Download - Tehnologia si constructia navei

Transcript
Page 1: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei

Alegerea dimensiunilor principale şi a coeficienţilor de fineţe.Alegerea dimensiunilor principale şi a coeficienţilor de fineţe.Verificarea stabilităţii iniţiale şi a deplasamentuluiVerificarea stabilităţii iniţiale şi a deplasamentului

1.1. ALEGEREA DIMENSIUNILOR PRINCIPALE1.1.1. Stabilirea lungimii navei "L"

Lungimea pe plutirea de plină încărcare (LCWL) este distanţa măsurată în P.D. între punctul de intersecţie a CWL cu etrava şi etamboul.

Lungimea între perpendiculare (Lpp) este distanţa măsurată în P.D. între perpendiculara prova şi perpendiculara pupa. În cadrul lucrării se va considera că cele două lungimi coincid, ele fiind notate în continuare cu L = LCWL = Lpp [m] ( vezi FIGURA 1.1.).

Figura 1.1.

Lungimea L se determină în funcţie de DW (indicat în tema de proiect) cu următoarele relaţii:

1. Cargouri lente (CL): (1.1)

2. Cargouri rapide (C.R.): (1.2)

3. Bulk-carriere (B.K.): (1.3)

4. Tancuri petroliere (T.K.): (1.4)

Observaţii : 1. Deadweight-ul DW se ia în [tdw], din tema de proiect.2. Lungimea poate varia în limitele sus-menţionate pentru încadrarea în

gama de viteze (criteriul Froude- notat Fn) şi pentru verificarea deplasamentului.

1

1.…

Page 2: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei3. Se recomandă alegerea lungimii navei L [m] valoare întreagă (fără

zecimale).

1.1.2. Stabilirea lăţimii navei "B"

În general, se foloseşte o singură lăţime a navei şi anume cea de la cuplul maestru “B”. Lăţimea B – este distanţa măsurată la cuplul maestru, pe plutirea de plină încărcare, între punctele de intersecţie ale acesteia cu liniile teoretice ale bordajelor (vezi FIGURA 1.1.). Pentru determinarea lăţimii B, se folosesc relaţiile:

1. C.L. +C.R.: (1.5)2. T.K.: (1.6)

3. B.K.:

(1.7)

Observaţie: 1. În formule, lungimea L se ia în metri.2. Se recomandă alegerea lăţimii B [m] valoare întreagă.

1.1.3. Stabilirea pescajului navei "d"

Pescajul d (notat uneori şi cu T) este distanţa de la planul de bază P.B. la plutirea de plină încărcare C.W.L., măsurată la cuplul maestru (vezi FIGURA 1.1.). Pescajul se determină cu relaţiile:

1. C.L.+C.R.: (1.8)2. T.K.: (1.9)

3. B.K.: (1.10)

Orientativ, raportul B/d trebuie să fie situat în limitele:

1. C.R.+ C.L.: B/d = 2,1 …..2,52. T.K.: B/d = 2,2 …..2,853. B.K.: B/d = 2 …….3

Observaţii:1. Lăţimea B se ia în metri.2. Gama de valori este expresia necesităţii ajustării dimensiunilor pentru verificarea deplasamentului şi a stabilităţii iniţiale.

1.1.4. Stabilirea înălţimii de construcţie "D"

Înălţimea de construcţie D (notată şi cu H) - este distanţa între planul de bază P.B. şi linia punţii în bord, măsurată în planul cuplului maestru (vezi FIGURA 1.1.). Relaţia de definiţie pentru înălţimea de construcţie este:

D = d + F [m], unde (1.11)

d – este pescajul navei, în metri, calculat la 1.1.3. F – este bordul liber, în metri, care se calculează cu următoarea relaţie empirică:

(1.12)

2

Page 3: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei

Bordul liber F - este distanţa, măsurată în planul cuplului maestru, de la linia de plutire la intersecţia punţii cu bordajul sau mai este definit ca diferenţa dintre înălţimea de construcţie şi pescajul navei. El caracterizează rezerva de flotabilitate a navei.

În relaţia de mai sus, lungimea se ia în metri iar rezultatul va fi în mm.Dacă înălţimea de construcţie rezultată din calculul anterior respectă inegalitatea

, atunci lui i se adaugă următoarea corecţie:

(1.13)

în care (1.14)

Deci pentru cazul D > L/15, înălţimea de construcţie devine: D = d + (F + F) [m]

Înălţimea de construcţie D este folosită pentru a determina volumul navei şi bordul liber, fiind din punct de vedere geometric în strânsă legătură cu pescajul d. Înălţimea de construcţie reprezintă şi cea mai ieftină dimensiune a unei nave, privită din punctul de vedere al costului de producţie. Această dimensiune este legată şi de rezistenţa longitudinală a navei, societăţile de clasificare impunând restricţii asupra gamei de valori ale raportului L/D (de exemplu Germanischer Lloyd specifică gama 10 16).

Observaţie: În cazul modificării pescajului (vezi obs.2 punctul 1.1.3.) bordul liber rămâne acelaşi (dacă L = const.).

1.2. ALEGEREA COEFICIENŢILOR DE FINEŢE

Coeficienţii de fineţe reprezintă raportul adimensional al unei arii delimitate de o curbă închisă sau volumul unui corp şi figura geometrică regulată sau poliedrul regulat care-l încadrează. Coeficienţii de fineţe ai unei nave sunt de două feluri: de arie şi de volum.

1.2.1. Stabilirea coeficientului bloc CB

Coeficientul bloc este un coeficient de fineţe volumic şi este definit ca raportul dintre volumul carenei, notat V sau şi volumul paralelipipedului cu laturile L, B, d în care se înscrie carena navei.

Relaţia de definiţie este:

unde (1.15)

V = – volumul carenei, în [m3]L – lungimea navei, în [m]B – lăţimea navei, în [m]d – pescajul navei, în [m]

3

Page 4: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia NaveiCoeficientul bloc depinde de tipul navei şi de viteza acestuia prin intermediul

unui criteriu de similitudine (adimensional) şi anume criteriul Froude ce are expresia:

unde vN – viteza navei, în [m/s] (1.16)

g – acceleraţia gravitaţională, în [m/s2]L – lungimea navei, în [m]

Dacă folosