisorului. Pentru punctul 2 se poate serie cii:

T2 = q(c + h) = TJ + qh

Din echilibrullantului izolat de legaturi rezulta:,;;

i ':' '!.I.i "! :'

'!:::

(43)

x

(44)

(45)

Capitolul I - Instalatia de aneorare

TH = T,

Tv = q. I

(46)

(47)

Forta T, se compune din forta de tinere a aneorei si din forta de frecare a lantului de fund:

TI=kQ+mfq (48)

unde k este coeficientul fortei de fixare, dat de tipul ancorei; Q este masa ancorei, iar freprezinta coeficientul de freeare a lantului de fund (( '" 7 I). Pentru dimensionarc seimpune conditia ca forta de [inere TI sii fie mai mare dedit forta Tu, pentru 0 singura liniede ancorare:

TI2THsau:

kQ +mfq > r; (49)de unde:

Q-~~k+mfSL

Q(50)

in care

SL = kQ I

k, = l/40 [/48 pentru nave maritime cu ancore.cu masa Q < 2000 kg;k; = 1/48 1/50 pentru nave maritime eu ancore eu masa Q 22000 kg.Lungimea lantului liber se deterrnina seriind expresia lui T2:

T} =T~ + T~

Tinand seama de relatiile (46) si (47), rezulta:

Tl = l/2 + T?Consideriind apoi ecuatia (45), se obtine:

Tl = To? +2 TI qh + q2

Cornparand relatiile (53) si (54) rezulta:

1= h)2 T, + Iqh

Forta care se transmite vinciului sau stopei de fixare va fi:

T2 = Tl + qli = kQ + mfq + qh

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

37

___L

38 lnstalatii navale de punte

Considerand folia arhimedica a lantului suspendat si freearea din nara, forta la barbotinava fi:

T2b = (1 - Pa )k,,(kQ + mfQ + qh) = 0,87kn(kQ + mfq + qh)Pm

(57)

unde k; este un coeficient care line eont de frecarile in nara (k,» I). Forma de echilibrua lantului liber este data de ecuatia lanti~orului:

y = ceoshLc (58)

unde constanta c se determine scriind ecuatia (43) pentru punctull:

c = D.q (59)

Luand sistemul de axe cu ccntrul in punctul 1 ~iaxa x dispusa pe fundul apei, ecuatia deechilibru a lantului va fi:

y = Ii(COSh qx -I) sau y = iT, sinh2 ~ (60)q T[ q 2T\

m

'/;.7;TH

y

/

h

Sf'1Ua s

Fig. 1.36 Dependenta T=f(s}

(60')

X1

Fig. 1.35 Echilibrul navei in lantul instalatiei deancorare

pentruy = A:

2TI . ·hMihX2 = -argSIll -q 2TI

r----

Capitolull - lnstalatia de ancorare 19

( ) 2T[ . ({qh) (~ Js = X2 - a = Xz - l - h = q arg sinh V21f - h Vqh + 1 - 1 (61)

Ecuatia (61) reprezinra legarura dintre forta T, care se poate transmite prinancors fundului si deplasarea s fata de pozitia ocupata de linia de ancorare In absentafortelor externe. Reprezentand Ts. = f(s), fig. 1.36, si trasand Tl

ntU, care este fortsmaxima care poate fi transrnisa prin ancora fundului, rezulta Slm", adica deplasareamaxima a navei pentru care fixarea de fund a ancorei este sigura. Avand In vedere,conform ecuatiei (56), cii:

T2=TI+qh

se poate reprezenta ~i variatia lui T) care reprezinta forta din capatul de sus al larrtului,func~e 'de s. Adoptand T/,'V" functie de rezistenta lantului, a barbotinei, etc., se poatedetermina din grafic S2m". Daca SI max < S2·llX inseamna ca va ceda int1ii prinderea de funda am:orei. Daca S2m ax > SIma>: se va rupe lantul inainte ca ancora sa se desprinda de fund.

Deoarece valoarea lui s nu se poate determina prin masurare, un indiciu pentruindircarea Iiniei de ancorare iI prezinta unghiul f} . Din ecuatia (60) avem:

(:)X=X2 = (~nBh = sinh( q~2) = Sinh[argeOSh(~ + I)] (62)

sau, folosind exprimarea functiilor hiperbolice inverse prin logaritmi:

{tanO)'= ,'n{n[ t'" (t, ,rIll (63)

Folosind relatia (63) se poate stabili 0 dependents inrre a - masurabil ~i TI eu care seapreciaza solicitarea instalatiei de ancorare. Simaria analizata corespunde cazului candlantul de ancora se dispune Iiber in apa, avand in punctul de asezare pe fund tan gentaorizontala, In cazul in care lungimea se micsoreaza, asa cum se arata in fig. 1.34(b) inpunctul de contact cu fundul apar unghiul f}o~i componenta verticals Tov care solicita

ancora pe 0 directie pe care capacitatea de fixare a ancorei este red usa. Aceasta si ruatieapare cand lantul de ancora este prea intins, din cauza lungimii insuficiente lans ate inapa si.a fortelor mari care solicita nava,

in aceste conditii, ancora se poate smulge, apoi se prinde din nou. Deasemenea, situatia amintita mai apare la virarea ancorei, cand lungimea lamulu i estemicsorara cu ajutorul vinciului, sau in cazul ancorarii cu aneore fixe a unor plutit ori la

:7!!p?",


mare adancirne. Relatiile de baza care caracterizeaza situatia lantului intins,reprezentata in fig. 1.34 (b), sunt:

(X2 xo)h = yo - Yo = c cosh - - cosh -

- c c

I = 102 = 112 - II 0 = c(sinh 2-sinh~), " c c

Din sistemul (64) rezulta, dupa transformari simple:

.JTh2 . x TH 'h~12 h2=2csmh-=2-sm 2- 2c q T H

XO=TH1JI[_q (I+h)]2+I+h __ q (I+h))q l~2T H 1- h 2T H

x2 = TH IJ I[_q (t + h)]2 + ~ + .s: (t + ~ljq l~'2TH I-h 2TH

Utilizand ecuatia de echilibru a lantului, fig. 1.34( b)

TH qxY = -cos.h-q TH

pentru punctele 0 si 2 date de abscisele xo . .xl calculate cu relatiile (66), rezulta ordonateleYo, Yl, careprin relatia (43), determina tensiunile din Ian], Cunoscand tensiunea totals inpunctele 0 si 2 si componenta orizontala TH aceeasi pe toata lungimea lantului, compo-nentele verticale se calculcaza imediat:

Tov = )T6 - TL T2V = JT} - TACazurile prezentate acopera siruati ile care apar la ancorarea navel or, putandu-se .j:

detennina fortele In linia de ancorare In vederea dimensionarii acesteia. In calcule s-a .neglijat influenta curentului asupra Iantului, intrucat fortele hidrodinamice care setransmit lantului cornplica modelul matematic de calcul, iar efeclul acestor forte este

(64)

(65) jl11

(66)

(67)

(68)

Ii~ .i redus. In metoda de calcul prezentata, s-a considerat nava ancorata cu 0 singura linie de~ ancorare care preia intreaga fOrJ:aTH. Daca ancorarea se face cu doua ancore, fiecare linie

de ancorare se va ca1cula cu forta THI2.

Capitolul I - lnstalatia de ancorare

1.4.5 SOLICITARlLE DINAMICE INTRODUSE DE UNlADEANCORARE DATORATE FORTELOR INTRODUSE DE VALURI

este necesara analiza dinarnicii ansamblului format din nava si instalatia de ancorare,pentru a stabili amplitudinea oscilatiilor In jurul pozitiei de echilibru date de forteleexterioare statice sub actiunea valurilor. in cele ce urrneaza, se va considera eel maigeneral caz, cand nava se ancoreaza prin intennediul unei geamanduri. Sistemulechivalent celui din fig. 1.1 (a) se poale reprezenta ca In fig. 1.37.

e.Dz==F.S21 IpD

F/:=="navii

Sf S1

fUlldlllmiirii

Fig. 1.37 Modelarea dinarnica a ansamblului nava- instalatie de ancorare- geamandura de ancorare

Se fac notatiile:

P,=F/+P/(70)

unde:

P}=F/+P/F/. F/ - componentele stat ice orizonlale ale fortelor exterioare care actioneazaasupra corpului I, respectiv 2;P/, pp - componentele dinamice introduse de valuri asupra corpului I,respectiv 2.

41

Se considers cii aneorarea dinarnica este corespunzatoare numai dacii seindeplinesc urmatoarele conditii:

1 - amplitudinea s 1 a oscilatiilor navel in jurul pozitiei de echilibru este sub 0

valoare considerata admisibila;2 - forta Tn din lcgatura elastica dintre nava ~i geamandura de ancorare nu ~2

- iV = (I)r ---depaseste valoarea admisa; , k, + k'l .3 - forta T2J intre geamandura de ancorare ~i fund nu depaseste valoarea :;

admisa, ~~. Sistemul de ecuatii diferentiale (7l) poate fi abordat direct, reducandu-se la 0 iV, = mIl k k2 k

ecuatie de ordinul patru care se poate rezolva numeric, sau se pot utiliza metode ,+ 2 ;

i frecventiale care dau rezolyari imediate'£onsideraml-ln--sistemti!-din-fig:-l.31 unsemnal de intrare de forma

'.,: ~


Proprietatile elastice ale legaturilor se caracterizeaza prin kl respectiv k2, carereprezinta constantele elastice ale legaturilor obtinure in urma liniarizarii dependenteiintre x ~i TI (relatia 60') pentru lanturi libere, respectiv (65) pentru lantul intins, princonsiderarea primilor doi termeni ai dezvoltarii in serie Taylor in jurul punctelor x = X2 six a functiilor (60') ~i respectiv (65). Ecuatiileechilibrului dinamie pentru corpurile 1 ~i 2sunt:

{a'SI + b,s, + kl(sj - S2) = l'!a2s2 + b2s2 + k,(S2 ~ 81) + k2S2 = P2 .

(71)

xdt) = A,sinCtJt (cu AI"'I) (72)

si aplicand metodele frecventiale din teoria sistemelor, din expresia atenuarii rezultapentru SI ~i S1 expresiile:

pd- a2m2+ iiVb2 + kl + k2) + P2klSI =

(-alm2 +iliJbl +kIX-a2m2 +i~ +kl +k2)-kr

82 = 2-k,

(73)

Modulul expresiilor complexe (73) da ampIitudinea raspunsului sistemului lasernnalul de intrare, iar argumentul expresiilor defineste defazajul raspunsului fatii desemnalul de intrare. Fortele din legaturi se calculeaza eu relajiile:

;;;- _ k r: -) _ P1k) {- a2m~ + imb2 + k2 + P2kl (- alm2 + imb1) ("12 - j \S, - s2 - 74)

- Qlm2 + imb) + kl - a2CtJ2 + itp~+ kl + k2 - kr

1


T23= k,~ -:;:;-)+k2s2 =

P1k,k2 + P2k2 - atliJ2 + iliJbl + k,)= -alm2 +imbl +kl -a2m2 +;/(J)bz +k, +k2)-kf

Neglijand amortizarea, cele doua free vente proprii se determine din condi~a eanumitorul relatiilor' (7'3).sii fie zero, Considerand' pulsatiile proprii ale fiecarui corp carefom1eaza sistemul din fig. 1.37, eu legatura sa elastica:

(k;m] =V;J r;;;

ml=V~ (75)

~ieonsiderand di CtJII«m/, rezulta cele doua puls~~ii proprii ale sisternului:

(76)

Pe baza datelor obtinute se poate face 0 analiza completa a comportiiri i instaladeide ancorare care este fejrffialii din doua corpuri, in cazul solicitarii eu forte constante sauvariabile, in scopul calculului amplitudinii deplasarii plutitorilor fala de pozilia de.echilibru, ~ia amplitudinilor fortelor din lanturi,

Componentele statice ale fortelor exterioare se vor considera \a calcu 1ul fortelorsi deplasarilor statice, iar cornponentele dinamiee din relatiile (69), (70) vor da amplitudi-nile deplasarilor oscilante provocate de va Juri (71) $i amplitudinile fortelor dinamice dinlan], care se suprapun deplasarilor ~i fortelor statice. Pentru instalatii de ancorare simple,fadi gearnanduri sistemele (73) ~i (74) se transforms punand xr=O, az=O, b1=(), ceea cereduce problema la cazuJ unui sistem elastic eu 0 singura masa.

Analiza instalatiei de ancorare in conditiile solicitarilor dinamiee date de valuripermite stabilirea comportarii navei la rezonanta, cand fortele perturbatoare .esu aceeasipulsatie eu una din pulsatiile proprii ale sistemului nava, geamandura, lantori. Dateleobtinute din aceasta analiza pot fi utilizate de proiectant pentru aprecierea perfcarmanlelorinstaiatiei de ancorare sau pentru a se modi fica elernentele instalatiei sail schema deancorare pentru a se evita rezonanta.

.'-- -

2

---------_ ... --

INSTALATIIDE,ACOSTARE-

LEGARE

Consideratii generaleElementele instalatiei deacostareCalculul instalatiei de acostareCalculul mecanismelorinstalatiilor deancorare-acostareCalculul instalatiei de legare

2.1 CONSIDERATII GENERALE <'.

Instalatia de acostare cuprinde un ansamblu de dotari care serveste la fixarea-navei de cheu, de altii nava, de diverse constructii plutitoare sau hidrotehnice, In conditiilestationarii navei pentru operatiuni diverse (incarcare - descarcare, reparatii etc.). Ingeneral, sunt posibile urmatoarele tipuri de acostari:

-Iaterale la cheu, fig. 2.1 (a);- eu pupa, fig. 2.1(b);- la docuri speciale (In cazul ferryboat-urilor sau a nave/or roll-on roll-off).Acostarea laterala este eea mai des utilizata deoarece ea deschide un front larg de

lucru instalatiilor de incarcare si descarcare ale navei sau ale portului. Prezinta totusidezavantajul cii nava ocupa mult spatiu la cheu, lucru care poate deveni esential inconditiile unor porturi eu un trafie mare de rnarfuri. Nava vine catre locul de acostare subun unghi anumit si cu 0 viteza suficient de mica, astfel incat operatia sa se desfasoare indeplina siguranta. In apropierea locului de acostare rnasinile principale se pun usorinapoi. Cand distanta de la nava la mal permitc aruncarea bandulei, se trimit din prova .navei pe cheu pararnele Iongirudinala prova 8 si springul prova 6, fig. 2.1 (a), care se leaga

r-I

~ -----------------w ..-------·----------

Capitolul 2 - Instalatia de acostare-Iegare 45

de babalele malului. Dupa legare, nava se trage spre cheu cu ajutorul tamburilor dernanevra ai vinciului de ancora prova. In momentul in care nava este apropiata de cheu,capetele paramelor de la bord se leaga de babalele instalatiei de acostare. In final, nava seaduee si eu pupa catre mal, folosindu-se rnecanismul instalatiei din pupa. Dupaapropierea pupei, nava se leaga de mal eu ajutorul parameter longitudinale pupa I si 2, apararnei travers pupa 3 si a springului pupa 4. In afara aeestor legaturi, de la nava se rnaitrimit catre cheu parfimele travers 5, asigurandu-se astfel 0 legare solida, mai ales Inconditiile existentei unor curenti mari. Intre bordajul navel si cheu se dispun e1emente deprotectie,

.~

I 8

:i-

Fig. 2.1(a) Acostare laterals1,2 - parame longitudinale pupa; 3 - pariima tra:v~rspupa; 4 - spring pupa; 5 -travers centru; 6-

spring prova; 7 - pararna travers prova; 2 -Iongitudi nala prova

t

Fig. 2.1(b) Aeostare eu pupaj longitudinala)

Acostarea cu pupa, fig. 2.1 (b), se realizeaza aducandu-sc nava cu pupa catrecheu, Acest tip de acostare se foloseste mai ales la navele mici ~i care in plus nuIncarca sau descarca, Este mai dificila dedit cea laterala, prezentand ins~ avantajulocuparii unui spatiu minim la dana, Dad la acostarea laterala manevra cu aneora nueste obligatorie, ea facandu-se numai atunei cand spatiul de acostare este limitat sau inconditiile unor zone in care este vant de intensitate mare, la acostarea cu pupa nava sefixeaza cu prova In ancora, In fig. 2.2 sunt prezentate diverse variante de aeostare, atatlateral a, cat si longitudinala (eu pupa sau cu prova) sau Ia docuri speciale.

2.2 ELEMENTELE INSTALATIEI DE ACOSTARE

lnstala\iile de acostare cuprind:

elemente flexibile pentru manevra ~i legare;

..~,.-,


babale;urechi si role de ghidare.Isomare) dispuse pe parapet, avand rolul dea dirijacablul catre punctul deJegarura de pe mal;nari de parapet;tamburi de parame;stope pentru cabluri;amortizori ~i brauri de acostare;mecanismele instalatiei de acostare.

2.2.1ELEMENTE FLEXIBILE PENTRU MANEVRA ~I LEGARE

Elernentele flexibile asigura legatura navei (prin inlermediul restului elementelorinstalatiei de aeostare) eu malul, In general se folosesc eabluri metalice, parame vegetaleIi parame din fibre sintetice. Elementelor flexibile li se impun 0 serie de conditiuni pecare trcbuic sa le indeplineasca ~i care sunt determinate de necesitatea realizarii un ormanevre sigure ~i simple:

- sa fie rezistente la uzura;- sa fie rezistente la actiunea coroziva a apei de mare ~i la actiunea razelor solare;- sa aibii 0 bunii elasticitate care sa asigure protejarea mecanismelor ~ia elemen-

ielor instalatiei de acostare;- sa aibii greuts]] ~i gabarite mici, in scopul manipularii eomode.Cablurile metalice sunt confecponate din toroane de sarma de otel cu nichel,

cu rezistente de pana la 1600 N/mm. Pot fi cu, sau lara inima vegetala. Cablurile rarainima vegetala sunt mai putin e1astice ~i au 0 rezistenta rnai mica.

Pararnele vegetale sunt confectionate din canepa, sizal sau Manilla. Sunt carac-lerizate printr-o buna elasticitate, utilizarea lor excluzand posibilitatea aparitiei scanteilor.Din acest motiv, se folosesc mai ales la navelede tip petrolier(in special la cele careIransporta produse usoare), Paramele vegetale au 0 rezistenta mecanica mai mica dedit acelor metalice, in plus folosirea lor indelungata In conditii de soare sau umezeala poateproduce deteriorarea lor.

Paramele din fibre sintetice sunt confectionate din fibre de nailon, kapron saupropilen, fiind earaeterizate de 0 rezistenta mecanica buna, Au, de asemenea, proprietatielastice bune, lucru care Ie face utilizabile eu bune rezultate la acostarea in conditiile unorzone cu vaJuri. Fata de cele vegetale, prezinta avantajul ca datorita structurii fibrelor dincare sunt confectionate, nu sunt expuse deteriorarii rap ide la lucrul in atmosfera.

2.2.2 BABALE

Sunt elemente ale instalatiei de acosrare care servesc la prinderea paramelor penavii sau pe cheu. Functie de forma lor, de procedeul de executie, de materialul din caresunt confectionate, se pot clasifica dupa urmatoarele criterii, fig. 2.3:

- din PUIlCtde vedereconstructiv:

]

Capitolui 2 - Instalatia de acostare-legare 47

- simple, fig. 2.3 (b);- dubIe, fig. 2.3 (a);-in cruce, fig. 2.3 (b), (d);- duble in cruce, fig. 2.3 (h).

• din punet de vedere al tehnologiei de executie: .- tumate, fig. 2.3 (a), (b), (e), (f);- sudate, fig, 2.3 (c),(d), (g). (h).

- din punct de vedere al prinderii de puntea navei:.·- cu placa de baza sudata de punte, fig. 2.3 (a), (b), (c), (d), (e), (f), (h);- incastrate in punte, fig. 2.3 (g). .

(a)

'Jf: (c)

(II)

(e)

~AV4/,v,

(t)<-'Ki:~(g)~.-.~ ..:r: Wi

in

(II) ~ 1 (i)

Fig. 2.2 Variante de acostare

Babalele se amplaseaza pe punteaprincipala sau pe puntea teuga. Sub punk,in corespondenta babalelor, se prevad intaiituri suplimentare pentru osatana care sapreia eforturile ce apar in liniile de acostare. La navele de tip petrolier, fixareababalelor de punte nu se face direct (ea in cazul restului de nave), ci prin mtermediutunor postamenti care trebuie sa Ie asigure 0 inaltime de minimum 300 m.rn deaseprapuntii, Legarea pararnei de baba se face prin voltarea In opt. Pentru limitareamomcntului incovoietor din coloane, precurn si pentru impiedicarea. aJuneciriiparamei, majoritatea babalelor se prevad eu limitatoare (urneri) pentru lirnitareasuperioara a infasurarii.

L.

i'


2.2.3 URECHI SI ROLE DE GHIDARE

Au rolul de a ghida si schimba directia pararnelor de legare care pleaca de la ;\nava la cheu. Au forme special definite, In scopul de a evita deteriorarea parapetilor, a Ibalustradelor precurn si a pararnelor de legare. .

W(e)

I

$1~ - . :• __ ,., I

~it(b)

~

. I.: #(f)___ I I .. . ~

~

:') .(~

i: iit··:·., . ',(d) . ..' :.

(h)

Fig. 2.3 Variante constructive de babale

1r7>, ~' ~~ ({ tiL(C)$ 'j\ II . ;: ~;

,J7J'lVka. .~,'~_ . . . If*-)£~~~1'

(b) (d) ~:!.e) .

Fig. 2.4 Urechi de ghidare .

Clasificare:dupa forma

deschise, fig. 2.4 (a), (c);

inchise, fig. 2.4 (b), (d), (e).

'iii

Capitolul 2 - Instalatia de acostare-legare 49

Ureehile desehise, din punct de vedere eonstruetiv, pot fi:eu role verticale, fig. 2.4 (e);tara role, fig. 2.4 (a).

Cele eu role vertieale pot fi:

eu 0 rola;eu doua.role;eu trei role;

eu patru role.Cele tara role pot fi:

drepte, fig. 2.4 (a);

oblice (pot fi pe dreapta sau pe stanga), fig. 2.4 (b).Urechile inchise pot fi eu rolede ghidare sau cu balama, De obieei, ureehile inchise eurole se eonstruiese in doua variante: :

eu doua role vertieale ~i una orizontala, fig. 2.4 (e);

eu dona role vertieale ~i dona orizontale.Ureehile inchise cu balama sunt:

eu role;

tara role, fig. 2.4 (d).Urechile de ghidare se monteaza fie pe parapet; fie in nise ale acestuia, asa incat

unghiul paramelor care merg la role sa fie de maximum 6° in plan vertical. Urechile deghidare ell una si doua role servese la ghidarea unei singure parame, in timp ee urechi1e.de ghidare eu trei si palm role se utilizeaza la directionarea a doua parame.

§\(a)~m(b) (c)

Fig. 2.5 Role de ghidare

Ureehile eu role prezinta avantajul unci frecari de rostogolire, falii de cele tararole la care freearea paramei este de alunecare, Urechile eu role orizontale se folosesc

50 Instalatii navale de punte Capitolul 2 - lnstalatia de acostare-legare 51

indeosebi la nave care acosteaza la cheiuri inalte sau care se leagii la nave cu inlil!imi deconstructie mici si cand parama este lnclinata in plan vertical.

Rolele de ghidare, fig. 2.5, servesc aceluiasi scop pentru care sunt destinate ~iurechile de ghidare, prezennnd fata de acestea avantajul unor greutali mai mici. Rolele deghidare se pot monta pe nava fie singulare, fie in grupuri de cate doua sautrei, Se potdispune pe punte, fig, 2.4(a), sau pe postamenti (colonete), fig, 2.4( c), putandf previizutecu un brat superior sau inferior, fig. 2.4(b), (e) pentru a impiedica caderea paramei candaceasta se slabeste,

2.2.4 NARI DE PARAPET

Au rolul de a schimbadirectia cablului de legare intre babaua de la bord ~ipuncrul de legare de pe mal. Au 0 constructie turnata, fixarea lor de parapet tacandu-seprin sudura sau prin nituire, In partea lor interioara (dinspre planul diametral al nave i),pot avea uneori manere pentru fix area cablului sau a paramei vegetale, Narile deparapet au, in general, forma din figura 2.6.' .c-. ~ -» -,..•. ... ,,; ,,'".. .. .•.. ",'"

-pneumatice portative 1n cazul celor de gabarite mari. In general, tamburelesunt previizuteeUdispozitive mecanice de fiiinare a miscarii precum si' de blocare in poziaa. de pastrare.pentrU paramele nemetalice, indeosebi pentru cele de: origine vegetala ~i de diametrerelativ mici, pentru pastrare se folosese platfonne din lemn, fig. 2.\0. Datoritii spa\iuluimare pe care it ocupa la bord, aceste platforme au lncelJUt sa fie folosite totmai rar.

2.2.7 AMORTIZORI ~I BRAURI DE ACOSTARE

Chiar daca acostarea este 0 manevra care se desfasoara, asa cum s-a ariitat, lavitezli mica, totusi in timpul efectuarii ei pot aparea socuri datoriHi carora corpul naveise poate defonna. Zonele cele mai expuse deformarii sunt in general bordajele. Pentruprotectia corpului navei se folosesc 6 serie de rnijloace speeifice, care pot fi perms-nente sau temporare. Mijloacele de protectie permanente sunt constituite din briurilede acostare, care sunt folosite in special la navele rnici si de tip fluvial. Aceste braurisunt confectionat.e, fie din tabla sudata, fie din Iernn, cu sau flirli ciiptu~eala exterioarscauciucat1i. Brsurile de acostare metalice.uu realizeaza 0 amortizare pro priu-zisa cinumai 0 distribuire ra eforturilor ~piiMe in timpul ciocnirii, in. tbata:' structurabordajului. Braurile din lernn realizeaza ·d buna amortizare, ins a se deterinrea2iirepede. In aeeste conditii cele mai bune brauri de aeostare sunt cele din cauciuc.:

~

Fig. 2.6 Nara de parapet Fig. 2.7 Stopa-cu'pene.conice.. .

Fig. 2.8 Stopa eu falcii ~isurub "Fig. 2.9 Tamburi de pararne Fig. 2.10 Plalforula de lemn

2.2.5 STOPE PENTRU CABLURI

Stopele pentru cabluri au rolui de it prelua momentan fortele din pa~iimii, invederea asiguriirii posibilitalii manipularii capatului liber, Stopelepentru parame asiguradeci, preluarea tensiunii din cablu in timpul dit acesta este trecut de pe tamburul mecanis-mului instalatiei de ancorare - acostare, pe baba. Dintre variantele constructive eel maides intalnite sunt:

eu falci si surub, fig. 2,7;eu strangerea eablului prin doua pene conice, fig. 2.8.

La ambele tipuri de stope fixarea pariimei se face prin strangerea' eablului fie intre falci,fi e intre penele conice, dispozitivele lucrand prin frecare.

2.2.6 TAMBURI DE PARAME, fig. 2.9

Servesc la depozitarea pararnelor metal ice ~i vegetale la bordul navel. Actionareaacestor tarnbure se poate face fie manual, arunci cand au dimensiuni mid, sau eu motoare

Mijloacele de protectie temporare se monteaza pe partile expuse ale riavei numaiin timpul operatiilor de acostare. Ca rnijloace temporare de protectie se folose.sc tranchetiide acostare ~i baloanele de acostare, Tranchetii sunt, in fapt, niste stalpi de lermn de esentetari, suspendati pe bordaje eu ajutorul unor lanturi, cabluri sau parame. Baloanele deacostare pot fi obisnuite sau pneumatice. Cele obisnuite sunt formate din sad de velaumpluti cu pluta si protejati la exterior cu 0 lesiitura salida de ciinepa. gudronata.Baloanele pneurnatice sunt constituite din camere de panza cauciucata, in1bJilcate illanvelope din cauciuc ~i urnflate la 0 presiune de pana la I atm. De multe ori, baloallele deacostare pneurnatice sunt inlocuite cu anvelope auto uzate, suspendate pe bordaj elllanluti sau parsme.

_.; ~- .

~;',';:

jii!!!::ij:j:';iI:jl. i~l!i;i ',: !!:~!·}r.1,!HiU;:;'


(0)

tl(Fig. 2.11 Baloane de acostare

(0) (b) (e) (d)

Fig. 2.12 Brauri de acostare(a) brau de acostare din lemn; (b),(d) brauri de acostare din tabla sudata; (c) brau de acostare din

cauciuc.

2.2.8 MECANISMELE INSTALATJEI DE ACOSTARE-:'.-

Mecanismele instalatiei de acostare sunt reprezentate din vinciuri si cabestane.in prova navei, mecanismul instalatiei de aeostare este, uzual, comun cu eel al insta-latiei de ancorare. In pupa, se foloseste fie mecanismul instalatiei de ancorare pupa(dad exists), fie un eabestan de acostare separat. La partea centrals, manevrele para-rnelor de legare se pot face fie eu ajutorul tamburelor vinciurilor instalatiei de incar-care-descarcare, daca aeestea nu sunt prea solicitate, fie eu ajutorul unor vinciuri spe-·ciale,

In conditiile descarcarii rapide a navelor (caz des intalnit mai ales la petroliere~j rnineraliere), cand variatia pcscajului in timp este foarte rapida, apare neeesitateadotarii instalatiei eu vinciuri automate, care permit scurtarea sau Jungirea paramei lmentinand 0 tensiune constants In aceasta.

Cabestanele de acostare sunt asernanatoare cu cele de ancorare. Pot fiactionate fie cu motoare electriee, fie (mai rar) eu abur. Cele cu actionare electrica potavea motorul montat fie pe punte, fie sub punte, fie chiar In interiorul tamburuJui "(cabestane capsulate). Vinciurile de aeostare sunt de doua tipuri: normale si automate.

ilij~ii'1 Capitolul Z - Instalatia de acostare-legare 53

-.----.{!

Ii":~

Vinciurile normale se asearnana foarte mult ell vinciurile instalatiei de ancorare, dejaprezentate, eu deosebirea ea aces tea nu mai au In cornponenta barbotina, intiilnita lavinciuriJe de ancorare, fig. 2, \3,

La fel ca ~iin cazul vinciurilor instalatiei de ancorare, vinciurile de acostarepot exista si In varianta eu tambur ampJasat la distanta fata deviuci, fig. 2.14.Vinciurile automate se caracterizeaza prin aceea ca rnentin tensiunea dinpariimaaproximativ constants, intre niste limite' anterior precizate.

In figura 2.15 este prezentata schema bloc a unui vinci automat de acostare.TraductoruJ de forta, care poate fi montat pe cablu, In reduetor sau In motor, compareforta la iesirea din vinci cu forta prescrisa si daca apar diferente se transmite cornandamotorului pentru infasurareasau desfasurarea tarnburului. ' '

6 ,2 3~

'I',1m[]

I(tmpm'

4 \51 ~=~.~

Fig. 2.13 Vinci de acostare simpluI· tambur; 2·reductor; 3- tambur principal; 4- arbore motor; 5- frana; 6- cuplaj cu gheare

mt-fFig. 2.14 Vinci de acostare cu tamburi arnplasati la distants

2.3 CALCULUL INSTALATIEIDE ACOSTARE

Calculul se poate face prin doua metode:metoda statistica;metoda determinists.

Potrivit metodei statistice, stabilirea elementelor instalatiei de acostare se face pebaza caracteristicii de dotare, definita prin nonnele de registru Elementele precizatepentru 0 anurnita caracteristica de dotare sunt considerate ca dotari mini me, Daca se pune

Jt54 lnstalatii navale de punte

problema calculului instalatiei de acostare la nave care.ies din prevederile registrelor declasificatie, atunei aeesta se face analitic (prin metoda. determinists). in acest caz, seconsiders nava intr-o situatie de aeostare dintre cele mai dezavantajoase, cand vantul batetravers cu viteza v•.~i tinde sa. departeze nava de chei. Nava se presupune legata de cheicu parame prin mecanismele instalatiei de aeostare, care realizeaza apropierea navei demal eu viteza v data de viteza de virare, recomandata de registre. In parame apar forteleTpp si Tp., corespunzatoare legaturilor din pupa ~irespeetiv din prova. Nava este solicitatade urmatoarele forte:

forta Fhdatii de rezistenta hidrodinamicii;forts de inertie Fj;

forta data de van! F•.

5

7Fig. 2.15 Schema cinematics a unui vinci automat Fig. 2.16 Schema fortelor care

actionat eu aburi . soli.~ instalatia de acostare

Forta de inertie actioneaza in centrul. de greutate al navei~!'f~hde se aproximeaza ciiactioneazasi componenta hidrodinamicii. Forta data de vantfse presupune ca acponeaza1n centrul suprafetei velice. Valoarea ei este d~tli. de:

F v=t PCv v~ Av (77)

unde A. este aria velica, iar v, reprezinta viteza medie pentru 0 anumita tiicie a vantului, lacare se proiecteazii instalatia. Uzual, Vv = (20 - 22) rrJs. C. este coeficientul aerodinamical suprafetei velice luat pentru un unghi /J deincidenta, egal cu 90°, la taria vantului de6°B. Porta hidrodinamica data de curent'este:

FII=t p c. v2 Ae

in care C( este coeficientul hidrodinamic al fortei date de curent considerate pentru un-ghiul a = 90° (c<!': 0,8); v este viteza de apropiere a navei de cheu exprimata in m/s.Uzual, \I = (8,12) mlmin, iar A. este aria planului de deriva alnavei. Mai departe, forta deinertie se calculeaza ell relatia:

~ ....-

Capitolul 2 - Instalatia de acostare-Iegare

~.

~5. ,:i~'"

Fi= (M. +m.)a (79)

unde M; este masa navei, ma este rnasa de apa aditionala antrenata de nava, care sepeateconsidera la valoarea m, = (0,8 ... I) Mn• iar a reprezinta acceleratia navei.

va=-

t ., '(80)

in care teste timpul de apropiere apreciat la valoarea t = (90 ... 200) see, iar v este vitezade apropiere de cheu exprirnata in rrJs. Avdnd acum aceste forte cunoscute, se pot deter-mlna tensiunile din parame Tpp si Tp•. Tensiunea la care se face calculul paramei este:

T=max(Tpp,Tpv) (81)

FoJ1ade rupere din pariima va fi:

T,=c T (82)

unde c este un coeficient de siguranl/i la rupere. Uzual, c = 4 ... S. Cu forta de rupere datade relatia (82) se poate alege din STAS diarnetrul d aJ pararnei.

2.4 CALCULUL MECANISMELOR INST ALATIILOR DEANCORARE-ACOSTARE

'/ Vinciurile instalatiei de ancorare trebuie sa indeplineascii conditiile:- sa realizeze tragerea navel pe lant;- sa realizeze smulgerea unei ancore;- sa realizeze ridicarea unei aneore de la adancimea de aac orare fa-post.

Vinciurile care lucreaza eu doua linii de ancorare trebuie sa realizeze smulge rea succesiviia ancorelor ~i ridicarea lor simultana de la jurnatatea adancimii de aneorare.. - sa bloeheze linia de aneorare in perioada stationarii navei 111 aneorii;

, v.,» :~ - sa permits fundarisirea gravitationala.Din punct dt')ledere cinematic. vinciurile de ancorare trebuie sa realizeze manevra liniilorde ancorare eu urmatoarele viteze:

- 10 mlrnin pentru ridicarea ancorei la post;- (1 ... 2) rnlmin pentru introducerea ancorei in nara.

Date fiind aceste conditii cinematice, rezultii ea vinciurile de ancora trebuie sa aibaminimum doua trepte de viteza,

Vinciurile insralatiei de aeostare trebuie sa indeplineasca conditiile:- sa permits filarea sau tragerea paramei pentru efectuarea acostiirii;- sa preia fonele care solicita nava In faza de acostarc (Ia apropierea de

(78)

chell);- sa realizeze tragerea cablului rara sarcina ell 0 viteza de pam la

(25 .. .30) mlmin ~i de panii la 12 m/min, in eazul tragerii eablului sub sarcina.

L,.

mms ==&&4_ : iAWAa:; sua W .,Ddiiilt I· ... ..

56 Instalaiii navale de punte

La vinciurile automate se impun, suplirnentar, urmatoarele conditii: .~la cresterea tensiunii In cablu peste valoarea prescrisa, vinciul s5 intre]

automat in regim de filare; ,- la.scaderea tensiuuii trebuie sa recupereze parama;- lungimea maxima filata de vinci in regim automat trebuie sa set

Iimiteze la 0 valoare dinainte stabilita ~i reglata. Daca se depaseste lungimea reglata]pentru filare, vinciul trebuie sa se blocheze automat si In acelasi timp sa aiba posibilitatea.transmiterii unui semnal ciitre comanda navei.

IV [[J II

~II I

1,1I II I /

/-J I //

1;,

Fig. 2.17 Regirnurile de caleul 31 mecanismelor instala tiei de ancorare-acostare

Prima etapa a calcuJului mecanismelor instalatiei de ancorare-acostare, este:~aceea a determinarii incarcarii acestora. In general, se accepts ca mecanismele sunt~!solicitate Ia fOI1e rnai mici dedit fortele pe care le pot suporta liniile de ancorare. Pentru jcalcul se considera regimurile functionale ale vinciurilor In timpul manevrei de!desprindere a navei din punctul de ancorare, fig. 2.17. :li'l

- Regimul I - este regimul de tragere a navei. Vinciul recupereaza lantul ~ preia] .rezistenta R care se transmite navei de mediu. in aceasta faza, tensiunea la barbotina Tbl;este constanta. .

-Regimul II - incepe in momentul cand nava se afla in pozitia in care lantul estetangent Ia punctul de ancorare. In acest caz, tensiunea la barbotina creste, putand fi ..~determinata din echilibrul firelor. Tensiunea din barbotina creste paua in momentul 1~smulgerii ancorei. ij

- Regimul III - este un regim dinamic care defineste smulgerea ancorei.,'Smulgerea se produce datorita inertiei navei aflata in rniscare si datorita acceleratiei pelcare 0 capata ancora $i lantul cand Incepe rniscarea acestora pe verticala. Tensiunea din 1barbotina are ovaloare maxima, In acest regim, datorita fortelor de dislocare a ghearelor c

din fund si.datorita fortelor de inertie.

- Regimul IV - este regimul care corespunde situatiei de dupa smuIgerea ancorei.Dupa smulgere, forta din Ian] seade !iniar. Duratele fiecarui regim sunt: T/, T/b Till, Tiv. iarfortele din barbotina pot fi calculate pentru fiecare regim de funC\ionare.11

II

Capitolul 2 - Instalatia de acostare-legare

Regimull

57

Tbl =0,87 kn(kQ + mfq+qh)sau

Tb, = k.[O, 87(kQ + mfq)+ O,87qh]

unde: 0,87 (kQ + mfq)= R; k; = coeficient ce~ne cant de frecarea din nara; Q - greutateaancorei; h - coeficientul de tinere al ancorei; /11

-Iungimea lantului asezat pe fund;f II 1 coefi-cientul de freeare dintre Ian! ~i fund; q - gre-utatea pernetru Iiniar a lantului; h - adancirneade ancora. Pentru caiculul vinciului, R se apre-ciaza diferit rala de calculul liniei de ancorare.

Pentru calculul Iui R, forta vantului seconsidera corespunzator tariei 6° Beaufort, iareomponenta hidrodinamica data este de viteza v, calculata cu relatia:

Fig. 2.18 F0I1ele care actioneazanava

V=V(..+Vv~:,illii~

(83)

(84)

~-<Fw.••.if

(85)

unde v,. este viteza curentuIui, iar v, viteza de virare a lantului, in aceasta situatie, eele treifOI1e ale mediului actioneaza pe aceeasi directie si fac un unghi de 200-30°cu planuldiametral.

Regimul II

Este un regim tranzitoriu in care valoareatensiunii din barbotina Tbn creste cumicsorarea Iungimii lantului, Ea se poate calcula eu relatia:

2 : 2 ; 2'T2 = TZH +TZv

In care TI• = q (101 +ill).

RegimulllITensiunea corespunzatoare fazei de smulgere este datade relatia:

TbIll=kll(TbJ +2Q+Q)O,87 (86)

unde Q este greutatea ancorei, iar 2Q reprezinta 0 apreciere statistica a fortelor desmulgere (cumuleaza fortele de inertie si fOJ1eIeopuse de sol).

Regimul IV

Tb IV = kn (Q + ql)O,87 l~h (87)

Pentru vinciurile care manevreaza doua linii de ancorare, se rnai considera $iregimul de ridicare al ambelor ancore sirnultande la jumatatea adancimii maxirne de

ancorare:

15_!


Tbv = 2kn 0,87 (Q + q hmax )2 (88)

precum si regimul de functionare corespunzator ridicarii lantului de la 0 adancime carecorespunde lungimii maxime ale sale, caz care poate apare accidental cand se scapa la

~! apa toata lungimea lantului, rara ca ancora sa atinga fundu!'

Tbvl =0,87 k n (Q + q1max) (89)

La navele rnari, datorita greutatilor rnari ale liniilor de ancorare, (ale lanmrilor $iale ancorelor), fortele Tby, rezulta foarte mari ~i conduc la supradimensionarea vinciuluide ancora. In acest caz se renun\a la regimul VI, iar daca totusi in exploatare apar situatiiin care ancora se lanseaza accidentalla 0 adancime egala cu imax, se va renunta la linia deancorare, vinciul neputand-orecupera.

Pentru dimensionarea vinciului instalatiei de ancorare trebuie cunoscuta fortamaxima care solicita nava in ancora. Aceasta se stabileste la valoarea:

Tbmax = max(Tbl, TbIJ. TblJJ, Tb/V. Tbv)

Se considers apoi schema de mecanism din figura 2. 19.

F= B

~,~'l8l'r81rrr'::1 .rn. . I ••••

._ ._.J.,. !,.- ill H ~ 1./'.., .1')/;'

Fig. 2.19 Mecanism barbotinii - fdina - cupJa

Virarea ancorei se face prin antrenarea barbotinei B, avand frana F decuplata~i cupla C cup lata. Se realizeazii In acest mod legatura intre barbotina §i lantulcinematic al vinciului pe traseul figurat pe schema cu linie intrerupta. Fundarisirea sepoate face fie eu vinciul, fie gravitational eu ajutorul franei F, dupa decuplarea cupleiC. ell T s-a sirnbolizat tamburul cu care se face manevra instalatiei de acostare.Barbotinele vinciurilor de ancorare sunt de forma pentagonala, fig. 2.20(a) sauhexagonala. Pe latura barbotinei trebuie sii se dispuna un pas de Ian] p= Db sin 36°,unde p = 8d ..Prinurmare:

Db= 13;6d

Turatia barbotinei se determine din conditia realizarii vitezei de virare a ancorei, impusaprin prescriptiile de registru,

1

r

Capitolul 2 - =nstalatia de acostare-Iegare 59---------------------------------------------------------

v = IZ' Db 'lIb [rn/mrn]

In care rib este turatia barbotinei exprimatii in rot/min. In aceste conditii:

lib =~ [rot/ruin]J( Db

(92)

(90) (a) (b)

Fig. 2.20 Schema .de ealeul a I diarnetrului barbotinei

Cu diametrul barbotinei dat de relatia (91) si eu turatia calculata curelatie (92) se calculeaza vinciul de ancorii procedandu-se ca Ia reduetoare. In cazulramburilor de manevra a iastalatiei de acostare, care se ataseazs vinciului de ancora,diametrul D, se adoptii in functie de grosimea pararnei ~ide natura acesteia. Asrfel:

- pentru para me vegetale: .

(93a)D, =( 5 ... 8)dp

- pentru parame metalice:

D, =(l5 ...22)dp (93b)

Functie de diametrele tamburului ~i paramei, se calculeaza turatia tamb urului.

1l'=_V_ [rpm]T! Dc

unde veste viteza de virare exprimata in (mlmm], iar D, este dat de relatia:

D, = D, + dp (95)

Rapoartele de transmitere il si ii aletreptelor care cupleaza barbotina si tamburul sunt:

(94).

n";,=-Ilb

nm;}==-Il,

(96)

(91) unde n", este turatia motorului de antrenare a vinciului.Puterea mecanismului P, in cazul vinciului de ancora se calculeaza in funcue de

momentulla barbotina Mb:

_k......


sbMb=Tb2

lfllb =~P v = M b 1000 17 v 30 1000 1]v

In ecuatia de mai sus, 1]v este randamentul transmisiei pe lantul cinematic 1 reprezentat Infigura 2.19 cu linie intrerupta. Deoarece forta la barbotina Tb din relatia puterii vinciului,determinata pe baza relatiei (98), este In fapt forta Tblll corespunzatoare regimului III desmulgere, puterea P, va rezulta la valori foarte mari. Cum solicitarea corespunzatoare .'regimului III este de foarte scurta durata, inseamna ca motorul electric adoptat peotruactionare ar trcbui sa lucreze supraincarcat la 0 putere mai mica inainte ~i dupa depasirea Iacestei faze. Din acest considerent, puterea nominala se calculeaza considerand uncoeficient de suprasarcina al motorului I.

p =~+ [kW), cu Tbdat In[N) si V in [m/s)"1/ 10001]v 11.

unde: A. = Mm",/Mnom = 1,5 ... 2,0 (din catalogul motoarelor electrice), iar h; reprezintarandarnentul vinciului pe Iantul cinematic de antrenare a barbotinei.

Puterea mecanismului la manevra de acostare va fi:

M," II,

PYa = 10001]ac30Tv

1000 'lac

unde 'lac este randamentul transmisiei pe lantul cinematic 2, reprezentat In figura 2.19 culinie punct. In final, pentru motor se va considera puterea P m=max(P"", P",J.

2.5 CALCULUL INSTALATIEI DE LEGARE

Instalatia de legare asigura mentinerea unei pozitii fixe a navel la cheu in timpuloperatiilor de incarcare-descarcare. La navele mari, la care pescajul variaza rapid atattimp cat nava se afla sub operatii, instalatiile sunt echipate cu vinciuri automate V.A., fig. ,2.21. Daca nava se deplaseaza pe verticals datorita modificarii pescajului, tensiunile din jparama se modi fica, putandu-se produce fie ruperea legaturilor, fie slabirea acestora, deci ]departarea navei de cheu. Vinciurile automate eliminii aceste neajunsuri, realizandj

V.A. rnentinerea tensiunii in parama la 0 valoarelaproximativ constants. La vinciurile de acostare 1grupul BFC (barbotina-frana-cupla) nu mai apare. 'jPentru calculul acestor mecanisme, se pleaca de la :,conditiile de realizare a fortelor T, la tambur si a:vitezei v;

Cunoscandu-se viteza v, impusa de modi- !

ficarea pescajului in timp: .,Fig. 2.21 Instalatie de legare cu

vinci automat

(99)

(100) 1

Capitolul 2 . Instalatia de acostare-Iegare

(101)

_ 60 vvlll- 1f D;

raportul de transmitere pentru lantul cinematic al tarnburului c1fplat la vinci este:

. _ 11mI; - -

n,

If D,»,lIv=-W-

(102)

(103)

in situatia functionarii pe automat, se pune problema definirii regimului de lucru,cand tensiunea In cablu se mentine constants ~i cand viteza de virare este foarte redusav=(O,2 ... 0,5) m/rnin, in acest caz, sursa de energie va avea putere mai mica. in legaturacu posibilitatile constructive de a realiza teosiuni constante in Iioia de legare, pot existamulte variante.de vinciuri dintre care mai des intalnite sunt:.;: .

Vinci' electric automat

Forta T din linia de legare, care se transmite la tambur, induce prin lantulcinematic de""hritrena:re, un moment rezistent la motor M" Cum motorul este alimentat lao tensiuneredusa, momentul motor M; realizatde campul invartitor al electromotoruluiechilibreaz~ cuplul Mr. Cand tensiunea T din' linia de legare transmisa Ia tambur creste,creste rnornentul rezistent si cablul se desfasoara. Invers, cand T scade, momentulrezistent scade sub valoarea momentului motor si cablul se infasoara. Motarul electric Iare 0 constructie specials, avand doua in~uriiri statorice I si Il. Cele doua lnfa~uriiriasigurii pentru motor doua regimuri de functionare:

a)regim propriu operatiei de acostare;b) regim de functionare automata.Alimentarea circuitului de functionare In regim automat se face printr-un releu de

limp in care perioada de alimentare cu energie electrica este lit = (30 ...40) see la intervale,1 ;:: 5 min., fig. 2.23, determinate de miirimea navei si de dinamica operatiunilor delncarcare-descarcare. In timpul In care infasurarile motorului electric nu sunt alimentateeu energie, rotorul este mentinut blocat printr-o friinii electrornagnetica.

;:;w] .

Fig. 2.22 Vinci electric automat. I . motorelectric; 2 - reductor; 3 - tambur

Fig. 2.23 Schema de alimentare a circuitu luide funcrionare in regim automat

61

i!I~11.. ii... I,; .. !.

.;. II.:,'H't':i!,:'

I r :::;',' ::1

'. '.]


~85

Vedere din A

~o--I~- I ± I

3<I

7

·kJ "l~~- l~~Ilt_:.

m:m

Fig. 2.24 Vinci automat cu traductor mecanicI - motor electric; 2 - reductor; 3 - carcass danturatii la interior; 4 ..brat port-satelit; 5'. .satelit;

6 - roatii centralii; 7 - tambur; 8 - franii care blocheazll carcasa mecanismului diferential; 9 - sistemmecanic cu resoarte al traductorului de moment; 10'- relee pentru cuplarea'electromotorului

in lantul cinematic motor de antrenare-tambur se monteaza un thi'~uctor de mo-ment care incorporeeza un mecanism difefential cu 'satelili. Acestmecanism diferentialeste antrenat in miscare pe 0 corcana danturata la interior 3, fiXatli prin i\l.t~~ril'~diul co-lieruJui cu rol de frana 8. Momehtul'M inlrodus in sisterri de tensiunea dinlinia de acos-tare se regase~te la nivelul franel intr-un moment propottib~i!l M1',care ac\ioneaza prinintermediul unui sistem de resoarte 9, asupta'releelor'lO.¢~~d·tensiune,~. Tatirige valoa-rea minima, traduetorul de moment ',nchide" contactul 'f, 'care comands inta~urareacablului pe tambur. lnvers, cand tensiunea T atingevaloarea ·ma:xima; traductorul inchidecontactul Jl comandand desfasurarea paramei. Traduetorul diferential se monteaza 10lantul cinematic cat mai aproape de tamburul vinciului pe~trU 'a se limita (elimina)histerezisul introdus in sistem prin frecare sijocuri. .' "

Vinci automat hidraulicLa aceste vinciuri momentul la tambur (deci tensiunea ·din eablu) .se transpune

intr-o presiune in circuitul hidraulic, iar cinematicaeste determinata de debitul de fluid depe instalatie, Menpnerea constanta a tensiunii din cablu se face prin rnentinerea constantaa presiunii din circuitul hidraulic. in conditiile acostarii, motorul hidraulic este alimentat .de pompa principala I din fig. 2,25. Dupa acostare ~i legare, daca se urmareste mentin-erea tensiunii din parama la 0 valoare constants, functionarea instalatiei este realizata princircuitul 10. in, acest caz, pompa 7 alimenteaza motorulhidraulic :al vinciului, Circuitulare intercalat un by-pass 5, regia I la 0 presiune care eorespunde tetisityiii din cablulvinciului care trebuie mentinuta constants, Functionarea instalatiei este urrriatoarea:

- daca tensiunea efectiva din paramii T, este egala eu tensiunea T prescrisa,debitul pompei auxiliare 7 trece In intregime prin by-pass (Ia 0 presiune p, QB=QA),debitul prin motorul hidraulic fiind Qu=O.

-CapitoJul 2 - lnsta latia de acostare-legare 63

- daca tensiunea efectiva T, seade sub valoarea tensiunii T prcscrise, presiuneaefeetivii va fi ~i ea mai mica dedit presiunea p de lueru la care by-passu] se deschide.Curn p,<p by-passul se inchide, deei QB = 0, debitul pompei 7 fiind diriiat 'in intregirnecatre motorul hidraulic (Qt = Qu), care va produce recuperarea cablului la tambur panacand'T. = T. w

Fig. 2.25 Vinci automat hidraulic1- pompa principals; 2 - distribuitor principal; 3 - distribuitor secundar; 4 - motor hidraulic; 5·by-pass; 6 - reductor; 7 - pornpa pentru functionarea in regim automat; 8 - tambw; 9 - circuit delucruin faza de acostare; to - circuit de lucru In regim de reglare automata a tensiuni i din parami

- dad Te>T. att:nci P.>P, motorul hidraulic se v~ roti in sens invers sub actiuneatensiunii din cablu, by-passu I se deschide mai mult, in acest caz Q8 = QA + Qu (motoruJhidraulic 4 lucreaza ea pompa datorita rotirii lui, cauzate de momentul de la tamburprodus de tensiunea din cablu.

Considersndu-se cele doua diagrarne Sankey corespunzatoare celor doufi regi-muri de lucru, vezi figura 2.25, se poate face caleulul puterilor vinciului pentru acesteregimuri:

PAC= t .; (103)

PA = TVA (104)

unde1'" = (8 ... 12) m/min, VA = (0,2 ... 0,5) mlmin.In practica proiectarii instalatiilor de acostare, In locul pompei 7 se poa te utiliza 0

pompa ell debit variabil, la care reglajul se face printr-un semnal de presiurre luat dinpunctul W, fig. 2,25. Utilizarea variantei cu pornpa cu debit variabi! permite re rnmtarea laby-passu I 5 ~ila distribuitorul 3.

L-

3

._._... . .- ~------

INSTALATIA DE,GUVERNARE

Consideratii generaleClasificarea instalatiilor deguvernareSisteme de comanda ainstalatiilor de guvemareComponenta instalatiilor deguvemareCalculul instalatiei deguvemareSistemele hidrostatice deactionare a instalatiilor deguvemareCalculul instalatiilor deguvernare activit

3.1 CONSIDERATII GENERALE

Guvemarea navei asigura:

stabilitatea de drum;

manevrabilitatea.Stabilitatea de drum reprezinta proprietatea navei de a-si mentine drumul pe 0

directie irnpusa, iar manevrabilitatea reprezinta proprietatea navei de a se rnisca subactiunea fortelor exterioare, a fortelor propulsive ~i a fortelor de guvemare dupa oj.

---.........

Capitolul 3 - Instalatia de guvernare tiS

anumita traiectorie. Aceste douii aspecte ale guvernarii determina pentru functionareainstala(iei dona regimuri distincte:

- regimul de mars, caracterizat prin schimburi rare ale directiei. in acest caz,instalatia de. guvernare este solicitata numai pentru compensareajnstabilitatii dedrum;

- regimul de manevra, care se caracterizeaza prin schimbarea de drum.Problema asiguriirii unei bune rnanevrabilitati este 0 una de maxima irnportantaindeosebi in conditiile actuale ale navigatiei, cand datorita cresterii destul de rap ide anumarului de nave, senalele navigabile siacvatoriile porturilorsunt din ce in ce maiaglornerate.

Caracterizarea manevrabilitatii navei se poate face pe baza unor parametri deperformanta care se definesc dupii constructia navei:

- diametrul de giratie. Oii rnarimea cercului pe care \I descrie nava cand i sebandeaza canna intr-un bord sau altul (dupa ce rniscarea se stabilizeaza). Cu catdiametrul de giratie la 0 nava este mai mic, cu atat manevrabilitatea este mai buna.

- proba in zig-zag. Consta in inregistrarea simultana a unghiului Ii al inclinariicarmei (unghiul de bandare) citit la axiometru si a unghiului de deriva !p, citit lagirobusola. Se bandeaza la inceput canna cu un unghi Ii = 20° intr-un bordo Se lasa cannaLaacest unghi si se urmareste evolutia navei, La un moment dat se constata ca unghiul debanda devine egal cu unghiul de deriva (punctul A - figura 3.1). Timpul scurs de labandarea carmei pana la momentul egalarii celor doua unghiuri se noteaza cu (/. Dupaatingerea punctului A, canna se bandeaza cu 20° in bordul opus. Unghiul de derivacontinua sa creases din punctul A pana la 0 valoare ipm«n dupa care seade rapid pana candin punctul B, la /1 secunde de Laprima bandare, se obtine din nou egalarea unghiurilor debanda ~i de deriva ~i se inclina canna cu unghiul Ii in bordul opus. Proba continua prinbandari succesive, facute alternativ in cele doua borduri, aprecierea manevrabilitaliif'iiciindu-se pe baza timpilor 1/, 12, IJ ·precum ~i a unghiului de deriva maxim !P",u· 0diagramii de acest tip mai poate servi la identificarea coeficientilor A,B,C carecaracterizeaza ecuatia diferentiala (I) a miscarii navei in jurul unei axe verticale, pe bazaraspunsului sistemului la un sernnal exterior.

Ad(j) + Bai =COdt

(I)

proba in spirals. Se bandeaza carma intr-un bord (de ex. in tribord) si nava intrain giratie. La unghiul 8max de bandare, nava are 0 miscare de rotatie stabilizata eu vitezaunghiularii WI' Micsorandu-se unghiul de banda pana la 0 valoare 0], viteza unghiularsScade La Wl. Continuandu-se scaderea unghiului de banda, se va observa ca la 0 = 0(carma in planul diametral) nava totusi gireaza (QJA"oO). Pentru ca giralia sa inceteze,trebuic sa se bandeze canna In bordul opus la va loa rea 0/ corespunziitoare vitezeiunghiulare QJ=O. Succesiunea punctelor definite prin bandarea carmei in tribord

."$•••

,t 00 instatajii navale de punte

determina curba a, fig. 3.2, iar a aeelora definite de bandarea in babord determine eurbab. Aria euprinsii intre eceste doua curhe detenninii posibilitatea instalatici de guvemare dea coreeta stabilitatea de drum, In sensul ca, eu cat aceasta arie este mai mare, cu atatcorectarea drumului se face mai greu, deci cu unghiuri de inclinare a carmel mai mari.Tendinta navei de a se abate de la drumul impus apare daioritii fortelor exteme introdusede vant ~i valuri si datorita fortelor hidrodinamiee neuniforme care apar pe palele elicei~and aceasta functioneaza in siajul navei, fig. 3.3. Uzual, pal a situata la unghiul ffJ = 0este incarcata mai putin, in timp ce la rp = 1800, incarcarea este mai mare. Variatiaciclica a rezultantei fortelor hidrodinamiee pe paUl dii' 0 componenta transversals

. (perpendiculars pe planul diametral) care tinde sa abatii nava de la directia de mars, efeetcare trebuie compensat prin inclinarea carmei.

Tb

20'

Bb

Fig. 3.1 Proba In zig-zag

co

ORb

o,HIIX

8Th

Fig. 3.2 Proba in spirala

_ .._---_ _ _----- r

Capitolul 3 - Instalatia de gUYem are667

3.2 CLASIFICAREA INSTALATIILOR DE GUVERN~

a) Din punctul de vedere al naturii forte lor ce se transmit navei in V\lsde~(!nguvemarii, insralatiile de guvemare pot fi:

active;pasive.

La instalatiile de guvemare active, fortele necesare guvemarii se ob~ Pfjillnpropulsoare speciale care implica consurn de energie de la bord. La instalatiile~P/Msi~j1e,fortele necesare guvernarii se obtin prin interactiunea dintre organul de lucru (e~lW~icureotul apei, energia consumandu-se numai pentru pozitionarea organului de I~.liiilcuren!.

b) Dupa natura organului de lucru prin care se creeaza fort;ele ~feguvemiirii:

eu carme simple;cu carme active;cu duze rotitoare;eu carme speciale;eu jeturi transversale;eu propulsoare speciale.

c) Dupa modul de actionare a organului activ:cu actionare manuala,cu actionare electromecanics:eu actionare eleetrohidraulica;eu actionare eu abur.

d) Functie de modul Incare se realizeaza eomanda, sistemele de guvemartl:~li:in circuit desehis;in circuit inchis,

e) Dupa tipul instalatiei de comanda:eu transmisii mecanice, electrice, hidraulice, electrohidraulic e .

. Carmele: pasive sunt profile hidrodinamice simetrice, supuseacfiurai i cur~~l¥iirezultat din deplasarea navei, Din punet de vedere al formei, pana carme i poate I!!l%Hfonna dreptunghiularii, trapezoidalii sau orice aWi forma lnscrisa in arhitectura ~navel,Dupa forma profilului, se deosebesc carme plate ~i carme profilate.

Cele mai des mtalnite profile de canna sunt:

NACA: National Advisory Committee for Aeronautics (actual_~.NASA); .

TAG!: Tentralnii Aero-Gidrodinamiceskii Institut;Go, dupa. denumirea bazinului de cercetari din G6ttingen;NEJ, Nikolai Egoroviei Jukovski;IFS, Institutul de constructii navale al Universitatii din Hamburg.

iL..

68 I nstalatii navale de punte

'V

(a) (b) (c)

Fig. 3.3 Schema de arnplasare a propulsorului Fig. 3.4 Profile de ca,rma

Capitolul3 - lnstalaua de guvemare69

-seroisuspendate au partea superioara asemanatoare, ca mod de prindere, carrnelor simple,fiind fixata de pintenul dirmei, in timp ce partea inferioara ramane libera, exact ca Lacarmele suspendate, In figura 35 sunt prezentate principalele tipuri de carme:

3.2.1 CARME ACTIVE

Sunt carme care au montara In zona bordului de fuga, 0 elice actionata de la unmotor electric sau hidraulic, amplasat in interiorul sau In exteriorul safranului, fig, 3.6,sau printr-o transmisie mecanica de la un motor amplasat in afara safranului. Rolul eliceide pe carma este de a crea 0 'impingere TD , a carei directie se poate'jnodifica odata curotirea carmei, obtinandu-se astfel 0 componenta perpendiculara pe plariul diametral, care

da moment de giratie, fig. 3.7, chiar dad nava stationeaza.

I

(if)

In figura 3.4 sunt prezentate prineipale1e profile de carme:a - profil IFS;b - profil TAGI;c - profil Go;d - profil NACA.

Compariind profilele hidrodinamice prezentate, se observa ca parametrii care leidiferentiaza sunt: pozitia pe coarda a grosimii rnaxime, precum si forma profilului lajbordul de fuga. Functie de pozitia pe care 0 ocupa axul, carmele pot fi: compensate ~ijnecompensate. Carmele compensate au axul deplasat fata de bordul de' atac, iar carrnelejnecompensate 11 au foarte aproape de acesta. Compensarea are rolul de a micsorajmomentulla arborele carmei prin apropierea pozitiei axului carmei de centrul de presiunela ape!.

Teoretic, se poate vorbi de moment nulla arb ore (In cazul cand axul trece princentrul de presiune), practic insa, s-a constatat ca aceasta situatie trebuie sa fie evitata dinlurmatoarele doua motive: '" .

pozitia centrului de presiune a apei pe pana carmel variaza cu unghiul declbandare;

echilibrul indiferent al carmei nu este recomandabil deoarece, daca se .iveste vreo defectiune la instalatia de guvernare, canna trebuie sa i

urmareasca siajul navei pentru a nu anihila irnpingerea elicei.Din punct de vedere al prinderii de corpul navei, carmele pot fi:

suspendate ;semisuspendate ;

cu ax balama (simplex) etambreu.Carrnele suspend ate sunt fixate de ax, jar acesta, prin etambreu ~i lagarele din 1

etambreu, se fixeaza de corpul navei. Carmele simplex au axul d~ rotatie, care preiafortele hidrodinamice pe canna, fixat la partea superioara de pupa navei, iar la parteainferioara In calcaiul etamboului, care preia si toata greutatea carmei, Carmele simplexmai au un ax, coaxial eu axul de sprijin, actionat de masina carmei. Carmele

,~

(a)(c)

CC::::::::::..(d)

Fig. 3.5 Tipuri de carme(a) . canna suspendata, compensate, trapezoidal1i; (b) . canna semisuspendata, compensatii, trape-zoidala; (e) . canna semisuspendata, cornpensata, trapezoidal a, cu arbore de ac\ionare curbat; (d) -carma simplex, dreptunghiulara. compensata; (e) - carma simplex, dreptunghiulara, compensata,cu arbore de actionare eurbat; (I) _ carma simplex, dreptunghiulara, necompensat1i, cu arbore de

actionare curbal.Conform fig. 3.7, momentul de giratie Mg apare ea 0 suma a momentului dat de forta P ceactioneaza pe safranul carmei si a momentului dat de proiec\ia perpendiculara pe planul

diametral al navei:

(iJi'

Mg=Mc+Ma

Pe de alta parte,

(2)

70Insralatii navale de punte

. . L v2Me; CycScZP-r

Fig. 3.6 Canna activa

ji-G

L

Fig. 3.7 Fortele hidrodinamice care se dezvolta laguvernarea ell c'anna activa

M - L. s:a - Ta2"smo

M g ; Ta 1sin 0 ¢ 0

unde T, este impingerea elicei carmei active. Pentru a obtine un moment de giratie dat decanna activa cat mai mare, trebuie ca unghiul t5 sa fieaproape de 90°. Din acest motiv, lacarmele active rnasinile de carma trebuie sa realizeze unghiuri de band are Ii mai maridef!at la carrnele obisnuite unde b':<32°.

3.2.2 DUZE ROTITOARE (AJUTAJE ORIENTABILE)

La navele cu pescaje miei, 0 buna manevrabilitate se realizeaza in general cuajutorul insralatiltor de guvernare cu duze rotitoare. Acestea prezinn ~i avantajul c1iprcduc cresteri ale impingerii ~i randamentului de propulsie la viteze miei. Guvemareanavei se face prin rotirea duzei intr-un bord sau in celalalt, rotire ce conduce la aparitiaunei componente transversale a impingerii, perpendicularii pe planul diametral. Inscopul redueerii momentelor negative la arborele duzei, cat ~j pentru marirea forteitransversale, in planul de simetrie al duzei, la iesirea curentului, se rnonteaza unstabilizator (profil hidrodinamic simetric), fig. 3.8.

Capirolul 3 - Instalatia de guvernare 71

Cand motorul este oprit (v;O) §i deci, rezulta cii:

------------------------------------------------------------------------------

(3)

.8&(a) (b)

Fig. 3.8 Duza rotitcare (a)-simplii, (b)- eu stabilizator Fig. 3.9 Canna eu volet

3.2.3 CARME SPECIALE

Din eategoria carmelor speciale, eele mai reprezentative sunt carmebe eu veleti,Voletul reprezinta un profil hidrodinarnic cu aceeasi inaJ\ime eu a carmei, articulat sprebordul de fuga al acesteia. EI se poate inclina ell un unghi suplimentar fata de carma,marind astfel componenta normala'pe planul diarnetral al navei (fig. 3.9).

(4)3.2.4 INSTALATII DE GUVERNARE ACTIV.A CU JETURI

TRANSVERSALE

(5)

Instalatiile de guvernare activa eu jeturi transversale constau din l,'1j~te tuneleamplasate in prova, in pupa, sau In prova si pupa navei, tuneJe in care sunt montatepropulsoare. Propulsoarele pot fi reversibile sau eu pas reglabil, asa incat irnpingereacreata de ele. sa poata fi orientata atat intr-un bord cat §i in celalalt, iar marimea impingeriipoate fi ajustatii eontinuu fie prin modificarea turatiei propulsorului, fie prin rrrodificareapasului. La navele la care se impune 0 manevrabilitate buna la viteze mic i', pe \angainstalatia de guvemare cu carme, este rationale utilizarea $i a unei instalatii de" guvernareactiva care mareste mult posibilitatile de rnanevra In porturi, la viteze ale navei intre zero~i einci noduri. Pentru mars, drui vitezele navei cresc, devine eficienta instalalia deguvemare clasica cu carme, In figura 3.1 0 sunt prezentate cele mai rep rezentativevariante constructive de instalatii de guvemare cu jeturi.

3.2.5 INST ALATII DE GUVERNARE ACTIV A CU PROP,(]LS OARESPECIALE

Aceasta class de instalatii de guvemare este reprezentatii de propulsoarele de tipVclght-Schneider si de cele cu coloana. Prime le sunt constituite dintr-o retea de profileverticale avsnd forma unor jumatiti de elipsa, care se pot roti in jurul unui ax vertical,fiind fixate pe 0 placa antrenata in miscare de rotatie, Orientarea palelo r' se poateschimba, producandu-se variatia Impingerii, impingerca poate fi dirijata ca dircctie si

~._ ..._._..~__.._._.__d . _.. .. =


marime, fara a se modifica turatia rnasinii de antrenare, obtinandu-se astfel ~ibune calitatide manevrabilitate. Unghiul de atae al palelor se poate modifiea cu ajutorul unui sistemcu excentric actionat . hidraulic. Marirnea excentricitatii "e", fig .. 3.g,_ dii marimeaIrnpingerii, iar directia excentricitatii defineste directia irnpingerii. Aceste propulsoarepot fi folosite ~iin cadrul instalatiilor de guvernare cu jet, prin montarea lor in tuneletransversale prova, fig. 3.12, a carer sectiune este una dreptunghiulara.

I

tit(a)

(d) I (eJ j(f)Fig. 3.10 lnstalatii de guvernare activa cu jetuei transversale

(a) cu doua elice; (b),(e) ell elice orizontala si tunel frant; (d) eu tunel drept ~i eu transmisie de colt;(e) ell tunel drept eu transmisie de colt ~i eu elice verticala; (I) eu elice verticals ~i prize de refulare .si admisie la diferite nivele.

Fata de instalatia eu jeturi transversale care utilizeazii elice cu pas reglabil.]sistemele cu propulsor Voight-Schneider prezinta avantajul unor randamente ma~}'ridicate, lueru deterrninat de mai bun a utilizare a sectiunii canalului, Sunt utilizate la'turatii rnai mici dedit ale elicelor, pericolul de aparitie a cavitatiei fiind, prin urmare'~11mult mai mic, iar nivelul vibratiilor induse de functionarea instalatiei mai scazut, "Prezinta dezavantajul unor gabarite si greutati mari In raport Cll instalatiile cu elice,precum si a unei complexitati constructive mai mari.

3.3 SISTEME DE COMANDA. A INSTALATIILOR DEGUVERNARE

Asa cum 5-a aratat mai 5US,sistemele de comanda a instalatiilor de guvernare potfi de tip in circuit deschis si in circuit Inch is.

Sisteme de cornanda in circuit deschis

in figura 3.13 este prezentata schema unui sistem de cornanda In circuit deschisla care marimea de intrare X; se transmite la rnasina de canna 3, prin intermediul timonei

CapitoJuJ 3 - Instalatia de guvemare 73

2. Masina de canna este actionata si transmite miscarea prin intermediul transmisiei defor!a 4, la canna 5, pana cand rnarimea de iesire X" transrnisa la axiornetrul I atingevaJoarea dorita.

'IIIFig. 3.11 Propulsor Voight-Schneider

.,

(a) (b)

A-A

(c) (d)

Fig. 3.12 Instalatii de guvemare activa eu propulsoare Voight-Schneider

Sisteme de comanda in circuit inchis

La sisteme1e de comanda In circuit inch is, fig. 3.14, timona 2 introduce unghiuJdOlit (rnarimea de intrare X;). X; se transmite elementului de cornparatie 6, unde secom para cu marimea de iesire X" transmisa prin legatura de reactie. Daca intre Xi ~iX,

it74 Instalatii navale de punte

exista diferente, atunci se transmite 0 marirne de comanda C la masina de canna 3. careva actiona asupra organului activ panli cand X; devine egal eu Xe.

Xl

5

3 '4 '5Fig. 3.13 Sistem de comanda in circuit

deschisFig. 3.14 Sistem de comandii in circuit inchis

3.4 COMPONENTA INSTALATIILOR DE GUVERNARE3.4.1 TRANSMlSII

Transmisiile instalatiei de guvemare se pot clasifica in:transmisii de forti; " ' ,""transmisii de comanda,

Transmisiile de forta realizeaza transferal de putere de la ma~ina la axul carmel.Aceste transmisii pot fi:

cu eche;eu sector.

Transmisiile vor primi miscarea de la ~ina carmei prinlr-un reductor sauprintr-un sistem hidraulic. Echea sau sectorul, pot fi actionate de la distanta (de obieei laactionarea rnanuala) prin arbori, lanturi ori bare. Transmisiile de comanda leaga postul decornanda a instalatiei de guvernare (timona) ell masina carmei, comandand miscareacarrnei ~i transmiterea continua a poaitiei carmei la axiometru. Aeeste transmisii pot fi:meeanice (cu arbori, cu bare, eu lanturi), eleetriee sau hidraulice.

3.4.1.1 TRANSrvusfi DE FORTA

Echea este 0 parghie fixata pe arborele carmel, prin care se transrnite rniscarea dela masina la pana carmel. Cea mai simpla instalatie de guvemare este prezentata in figura3.15. Aceasta instalatie prezinta dezavantajul eli la bandarea carrnei, trotele se slabesc,fenomen care conduce rnai departe 'Ia aparitia socurilor in exploatare. Pentru evitareaacestui neajuns, pe trote, in apropierea echei se monteaza rcsoartele 5. lnconvenientul demai sus dispare daca in loc de eche se utilizeazii varianta de transmisie eu sector, fig.3.16. Din punct de vedere constructiv, transmisiile pot fi ~i'de tipui eu culisa, utilizate atatIn cazul actionsrilor mecanice, ca in fig. 3.17, cat ~iin eel al actionarilor hidraulice, ca infig. 3.18.

capitolul 3 -vlnstalatia de guvemare 75--

Fig. 3.15 Transmisie de fortAelltrot~I •carma; 2 • eehea earmei;3 - raiuri; 4 -limonii.;5 - resoarte; 6 - trote; 7 • tambur

Fig. 3.16 Transmisie de forla eu sector

Fig. 3.18 Transmisie de fortii cu culisa. Varianta actiomriihidraulice

Fig. 3.17 Transmisie de forta euculise.Variants actionarii

mecanice

b cazul actionarilor electrice, sau in cazul actionarilor cu masin i cu aburi aiastalatiilor de guvemare, sunt utilizateseetoare eu coroana dintata aelionate de unpinion, fig. 3.19. In figurli este sugerata ideea unei actionari manuale, insa tamburul deInta~urare a trotei (barbotina) poate f actionat ~i electric, hidraulie sau cu abur.Transmis:a eu sectordintat se compune din: sectorul dintat I. echea 2 fixata. pe arborelecarmei, resoartele 3 prin care se transmit fortele de: la sector la eche si reductorul 4 princare se actioneaza transmisia. Masina carmei poate fi dispusa in interioru Icompartimentului echei sau in exterior, transmiterea miscarii, In acest ultim caz,putilndu-se face prin arbon.

In situatia unor nave cu eompartimente ale echei mici (cazui submarinelor, deexemplu) transmisiile se pot face cu eche dubla, solutie des intalnita ~iin cazul navelor cuinslala\ii de guvernare electrohidrauliee mari ~i foarte mari (fig. 3.20). La navele modemceste foarte importantii problema gabaritului ~i a suprafetei instalatiilor de gllvemare. Cucat aceste mecanisme sunt mai reduse, cu alat compartimentul echei poate fi micsorat sideci c1\~tigulde velum utilla bord va fi mai mare.

~ -

i"'";

76 Instalatii navale depunte

c:±=, , lIilmlllllrrl!illnmm/'

~o

I 1Fig. 3.19 Transmisiede fortaellsector ellcoroanadin\fltaactionatdeun pinion

·Ii

I.

!!

1'111III

YFig.3.20Transmisiede forta ell eehedublii

.Cele mai bune rezultate insa, din punctul de vedere al reducerii gabaritulinstalatiilor de guvernare, s-au obtinut in cazul instalatiilor hidraulice eu palet(servomotoarele rotative), la care echea dispare si ia aspeetul unui rotor eu palepiradialStatorul masinii are de asemenea paleti radiali, intre cele douapaletaturi formandu-volumele de lueru. in situatiile in care nava are iIi dotarea instalatiei de guvernare dosau mai multe carme, transmisia trebuie executata astfel incat toate carmele sa se miste'sincron, actionate fiind de aceeasi masina de canna (fig. 3.23). La transportul' fluvial insistemul barje-impingator, instalatia de guvernare a impingatorului trebuie sa asigurernanevra intregului sistem barje-irnpingator. Din acest motiv se folosesc carme speciale,care dirijeaza lateral curentul elicelor in scopul obtinerii fortelor laterale de guvemare. Inacest caz, se utilizeaza carme multiple actionate de masini de canna care realizeazainclinari diferite ale organelor active (Balabal, Enkel, etc.) fig. 3.21.

!I!i,:!

:i,l:Iii'

11:il.:;!Ii'I.

:i"

3.4.2 MA$INI DE CARMA

II),

I!'

Masinile de canna all rolul de a fumiza energia necesara rotirii carmei. Infunctionare, rnasinile de canna trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

sa poata fi pornite din timonerie;

I ...----.- .-=

Capitolul 3 - Instalatia de guvernare77

sa fie reversibile pentru a permite rotirea carmei in arnbele borduri;directia in eare se roteste timona trebuie sa corespunda directiei in care seroteste canna;

III! la oprirea timonei, masina carmei trebuie sa se opreasca; duma nu trebuie sarevina in planul diametral sub actiunea fortelor hidrodinamice;in pozitiile extreme, corespunziitoare nnghiurilor de bandare maxime,masinile carmei trebuie sa se opreasca automat;sa poam fi pomite din mai rnulte locuri de pe nava, pentm a se mari in acestfel vitalitatea instalatiei;sa lucreze tara zgomot $i sa aiba 0 siguranta mare in exploatare.

Din punct de vedere al modului cum se face actionarea ma$inilor de canna, acestea pot fi:

a) Masini de carma actionate electricActionarea instalatiilor de guvemare cu rnasini electrice este utilizata mai ales in

cazul navelor mici, fluviale, Actionarile electriee pot fi cu motoare electrice de curentcontinuusau en motoare de curent alternativ. In cazul actionarilor electrice, transmisiilede cornanda sunt tot electrice, lncru care simplifica foarte mult structura instalatiei.Transmisiile de for(a sunt, de obieei, de tipul cu sector dintat. Dezavantajul mare alacestor instalatii este acela ca siguranta in exploatare este destul de mica, orice defectde natura electrica aparut putand pune nava In imposibilitate de rnanevra. Din acestmotiv, la actionare se folosesc intotdeauna cate doua motoare. Cuplarea motoarelor seface de obieei prin intermediul unor cuplaje mecanice diferentiale, fig. 3.24. Acestecuplaje prezinta avantejul ca pot dubla vitezele de bandare ale carmei daca suntpomite ambele motoare in acelasi sens. Motoarele electrice de actionare, indiferent detipul lor, trebuie sa fie reversibile. Pozitiile lirnita ale cannei trebuie sa fie protejateprin doua pereehi de limitatori electrici care, cu (2...3t inainte de atingerea unghiuluimaxim de bandare de catre canna, decupleaza motorul de la sursa de energie.

I

~\~ ~I~

(a) (b)

90'-

Fig. 3.21 Instalatiede guvemarecu C3I111C multiple

------------

a


Fig. 3.22 Ma~ill5de canna de tip servomotorrotativ

Fig. 3.23 Transmisie de forta pentru instalatiade guvemare ell carme multiple

b) Masinl de carma acrionate electrohidraulic

Actionarea electrohidraulica 'a cunoscut 0 mare raspandire ca unnare a avantaje-lor rnari pe care le prezinta: sunt silentioase, permit transmiterea ,unor momente foarte'man (pana la 800 tfm), au sensibilitate mare, intra infunctiune lara pregatiri prealabile, sepreteaza la automatizare, au gabarite ~i greutiili reduse, etc.

I

C~"

oFig. 3.24 Ma~ina de carma electrica

aClionatii prin intermediul euplajelormeeanice diferentiale

Fig. 3.25 Ma~inii de carma electrohidraulicaactionata eu pornpa eu debit constant

1- distribuitor de comanda; 2- distribuitor principal; 3-pompa cu debit constant

Se deosebese doua clase de instalatii:instal alii eu pistoane;instalatii cu servomotoare rotative;

In functie de schema hidraulica de actionare, instalatiile de guvemare pot fi:actionatc cu pornpe cu debit constant, fig. 3.25, fig. 3.26;actionate cu pompe eu debit variabil, fig. 3.27,

Pompa volurnica se cupleaza, prin distribuitorul principal 2, actionat prin distribuitorul decornanda 1, la camerele de lucru ale masinii de carma. Aeestea pot fi fie eilindrihidraulici, fie carnerele unui servomotor circular.

CapiroluJ 3 - Instalatia de guvernare 79--LA

11

Fig. 3.26 Instalatie de guvemare eu pompecu debit constant

Fig. 3.27 Instalatie de guvernarecu pompe eudebit variabil .

Pcntru cornanda distribuitorului principal, se ia presiune de pe refular'ea pompei.lnilial, cand se comanda distribuitorul principal, presiunea in curentul de co rnanda estemica ~i ea va actiona asupra droselului reglabil 4, care mareste presiunea de refulare apompei paua cand distribuitorul principal poate fi actionat. 0 variants care foloseste uncircuit de cornanda separat, alimentat de 0 servopompa 4 pentru comanda distr-ibuitoruluiprincipal 2, este prezentat in figura 3.26. Semnalul de la timona eomancfii bobineleelectromagnetice 5 ale distribuitorului de comanda, care la randul lui, comarida pozitiadistribuitorului principal 2. Cand semnalul de cornanda dispare, distribuitorul de cornandaia pozitia "zero", la felsl distribuitorul principal. In aces! caz, camerele masin ii de carmaraman blocate, pompa Iucrand in circuit inchis pe rezervor.

In varianta de actionare electrohidraulica eu pompa eu debit variabil, debitulpoate lua valori cuprinse intre -Qma.r ~i +Qmax datorita circuitului de corn~ndii careactioneaza asupra elementului de reglare a debitului.( excentricitatea, in cazul unor pompecu pistonase radiale, sau unghiul dintre blocul cilindrilor ~i discul rotitor , in eazulpompelor eu pistonase ax.iale). Elementul C situat pe parghia CE primeste corraanda de latirnona ~i se deplaseaza, prin sistemul surub-piulita in C/ ,.efectuand cursa S_ Odata cupirghia CE, punctul de articulatie dintre parghie si tija de comanda a exc.:::entricitii!iipornpei se va deplasa din D in Di, distant a DDJ fiind proportionala cu valoareaexcentricitatii. Modificarea aeesteia conduce la modificarea debitului pompei (DDJ esternarimea de comandii). Presupunem ca, in acest caz, pompa refuleaza ulei in camera delucru A, rotiudechea In sensul acelor de ceasomic. In acest fel, punctui E de pe bara delegatura se va deplasa in Bi, determinand punctul D/ sa revina In D. In acest caz,excentricitatea pompei se anuleaza.

Transmiterea pararnetrului de intrare (deplasarea punctului C) se: face cuajutorul unar elemente rnecanice, electrornecanice sau hidraulice. In figura 3.28 estereprczentatii 0 transmisie mecanica, iar in figura 3.29, schema de actionar e printr-otransmisie electrornecanica prevazuta eu selsine.

1-------------------------- ....,I

/"T'

80 Instalatii navale de punte ~j--------------------.~~ii;1'#;1

~

~ lr~ LU ';

~Fig. 3.28 Transmisie mecanicii

c

h

b

h

T-~

Fig. 3.29 Transmisie electromecaniciicu selsine Fig. 3.30 Dimensiunile geometrice ale penelor de

carma

3.5 CALCULUL INSTALATIEI DE GUVERNARECalculul instalatiei de guvemare se face respectil.ndu-se urmatoarele etape:

I.Calculul solicitarilor organului activ; ~,2. Calculul transmisiei de forta;3. Calculul masinii de canna;4. Studiul regimurilor functionale,

3.5.1CALCULULSOLICITA..R.ILORORGANULUIACTIV,

Interaqiunea dintre apa ~i organul activ se manifestii prin dezvoltarea unor fortJhidrodinamice care realizeaza guvemarea. tnaintea stabilirii fortelor pe pana carrnei, s~determina aria safranului, care se defineste statistic, In functie de aria suprafetei de deriva.:ii

A=So (6~~ a

}

unde So este aria suprafetei de deriva, iar m este un coeficient stabilit pe cale statistica l~!lifunctie de tipul navei. Se adoptii pozitia ~i forma carmei, definindu-se si anvergurfrelativa A.(alungire relativa).

.;'

Capitolul 3 - Instalatia de guvernare 81

':foI'":l.=~

b(7)

~!'III

pentru carme dreptunghiulare, fig. 3.30, in care h este inii.ltimea penei carmei, iar breprezinta latirnea penei carmei, Pe de alta parte,

1=~«. (8)

pentru carme trapezoidale, fig. 3.30, In care bmed este latimea me die a penei carmel. Cele, . mai avantajoase carme din punet de vedere hidrodinarnic, sunt acelea eu anvergurail relativa mare. Adoptarea unor valori mari pentru I este insa conditionata de amplasarea

fU carmelor In spatiul disponibil de la pupa navei ..' Dupa stabilirea dimensiunilor penei carmel, se alege profilul hidrodinamic al

acesteia. Profilul este caracterizat prin grosimea relativa t, care reprezinta raportul dintregrosimea maxima tmax a profilului ~i coarda profilului b, sau lungimea medie a profiluluibmtJ in cazul ciirmelor trapezoidale. Carmele plate au grosimea constants de-a lungulcorzii, In timp ce carmele profilate au grosimea variabila dupa 0 lege care asigura 0

portanta maxima si 0 rezistenta la inaintare minima. Considerand un profil hidrodinamica~ezat in c~ent, fortele hidrodinamice care actioneaza asupra luise pot reduce la 0

rezultanta P aplicata in centrul de presiune. Aceasta rezultanta se poate descompune

dupa axele 7]O(in componentele p, tangentiala si P" normala. Componenta tangential a

este continuta in planul de simetrie a profilului iar cea normals este perpendiculara pe

acesta. Dupa sisternul de axe xOy, rezultanta P se descompune In portanta Y si In

rezislenla de profil X. lntre aceste proiectii exista relatiile:

II.ill

P; = Ycosa+Xsina (9)

(to)PI = Y sin a - X cos a

Rezultanta fortelor hidrodinamice, P, cu care se calculeaza momentul incovoietor alarborelui carmei se obtine din insurnarea proiectiilor de pe cele doua sisteme de axe:

P=Jp~+p;=~p;,+pi (ll)

Obiectul calculului hidraulic este acela al determinarii fortei normale prin componentelesale precum si a momentului fata de axul carmei. Astfel:

x = ex ~v~ Ac(12)

P 2Y = Cy2VcAc(13)

'::,

'::!"

rIIii

l;t:J~

!~i:1.1

82 Instalati inavale de punte

N

x

Fig. 3.31 Schema fortelor care acjioneaza pe pana carmel

Pn = Y cos a + X sin a = C, f v~Ac (14)

M = CIn 1v~ Ac bmed

unde vceste viteza curentului de intrare a apei In pana carmei, Ac reprezinta aria de calcula safrarului carmei, iar a este unghiuJ de bandare a carmel. Cx>CY' COo C; sunt coeficien-tii hidrodinamici ai profilului, unde:

(15)

c, = Cy cosa+Cysina (16)

Cceficientii hidrodinamici ai profilului se dau fie sub forma tabelara, fie sub formagrafica, ca functii de tipul profilului, unghiul de bandare ~i de anvergura relative.(tabelull, fig. 3.32). Ei se determine. experimental, prin incercari pe modele in bazinulde probe. Coeficientii au 0 anumita valoare pentru mars inainte ~i alta valoare pentrumars inapoi, Cand la nave. exista carma semisuspendata, la giratie participa, pe ]anga .carrna propriu-zisa prin aria safranului Alo ~i etamboul carmel 'prin aria A), fig. 3.33. I'Asa eum se poate observa din sectiunile facute prin pana carmei, carmele de tip Isemisuspendat sunt asemanatoare celor eu voleti, Luerul acesta explica eficaeitatea lor :hidrodinarnica superioara eelor de tip suspendat, Facand suma de momenle in report I:

cu bordul de atae al carmei egala cu zero, se obtine valoarea eotei punctului deaplicatie al rezultantei fortelor exterioare pe pana carmel:

.t

M=ePrMai departe, se poate calcula mornentul fala de axul carmei:

(17)

Ma = M - Pnd (18)

unde d este distanta de la bordul de atae al carmei la axul ei, considerat mai departe camoment de caJcul pentru rnasina de carma. Calculul masinii de canna se face atat la marsinainte cat $i la mars inapoi.

Capitolul3 - lnstalatia de guvemare

ell It;, c.

83

I /_1

L~II [1-111 . d

~~

Fig. 3.32 Coeficieutii hidrodinamiei ai carmei Fig. 3.33 Carma semisuspendata

Cele prezentate mai sus sunt valabile in cazul cand organul activ este o pena de,<carmaclasica. In cazul In care instal alia de guvernare este dotata eu carme cu voleti~atunci mersul de ealcul este in general acelasi eu acela de la carmele clasice, numai cii'~alorile coeficientilor hidrodinamici C.r, C)'>Cm Cm, date fie grafic, fie tabelar, sunt functie{$! de unghiul fJ dintre de axa penei carmei ~i axa voletului, fig. -3.34. !

(19)

In cazul In care organul aetiv al instalatiei de guvernare este 0 duz~ (ajutaj orientabil),determinarea fortelor ~i momentelor introduse de mediu asupra organului activ se face.dupa cum urmeaza, Considerand 0 duzii eu stabilizator ea in figura 3.35, se pot defini; in·functie de diametrele de intrare, de iesire, respeetiv eel ln lumina, coeficientii de eVBzare.ClJ ~iCt2:

_ DJ(20)ai : Dd

_ D)(21)a)--

Dd

Apoi, iungimea relativa a duzei este data de raportul dintre lungimea duzei s i diarnetntlde mijloc (in lumina):

in mod similar se definestelungimea duzei:

- Ild=-dDd

grosimea relative, ca raport dintre grosimea maxima ~i

(22)

- (lIIa.t't=--

i,(23)

l~-,». c _ ---.,- _ril

t.I~

,.o~,o".r.~:~ o.B / 11

0.' ~o~"~=~:;tCt::;:t;:/t=:j0"0"0 .• ,,·1 /

0.)0.1, I~'

~.'

0.3 .0) a0.1 .

o , 10 U 20 13 )0 ))

C)'= C)' (a,t,l,.,j3)

C, = C, (a, (,1,.,j3)

em = em (a,t,l,.,j3)

._.. - --. - ....- iiF -~•..:--------


Tabelul3.1 Coeficientii hidrodinamici pentru profile NA CA cu 1=6

Coef r:fProfil NA(cA

006 008 0012 ,.; 0015 0018-2 -0,13 -0,15 - - -0,130 ° 0 0 - ° °4 0,32 0,32 0,3 0,3 0,38 061 0,61 0,61 0,61 0,6112 0,8 0,91 0,91 0,91 .089

Cy 16 0,89 1,20 1,20 1,19 1,1420 0,85 1,04 [,43 1,40 1,4224 0,83 0,90 1,12 1,20 13.0

."0,82 . 0,81 0,90 0,90 0,9530

,-. rnax 1,28 la 1,52 la 1,531a 1,5 Ja 22,5°18° 22,2° 22,5"

-2 -0,03 -0,04 - - -0 ° ° ° ° 04 0,08 0,08 '0,075 0,075 0,0758 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

"12 0,20 0,225 0,225 0,225 0,22 : ~.

Cm 16 0,30 0,30 0,30 0,30 0,8520 0,27 0,33 0,36 0,36 0,3624 0,26 0,345 0,36 0,36 . 0,375

, 30 0,245 0,341 0,335 0,335 0,34max 0,42 la 0,38 la 0,38 1a 0,3751a

18° 22,2° 22,2° 22,2°-4 - - 0,018 0,018 - v,

-2 0,005 0,010 0.012 0,015 O,DlS

° 0,008 0,008 0,010 0,010 0,0154 0,017 0,017 0,018 0,019 0,018

C 8 0,039 0,032 0,037 0,037 0,03612 0,150 0,060 0,059 0,059 0,06016 0,260 0,098 0,098 0,098 0,09820 0,320 0,270 0,140 0,140 0,14124 0,395 0,390 0,320 0,279 0,24028 0,400 0,380 0,400

Pentru duzele caracterizate de acesti pararnetri adimensionali, s-au trasat in unna ,~incercarilor In bazine hidrodinamiee, grafice care dau dependents coeficientilorhidrodinamiei de acesti parametri:

).~I)

Capitolul 3 - Instalatia de guvemare

Cy = CyOd,{,al.a2,a,a)

Cx = Cx{/d,{,aj,az,a,a)

Cm = Cm(/d,t,aj,az,a,a)

unde a este eoefieientul de incarcare a duzei:

(24)

a = T ---IT.Tf D~il TfP I'z D~-4-TP

in care T reprezinta impingerea Ja elice, iar v este viteza navei.

(25)

.;pFig. 3.34 Canna eu valet

" ~ '\ . 'j i :j I '· ..·..-1',I .. :'

.-,~, .._l ::D D H-.!r ·~1~

I d i!.._ ~)I.J:I• - J \ "

I 1 II'I' 'Il } !I\ '.1 II

a

t,(a) simpla (b) eu stabilizator

Fig. 3.35 Instalatie de guvemare eu eIicein duza

Coeficienti] hidrodinamici servesc la calculul fortelor si momentului pe duza,c~ relatii de tipuI celor prezentate la carrne (ecuatiile 12.. .16). Se observa ca, incazulaJutajelor orientabile, coeficientii hidrodinamici, de fortele pe duza, depind nu nurnaide parametrii geometrici ai duzei, ci si de incarcarea propulsorului deoarece duza,rotindu-se, schirnba directia curentuJui dat de elice si cu cat viteza jetului dat de eliceeste mai mare, creste coeficientul de incarcare ;'an, deci cresc fortele pe duza. Pentru arnari unghiul de inclinare a jetului dat de elice, la iesirea din duza se rnonteaza

85

r"),III:l.

,.Iit:

:1

II


stabilizatori. In cazul In care exista stabilizator, dupa efeetuarca calculului duzeisimple se introduce ~i efectul stabilizatorului. Pentru aceasta, se determina la inceputunghiul de atae al stabilizatorului in raport eu curentul de lichid. Acest unghi esterecomandat sub forma analities in literatura de specialitate, in functie de unghiul derotire al duzei, il, si de coefieientul de incarcare al elicei "a".

as =a.(a;a)

Cunosciind valoarea unghiului de atac al stabilizatorului.se determinecoeficientii hidrodinamici ai acestuia; Cu. Cys. Cn", considerandu-se stabilizatorul drept 0

carma dreptunghiularii dispusa in curentul care iese din elice. Stabilizatorul realizeaza, Inraport cu axul de rotatie, un moment:

Ms=p',(e+m)

La calculul fortelor pe stabilizator, trebuie considerate viteza In jet dupa elice:

vj = v..}'l'+;

3.5.2 CALCULUL TRANSMISIILOR DE FORTA

Transmisiile de forta se calculeaza Ja solicitarile maxime introduse de mediulexterior asupra organului activo Aceste solicitari maxime pot apiirea la mars inapoi, inregimul de manevra, sau la navigatia prin gheatii. Reprezentarea regimurilor de lucrupericuloase pentru instalatiile de guvemare in forme analitice este mai greu de realizatdatorita faptului cll organul activ este supus unor forte aleatoare generate de curenti,valuri, gheata, etc., In general, greu de prevazut. Din aceasta cauza, transmisia de forta sedimensioneaza dupa prescriptiile societatilor de clasificare, ce au stabilit pentru calculul -de rezistentii coeficienti de siguranla care tin seama de solicitarile la oboseala ~iposibilitatea supraincarcarii carmelor falii de fortele hidrodinamice stationare care Iesolicita atat' pe ele cat si transrnisiile de fOrla. In acest caz, elementele constructive aleinstalapei se vor adopta cel putin la valorile indicate de societatile de clasiticare.

3.5.3 CALCULUL MA~INILOR DE CARMA

Calculul se face diferentiat, in functie de tipul de rnasina de carma folosita ininstalatie, Ca date de intrare se considera: .

curba de variatie a momentului ealculat in raport eu axul carmel, functie deunghiul de bandare M.=Mia);unghiul maxim de bandare a carmei, Acest unghi este prescris de registrelenavale, de regula la valoarea:

a"."=±32°,,.±35°

timpul corespunziitor rotirii carmel de la unghiul -am•• la +0; uax-

(26)

(27)

(28)

(29)

Capitolul3 - lnstalatia de guvemare 87

Se poate apoi calcula 0 vilezii unghiulara conventionala (echivalenta) la axul carmel:

(t) = -1I- 2 amaxa 180 r

Cu aceasta viteza unghiulara se fac calculele cinernatice, determinsndo-sesiunreport de transmitere echivalent:

(30)

nmi,=-no

(31)

n = 30 (t) .a 7f a (32)

unde n., este turatia motorului de antrenare. Avand momentul maxim din pana carmel, se.poatedetermina momentulla axul motorului:

M = Mamaxm ie n; (33)

cu care, mai departe, se poate calcula puterea motorului de antrenare:

Mamax {t)a

Pm = M m {J)nJ= Pmaxn; (34)

unde 7]treste randamentul total al transmisiei.

Pm 1M ••.

Fig. 3.36 Diagrama de variatie a momentului hidrodinamic cu unghiul de banda.re

Analizand diagrama de variatie a momentului hidrodinamic cu unghiul de baridare, fig.3.36, se poate observa cii momentul este maxim la un anumit unghi de band are. Decimasina carmei este j'ncarcati\ la momentul maxim numai pentru 0 perioada scurfa de timp~i a 0 dimensiona la aeest moment, inseamna 0 supradimensionare a motorului deantrenare. Din aceasta cauza, se va adopta un moment nominal:

-•. ~.·=!C'.:..: ..• 1iTl!if2I!!L.

~Ii

...-- ....

88 Instalatii navale de punte ;1ji1~

(35) itMamaxAI nom = -..1.-

un de /l. = 1,5 ...2 este un cceficient de supraincarcare. La fel, atunci cand se alege motorulelectric de antrenare, puterea nominala a acestuia va fi tot 0 fractiune din puterea Pm 'determinata anterior prin calcul, ecuatia (34):

PmP"=-:l (36) ,\11.

Deoarece servornotoarele electrohidraulice sunt eel mai des intalnite la bordul~;navelor, in cele ce urmeaza, se va prezenta calculul de dimensionare nurnai pentru aceste .~I;tipuri de masini. Calculul servomotoarelor hidraulice se face pentru fiecare tip constructiv iilin parte $i are drept scop deterrninarea parametrilor actionarii hidraulice. (~,

3.5.3.1 CALCULUL SERVOMOTORULUI CU CILINDRI

Urmareste stabilirea diametrului pistoanelor cilindrilor hidraulici, a curselor lor ~i~,a debitului pompei, atunci cand presiunea de lucru se presupune cun~sc';lta. Consideramjcazul general al unei instalatii cu doua pistoane, care actioneaza echeaprintr-o articulatie]cu culisa, fig. 3.37. •.

, METODA ANALITICA .'3\1\1

Pentru detenninarea dimensiunilor principale ale rnasinii din schema consideratiiiIn figura 3.37, se observe ca momentul la axul carmei M; introduce in sistem reac!iunilej'

ce actioneaza in piatra de culisa: reactiunea patinelor N, forta de frecare de alunecare al- -: ,1

patinelor pN , forta tangentiala F, forta de frecare de alunecare a pietrei de culisii \~lad~

eche 112F, forta din piston Tp , forta de frecare de alunecare In articulatie a pietrei d~,~

culisa 1. 114F, Presupunem ca la unghiul maxim de bandare distanta dintre axul dlrmeiH ~

si axa cilindrilor este m, iar raza instantanee a echei R.in aceste conditii, modulul fortei F ce se·transrniteprin eche este data de relatia}

F=Ma =M cosamaxRam (371

unr~J? cos a max = m. Distants m se poate adopta la valoarea

m=(1,S,.3)da=kda (3&'

In cele ce urrneaza, se pune problema determinarii diametrului pistonului servomotorulJ~Pentru aceasta se scriu ecuatiile de echilibru ale proiectiilor fortelor enumerate mai sll~'pc sistemul de axe xPl': '

~ SF'· ---- ..tU

Capitolul 3 - lnstalatia de guvemare 89

(Ox) T p - /11 N - 113 T p - /12 Fsinamax - ~ /14 Fsinam•x - F cos am•x = 0 (39)

(Oy) N + /12 F cas am•x +1. /14 F cos am., - F sin am., =0H

(40)

8J x

In

Fig. 3.37 Masina de canna eu doua pistoane care actioneaza echea printr-o articulatie cu culisa

Se rezolva ecuatia (40) In raport cu N care se introduce In ecuatia (39):

Tp - /11 F sin am., +.i /11 f14 F cos am•x + /11112 F cos am•x -7r

(41)- 113T p - /12 F sin am•x _.i /14 F sin amax - F cos amax = 0

H

Din ecuatia (4 J) se seoate mai departe expresia fortei din piston, Tp:

T' F f( 4).p = --l /11 + 112 + - 114 sm amax +1-/13 r

+ (I - /11 . f12 -;. /11 . /14) cas amax ]

Tinand cant de faptul ca:

(42)

T = H D2P -4 P (43)1 ~,

~~

introducand pe Tp dat de relatia (43) In ecuatia (42), se poate obtine diametrul pistonului, servomotolUlui hidraulic cu cilindri, Ecuatia (43) este valabila pentru cilindrii cu simpla

aCllune. Daca instalatia este prevazuta eu cilindri cu dubla actiune, atunci expresia forteidlOpiston va fi:

.~.\t.~

J

,~~~~~u' ~.,'I;1Il:;

:i"

'I" II!"~,~

'~'i\1"'1

:,1'li"

,,\\,lW.'

90 Instalatii navale de punte Capitoiul3 - Instalatia de guvemare 91

(N) @Ilp •••1(

900

(a)

Ii

a.IF!

(b) amlLC

. [reD1 1(( Dl - d1

)] 1(D2.[ d2J nD2 [ d2]T = _P + P p=-p 2-- p=-_P 1-- Pp 4 4 4 D2 2 2D2

p p(43')

Fig. 3.38 Schema de calcul prin metoda grafica

METODAGRAFICA

Potrivit metodei grafice, sistemul se considers initial ideal, deci tara freceri, Seconsidera a fortii din pi~n.: unitara tp= 1. Cunoscand directia si marimea pentru Ip precum

~idirectiile vectorilor J, n se poate determina, grafic, marimea lor, fig. 3.38 (a). Mai.departe, se poate calcula momentul teoretic M generat in axul carmei 'de forta de presiuneunitara:

'.!Jrr,o = jR

dar,

tpf = cas amex

deci:

R~o = cas a rnax

(50)

1(51)cas ama•

lntroducand in relatia (52) pe R dat de relatia (45), se obtine:

(52)

mI!JI[, = - -2---• cas am•x

(53)

Acest moment creste eu cresterea lui a, fig. 3.38 (b). Momentul real (care line cant si deexistenta frecarilor) se determine eu relatia:

~=~q ~unde q este randamentul rnecanic al rnasinii de carma. Avand in vedere ~i freearile, sedefinesc unghiurile:

Sepresupune in eontinuare instalatia echipata eu cilindri eu simpla actiune.

Dp =r'!-~~[(~~-I-+--~-2-+--;--~-4~)-S-in-a-m-a-x-+~(-I---~-1-~~2--~;--~-1-~-4~)-C-OS-a--m-ax~]

Uzual, pentru coeficientii de frecare se iau valorile,uI=O,08; ~2=O,2; ,i1)=0,05 si j/i=O,09.Dupa calculul ~iadoptarea diarnetrului pistonului se determina:

lungimea echei:

(44)

mRo = CDS a;;;;u' (45)

unde m = (l,5 ... 3)da in care da este diametrul capului axului carmel.cursa unei perechi de pistoane care lucreaza simultan:

Sp = 2R sin amax

viteza medie a pistoanelor:

_ Sp _ 2R sin amaxv ---

In r r

(46)

(47)

i~timpul bandarii ciirmei de la un bord la alrul, pompa va trebui sa aspire si sa refulezevolumul dislocat de pistoane:

7dJ2V = Sp .T pentru 0 pereche de pistoane,

rd)2V = S p • -f z p pentru z p pistoane

(48)

in aceste conditii, debitul pompei va fi:

2Q = _v_ = Sp Z P 7r D p =

p r TJvi 41' qvi

_ 2R sin amax Z p 7r D~ = 2mtanamax Z p 1l D~- .41'TJvi 4r17vi

(49)

unde 1Jvi este randamentul volumic al instalatiei, Avand debitul ~ipresiunea pe caretrebuie sa Ie asigure instalatia, se poate alege pompa din catalog.

~ --------- ~-- --.


\Ot = arctan zq4\02 = arctan(,u2 + - fi4)7[

\01 = arctanr.,

Pe baza acestora, se po ate eonstrui poligonul fortelor, fig. 3.39. In aceste conditii:

I m rn CDS \OJ~a= jR CDS \Ot = eos \01 => 0rf,.a=---:2:----'--'-

cos amax eosamax cos amax

Cunoscand momentele M; '(a) si M,.,( a) se poate calcula marirnea fortei din piston:

-',

;.1

Fig. 3.39 Poligonulfortelor

MaM'a=-1)

tr

u';T p = '1:m.

ra

<7}

unde 77" reprezinta randamentul transmisiei mecanice de Iacanna la mecanismul acesteia. Dupa determinarea acesteiforte, mai departe. ca1culul rnasinii se face exact ca lametoda analiticaprezentata mai sus. •

In cele ee 'urrneaza se va prezenta mersul de calculpentru 0 instalatie de guvemare eu doi cilindri, fig. 3.40.Se adopta biela AS separat, considerata Intr-o pozitieoareeare si se reprezinta grafic eehilibrul ei, presupu-nandu-se forta din piston unitara, fig. 3.41. Unghiul If/

facut de biela eu axa cilindrilor este variabil. El se alege

astfeJ meat la bandarea carrnei eu unghiul maxi~"amax'

puncteJe A si B, respeetiv C si D, sa fie eoJiniare (bielele sase situeze in prelungirea tijelor pistoanelor). In acest caz:

tp=/B (58)

(55)

(56)

(57)

Forta fa, determinate pe cale grafica, actioneaza pe directia bielei AB. Ea se

descompune in doua componente j 8n si j 8, dispuse radial, respeeliv tangential. Se

considera apoi partea de jos a mecanismului. In punctul D apare 0 forta fD = tpk, fig.

3.42, unde k este un coeficient ce line cent de alia a ocupata de tija pistonului:

k=I-E-A (59)

unde a este aria tijei pistonului, iar A este aria pistonului. Procedand ca mai Inainte, se

gasesc componente1e / o, ~i f Dn·

--------- -_ ..-

Capitolul 3 -Instalatia de guvcrnare 93~•~

~i

.J1· ,

1

Se scrie, apoi, momentul generat In axul carmei de f0I1a de presiune uni tara (p

si de forta Ipk pentru canna rotita eu a"".,:

~ = OB( I;+ / D,) (60)

Cu acest moment ~i eu rnomentul maxim M dat de canna, se poate determina apoi [011ade presiune ce actioneaza pe capul pistonului:

MTp = l!J[a'17 (61)

f•:'1~•IIII..··~~~I

').•.

~

iJI· ,!.'\;

il

un de 77 este randamentul mecanic al rnasinii de carma.

~-~()--:-B)

/7\0in4.f' J Br \

I \

.IiUn:.J - .,rff1r -=I~-

A

fn In,I,

II

/- -- ....7--I[}--£==t~~,~D

Fig. 3.40 Masina de carrna cu doi cilindri

Schema de calcul prezentata poate servi ~i la calculul legaturilor mecanice ale

instalatiei, Astfel, fortele FB si FD permitdimensionarea bolturilor. Forta radiala

FR =FB,,-FDn

solicita capul axului carmei. La acest tip de rnasini de canna, capul axului carmei, dupacum se vede, trebuie sa suporte actiunea unei forte radiale. Din acest motiv, la partea desus a axului carmei este obligatorie rnontarea unui [agar radial.

3.5.3.2 CALCULUL MASINILOR DE CARMA CU SERVOMOTORROTATlV

Dimensionarea se face in ipoteza cii se cunosc:- legea de variatie a momentului cu unghiul de bandare, Ma( a);- timpul r de bandare Bb-Tb;- unghiul maxim de bandare a carmel.

Se scrie ecuatia de eehilibru pentru momente in raport eu axul carmei,presupunand cii intr-o camera exists presiunea p. In aceste conditii pe paletii mobili aparfortelc: .

F=pBH (62)

,~i.

"",f,


unde Beste la\imea paletului, fig. 3.43 (b), iar H reprezinta inillrimea lui. Admitand cadiametrul statorului la baza paletilor cste D2 $i ell diametrul rotorului, exprirnat deasemenea la baza paletilor este DI, se poate serie cil:

B= D2 - DI-2-c

ip=l

Fig. 3.41 Schemade ealcul al fortelor din biela AB

~

Fig. 3.42 Schemade calcul al fortelor din biela CD

H

(a) ~ (b)Fig. 3.43 Servomotorrotativ

Introducand pe B dat de relatia (63) in relatia (62) se obtine:

F- H Dz -D,=p -2-

Momentul tearetie pe care masina de carma il .poate realiza, in ipoteza in care seneglijeaza frecarile este:

M,=F·z· R",

unde z este numarul de paleti ai rotorului, iar Rm reprezinta raza medie la care se aplicarezultanta F a fortelor de presiune

- = R, + R2 = D2 + D, (66)Rill 2 4

(63)

(64)

(65)

Capitolul 3 - Instalatia de guvemare 9S

Introducand in expresia momentului teoretic (65), expresia fortei F, data de relatia (64) ~iexpresia razei medii, data de (66), se obtine:

zpHDi -Dt8

M(=pHD2 -D, D2 +D,2 Z --4-' (67)

Dacilse seoate fortat in factor comun Di /8 ~ise noteaza eu If! raportul dintre iniillimea Ha paletului ~idiametrul D, al statorului, se obtine:

D) ( D2)M, =zP'IIT 1- D~ (68)

Se adopta apoi diametrul D/ in functie de valoarea diametrului capatului axului cannel d.:

D/=kda (69)

unde k este un coeficient eu valoarea minima presorisa de registru,stabilit din conditiarealizarii unei imbinari eu pan a a axului carmei cu rotorul servomotorului, capabila satransmita momentul. Se adopta apoi raportul If! la valori euprinse intre 0,5.. .3 (Ifdetermina sveltetea motorului) ~i se adopta presiunea p. Tinand eont de faptul ea Intremomentul real ~i eel teoretic exista relatia:

M, =M, n: (70)

unde 7]•• =0,85 ...0,9 este randamentul mecanic al masinii de canna. Pe baza ecuatiilor(68), (69) si (70) se poate serie ea:

. Di ( k2dJ)M r = zp If! -8- I - Di = M a rnax (71)

Bcuatia (71) este una de gradul al treilea in D2 ~ireprezinta relatia de dimensionare a ser-vomotoarelor rotative, In conditiile cunoasterii presiunii p. Presiunea din interiorul ca-merelor de lucru ale servomotorului rotativ este diferita de la 0 masina la alta, fiind func-lie de generatia de fabricatie din care acestea fae parte, tabelul 3.2. Obisnuit, la rnasinilede dirma, nurnarul Z al paletilor rotorului (deci numarul carnerelor de lucru) este trei.

Tabelul3.2

Generatia Presiunea de lueru [bar]

l-a 25a II-a 40a III-a 60a IV-a 90

Momentul Ma max se determinii pe baza calculului hidrodinamic al cBnnei efectuatpentru mars inainte ~i inapoi. Deoarece servomotoarele rotative sunt masini cu cilindree


mare, pentru actionarea lor se folosesc eu sueees pompe eu surub, caracterizate prindebite mari. Alegerea pompei se face adoptand presiunea p si calculiind debituI:

vQ, = -=zAvmr

unde A este suprafata unui palet:

D2 - DI H= B. HA = 2iar Vm reprezintii. viteza medie a rotorului:

VI/J = wRm

Aviind In vedere relatiile (73) ~i(74), expresia debitului devine:

Q = z D2 - DI Hco R = z D2 - Dt Hca D2 + DI( 2 m 2 4

In ecuatia (75) viteza unghiulara w este exprimata prin:

7T 2amaxw=T80 t

Cu .aceste observatii, se gaseste expresia debitului teoretic:

Q = Dl - Dr H .s: 2amax, Z 8 180 t

Pe baza debitului teoretic, se poate deterrnina si debitul real al pompei:

Q,= Q,1'Jv

unde IJv este randamentul volurnic.

3.6 SISTEMELE HIDROST ATICE DE ACTIONARE AINSTALATIILOR DE GUVERNARE

Comanda instalatiilor de guvemare trebuie sa satisfaca cerintele irnpuse deasigurarea unei fiabilitati ridicate, precum si de realizarea unor miscari ale carmelor, caresa se incadreze in parametrii cinematici si in precizia irnpusa de registrele de clasificatie,Asa cum s-a aratat la paragraful 3.2, pentru comanda se pat utiJiza scheme fie in circuitinchis, fie In circuit deschis.

(72)

(73)

icl(74) .~

.~,

1(75) ,i

:~l

ti

f!':Ii

rJ6)

(77)

.:;..:.

(78)

Capitalul3 - Instalatia de guvemare 97

-r-c--~~-" I I"1--'~1'T'- /'A.-.

I po, ,L_ ,'r

IIIII

Fig. 3.44 Schema de actionare cu pornpa cu debit constant

.~

$q.

l!l'1.n,t.:~'

"l!.f

Fig. 3.45 Schema de actionare eu pornpa cu debit variabil

Scheme\e de actionare pat utiliza pompe eu debit variabil, fig. 3.45 sau ell debitconstant, fig. 3.44 si 3'.46. Presupunem schema hidraulica de actionare en pampe eu debitconstant a unui servomotor circular SC, ce contine doua distribuitoare: unul principal, DPsi celalalt de cornanda, DC, fig. 3.44. Pompa PP, aspira uleiul din tancul T si 11refuleaziiprin distribuitorul principal; actioriat prin intermedin I distribuitorului de cornanda, careeste actionat de la timona printr-un circuit electric de urmarire. Uleiul eircuitului decomanda a distribuitoruluiprincipal este preluat din instalatie, droselul D realizand 0

cadere de presiune necesara actionarii. 0 varianta de alirnentare a distribuitorului este

'.{·~1':.';r

JI.~{~~

j

i'iflit!li!i

~il,i.IIl

~::.i J

~;'~:RI~.r.,t~:IJit;.ff.1ff'"i~:'illL-~~iHIii}


reprezentats in figura eu Iinie intrerupta, eu circuit de comanda separat, in acest caz,droselul D poate lipsi, .

Supapele de siguranta deblocabile SSD asigura blocarea carmei intr-o anum itapozitie, retinand uleiul in masina, deci 9i pozipacarmelor, atunci cand tubulaturainstalatiei hidraulice se defecteaza pierzandu-se etanseitatea. Daca se analizeaza variajiadebitului pompei eu debit constant in timpul actioniirii:carmei, atunci se observa eli, panala atingerea debitului maxim, instalatia trece printr-un regim tranzitoriu de functionare,corespunzator actionarii distribuitorului principal, care dureazii LIt, secunde, timp In carese realizeaza cuplarea pompei la servomotorul rotativ prin actionarea distribuitoarelor, Ladecuplare, apare simultan un fenomen tranzitoriu de duratii LIt}. Timpii LIt, si Lit} suntfoarte rnici si de aceea, in perioadele tranzitorii de cuplare ~i decuplare a pompei la ser-vomotor, apar efecte dinamiee care produc socuri in 'iastalatia de guvemare. Reducereaaces tor socuri se realizeaza prin eontrolul vitezelor de deplasare a distribuitoarelorprincipale, astfel incat prin rnarirea lui L1t, ~i &2 sa se reduce solicitarile dinamice.

Fig. 3.46 Schema de actionare eu pompa eu debit constant

In schemele de comanda eu pompe cu debit variabil, organul prin care semodifies debitul este, de obieei, 0 parghie, Pompa se cupleaza pe eircuitul de comandiia instalatiei prin intermediul barelor a, b, c. Atunci cand masina de carma nufunctioneaza, sistemul este tn repaus, parametrul care produce modificarea debituluieste egal cu zero, debitul pompei fiind de asemenea mil. Presupunem ca de la timone-rie se comanda rotirea carmei cu un unghi a intr-un anurne bordo In aceste conditii,miscarea de rotatie a timonei comanda pomirea electromotorului de antrenare a surubuluiI. Rotirea surubului determine deplasarea piulitei din D in D, cu 0 viteza Vj constanta,Spatiul x parcurs de piulitii din D pana In D/ este proportional eu unghiul de rotatie atirnoneisi el determine deplasarca punctului C in C,. In acest fel, pompa incepe sa

Capitolul 3 - lnstalatia de guvemare 99

debiteze, aspirand uleiuI din cilindrul IJ ~i refulandu.l in cilindrul J. In felul acesta,pistoaneIe se deplaseaza spre stanga. Deplasarea pistoanelor se transmite echei,determinand deplasarea punctului A de pe eche in A, si a punctului B de pe bara a In B,.

Marimea segmentului BB, este determinata din conditiile geometrice de anularea comenzii data prin timona, respectiv ace lea de revenire a punctului C, in C. CandsegmentuI CC,=O (deci cand C=C,), pompa inceteaza din nou sa mai debiteze, masina decarma oprindu-se din functionare, Daca se presupune ca deplasarea lui C in C, se faceastfe! ineiit CC,<Cma:x, pompa lucreaza cu debite partiale. Masina de canna sedimensioneaza astfel incal viteza de cornanda VD sa fie egala eu viteza de reactieintrodusa prin punctul B. Daca debitul pompei nu se coreleaza In acest sens, mecanisrnulse blocheaza. Fiicand 0 reprezentare In limp a modului in care pompa lucreaza la comenzirnici ale unghiului de retire, se obtine diagrarna de lucru din figura 3.47. Pe diagrama,eurba OA reprezinta portiunea care ceracterizeaza regimul tranzitoriu de la darea

"comenzii pana la atingerea egalitiitii

eCI = Cm ax

adica pana cand pompa cu debit variabil ajungc sa lucreze la debit maxim. Durata acestuiregim este relativ mare fa!ii de cazul cornenzii 'prin distribuitoare (PPC) asa incatacceleratiile unghiulare ~i deci solieitarile dinarnice sunt mult diminuate. Segmentul ABdin fig. 3.47 defineste portiunea functionaril stabile la care viteza punetului C este egalacu zero ~i pentru care debitul pompei este eel maxim. Curba BC repr ezinta zonaregimului tranzitoriu, care caracterizeaza faza de oprire a masinii de ciirrna, din momentulin care s-a anulat comanda panii cand rnasina se opreste. Faza de oprire este un procesasimptotic in care debitul se anuleaza dupa un timp destul de mare.

Q

Q".JA IBa••",

(/)

acaJ ~~) 0, OJ tit.

Fig. 3.47 Variatia in limp a debitului pompei care lucreaza Ia comenzi mici ale unghiului de retire

Fiecarei faze de fune\ionare Ii corespund diverse unghiuri cu care se rotesternasina de carma, Cand instalatla luereazii Ia unghiuri de bandare rnici, pompa nuatinge debitul maxim ci lucreaza la debite partiale, In mars cand corectarea drurnuluise face prin inclinari ale carmei de 5 pad la 7 grade, pompa nu ajunge sii-:;;i foloseascadebitul maxim. Acest lucru prezinta doua aspecte:

,.1.: ..

m ......,.. ~, f;;"\~'d

100 Instalatii navale de puntc

unul pozitiv, datorat variatiilor line ale debitului pompei, variatii ce evita aparitiasolicitarilor dinamiee in regimurile tranzitorii de cuplare ~i de deeuplare apompei la rnasina de canna, Pentru realizarea timpului t impus de registrele declasificatie, in eazul eu pompelor eu debi te variabile trebuie utilizate agregate eudebite mai mari decat daca s-ar utiliza pompe eu debit constant; lntrucat pe 0

zona irnportanta corespunzatoare unghiurilor a, si a3 instalatia lucreaza la debitepartiale, inferioare celui maxim;unul negativ, datorat unei einematici a instalatiei destu! de complicate.

3.7 CALCULUL INSTALATIILOR DE GUVERNAREACTIVA

Presupunem a nava prevazuta la prova eu 0 instalatie de guvernare activa cujeturi transversale, fig. 3A8, aflata in manevra. Asupra navei actioneaza urmatoarele

forte: Tp - de impingere, data de elice, Fc - care actioneaza pe pana carmel, Fv forta- -

data de vant, Fa - forta din curent si F - forta realizata de propulsorul instalatiei de

guvemare activa. Calculul de dimensionare a instalatiei se face punand conditia ca fortaF realizata sa anuleze efectul fortelor externe, astfel incdt nava sa ramana pe traiectorie.'Pe de alta parte, instalatia de guvemare activii trebuie s~ iitdeplineasca ' condili,{desprinderii de la cheu. In acest caz, se presupu~ nava acostata, fig. 3.49, si ca fortele

mediului actioneaza travers, inspre cheu. Forta F data de propulsorul prova trebuie sa

compenseze forta data de vant F" forta din curent Fa si fortele de inertie ~i sa

desprinda nava de cheu pana la un unghi 'IF (4:5-50)°. De obicei, aceasta conditie seconsiders atunci cand se urmareste dimension area instalatiei de guvernare activa.Calculul implies etapele: i.,

determinarea fortelor care trebuie preluate prin instalatie;calculul fortei care trebuie realizata de propuIsor;calculul propulsorului.

3.7.1 CALCULUL FORTELOR

Calculul fortelor pe care Ie preia instalatia se poate face prin doua metode, unaanalitica, cealalta statistics:

3.7.1.1 METODA ANALITlCA.

Se considera nava sub actiunea fortei date de propulsorul instalatiei de guvernareactiva si sub actiunea fortelor introduse de mediu. Actiunea fortelor exterioare se poate

- -concretiza prin doua rezultante R; si Ra, care se reduc in punctul de origine a sistemului

de axe de eoordonate x()y, fig. 3.50, prin componenteIe lor. Aceste componentc se potca/cu/a pe baza coeficientilor aero- si hidrodinamici, determinati experimental:

CapitoIul 3 - Instalatia de guvernare 101

pv~x, = C.w -2- Ad

pv~fa = c.; -2- Ad

pv~Ma = c.; -2- AdL

pv3Xv = Cxv-2- Av

PVtr, = Cyv TAv

pv3Mv = Cmv -2-AvL

unde Cx", C)"" Cma sunt coeficientii hidrodinamici ai fortelor ~i momentului date de curent,determinati 'in bazine hidrodinamice pe modele duble, simetriee in raport eu linia de plu-tire. Sunt functie de unghiul facut de directia curentului cu planul diametral al navei. C"C)"" Co.. sunt coeficientii aerodinamici ai fortelor ~i momentului date de vant, determinatiin tuncle acrodinamiee pe modele duble, simetrice, ale suprafetei veliee a navei, in raporteu linia de plutire. Acestia sunt functie de unghiul facut de directia vantului cu planuldiametral al navei. Ad este suprafata de deriva a navei, iar A. este suprafata velica.

~iJI

1.1,fI:

i:,(I~i·~i

(79)

~

;;F,

p

v t

~

f"

Ec

Fig. 3.48 Schema forte/or careactioneaza nava cu instalatie de

guvemare activa prova

Fig. 3.49 Schema fortelor care actioueaza navaacostata, prevazuta cu instalatie de guvemare activa

prova

3.7.1.2 METODA STATlSTlCA.

Are la baza analiza unui nurnar mare de nave dotate eu instalatii de guvernare. Pentruaceste nave s-au calculat presiuni conventionale date de forta laterala dezvoltata deinstalatia de guvernare activa, rapcrtata la suprafata de deriva:

Pd = F/ Ad (80a)

.~

rf,,:1:rI~;~.,!~;

I'~r. tT!·'i'~,~

I~J:'

1·\l.:i. \

:;:1~~t

~


~l

Pv=F/Av (80b)

unde A. este aria velica a navei. Valorile presiunilor conventionale p, ~iPd pentru care s-aconstatat 0 buna manevrabilitate sunt date in literature de specialitate pe tipuri de nave,tabelul 3.3.

(81 )

(82)

._-· r

Tabelul3.3

Pe baza datelor statistice se poate calcula forta ce trebuie realizata de instalatia deguvemare aetiva.

Fig. 3.50 Schema decalcul pentru 0 nava sub

actiunea fortei date depropulsorul insialatiei de

guvernare aeliva ~i afortelor introduse de mediu

Fv=p,,'Av Fd=Pd'A"

F = max ( F v' F d)

Cu aceastli forta se face alegerea sau ca\culul instalatiei deguvernare activa.

3.7.2 CALCULUL iMPINGERIIPROPULSORULUI

x Presupunem cii avem 0 instalatie de guvernare activacu 0 elice amplasata intr-un tunel din prova navei, fig. 3.51. infunctionare, elicea genereaza un jet de fluid, care determineaparitia unei forte F ce actioneaza asupra navei. La randulsau, elieea se incarca eu impingerea f diferita de F datoritlisuctiunii din caparul tubului prin care apa intra in tunel.Problema proiectarii instalatiei de guvemare activa consta In adetennina valoarea impingerii f realizate de propulsor, atuncicand se cunoaste F ~i datele de proieetare a propulsorului. Seconsidera un contur C pentru care se scrie teorerna irnpulsului,obtinandu-se pentru F, in conditiile in care se neglijeazafrecarile, expresia:

F= pV]A

unde A reprezi IIta sectiunea de trecere a canalului in care este montala elicea. Cum insa:

Vj = k v,

Capitolul 3 -Instalatia de guvemare 103

uncle k este un coeficient ce line cont de pierderile prin frecare in jet, se poate sene:

F= pk2v; A

relatie din care se scoate viteza V, de circulatie a apei prin tunel:

(83)

v =(;A)' (84)

Considerlim, apoi, patru planuri de referinta, situate In diferite zone ale curentulu;de lichid, intre care vom serie ecuatia lui Bernoulli. pentru un fir de fluid, sub forma:

- intre 0 si I

{J112 2Po = PI +_S +/' p1122 ':>1-2- (85)

2in eare4."1 PV2 = MI' reprezinta pierderile hidraulice in tunel de la intrare palla In dreptul

2elicei.r-- ----- -----l

~I~F II 1I ~ ~ _ '1" 1 2 2' 2_3 II III

II~I II I 2 I 1Id ~il 31~ .J B

Fig. 3.51 Schema de calcul a Impingerii propulsoruluila 0 instalatie de guvemare activa eu 0 elice amplasata

in tunelul din p:ova navei

Distributia de presiuni pe lungimea canalului are alura eelei prezentate in figura3.52. Caderea de presiune 401 va avea expresia: .

Fig. 3.52 Disrributia de presiuni pelungimea canalului

\12

LlPI = Po - PI = p-L + .dhl2(86)

- intre 2 ~i3:pv2 pl'2

P2 +_$ = P: +_.-' + .d1l2 (87)2 2

in care PJ = p» este presiunea lichidului neperturbat, iar Llhl reprezinta pierderilehidraulice de la discul elicei pana la iesirea din ruuel.

104Instalatii navale de punte

2I - VSJ12=C,2P-

2

In ipoteza cii nu avern pierderi in jet, k:= I si din relatia (82) va rezulta: Yj=vs. Cu aceasta

observatie, ecuatia (87) devine:

JP2 = P2 - PJ = dll2.Caderea totala de presiune din discul elicei este:

Ap = Jp, + Jp2

sau, [inand seama ca 40) =Po- p, si 402= Pr Ph se obtine pe de 0 parte:

L1p = Po - P, + P2 - Po = P2 - p,si pe de alta parte:

pv; pv; pv;Jp=-+Jh, +Llh2=-+-((, +(2)2 2 2

;In final, sepoate determina valoarea impingerii la elice:

2T=AL1p= PVs (1+(, +(2)A

2

in care A este aria discului elicei, iar Dp reprezinta caderea totala de presiune pe disculelicei. In ipoteza inexistentei pierderiior In jetui de fluid (vs=Vj, k=l) se definestecoeficientut:

jJ=~= pAy; = __ 2T pAv;(l+(, +(2) 1+(, +(2

Daca nu se neglijeaza frecarile In jet, k ;t I , iar coeficientul jJ are valoarea:

jJ = 2k2k2 +(, +(2

in cazul in care se neglijeaza si pierderile dill tunel, Z)=Z2=0, atunci:

fJ=F =2T

ceea ce inseamna di forta care se exercita asupra navei si care genereaza guvernarea esteegala cu dublulimpingerii elicei. Acest fapt se explica prin efeetul de suctiune, care aparedatorita scaderii presiunii pe bordaj in zona intrarii apei in tunel, ca urrnare a cresteriivitezelor. Sectiunea de intrare in tub poate fi asimilata cu 0 sursa negativa, spatiala, caregenereaza cresteri ale vitezelor de-a lungul peretelui si scaderea presiunii. Asta provoacao forta suplirnentara - de suctiune - care are acclasi sens eu irnpingerea Ta elicei. Tn cazul

(88)

(89)

(90)

(91)

(~2,)

(93),~

(94)

(95)

Capitolul 3 - Instalatia de guvemare \05

ideal (k = I, (I = 1,2 = 0, fJ = 2) forta de suctiune este egala cu impingerea elieei astfe!indit forta care se transmite corpului este F = 2T.

In conditiile reale ale curgerii jetului de fluid prin tunel, cand nu se mai negli-jeaza pierderile locale, coeficientul jJ seade sub valoarea 2, valoarea lui depinzand deconfiguratia tunelului. Pentru tunele drepte, de lungime mica si avand pierderi numaiin gratarele de protectie de la capetele tubului, coeficientul f3 poate atinge valorile1,5... 1,6. Daca instalatia de guvernare activa are tubul cu coturi, astfel incat Si=(2=0,5, fig. 3.53, atunci jJ=1 ~i elicea se incarca cu 0 forta egala cu forta transrnisacorpului, 0 parte din impingere consumandu-se pentru invingerea pierderilorhidraulice sup limen tare induse de forma canalului. Reeapituliimj,suscl'Isi\lllea,et'l-pelorealculului instalatiei de guvemare activa este urmatoarea:

deterrninarea fortei F necesare operatiei de guvernare, pe baza fortelorintroduse de mediu;

determinarea coeficientului jJ, analizand forma constructiva a canaluluiprincare circula apa;

deterrninarea vitezei de circulatie a jetului de fluid in discul elicei.

.j-' •

Fig. 3.53 Geometria transversals a canaluluiinstalatiei de guvemare activa

Fig. 3.54 Arnplasarea canalului instalatie ideguvernare activa

Ultima etapa este aceea a calculului propulsorului ce trebuie sa realizezeimpingerea T ~i viteza v, pentru jet (calculate anterior). Calculul se poate fate pe )azadiagramelor de elice. Daca, de pilda, se folosesc diagrame K,J, fig. 3.55, pentru ddl~ireacoeficientului impingerii Kr ~i a avansului relativ, trehuie adoptat diarnetrulpropulsoru-lui, la valoarea maxima adrnisa de conditiile de amplasare a tubului pecorpulriavei, fig.3.54. Cu cat diametrul propulsorului este rnai mare, cu atiita randamentul ip:stHati~ieslemai. bun. Pe de alta parte Insa, alegerea unui diametru mare este condiiionata deasigurarea unei cote minirne, h, intre partea de sus a canalului ~i linia de plutire, dinconditia de evitare a cavitatiei de suprafata (aspirarea aerului din exterior). Rezultii:

coeficientul irnpingeriiT

KT =-2-4 (96)pn D

- avansul relativ

J=~nD

(97)

)~

Sisteme de bord si punte

Documents

Transcript of Sisteme de bord si punte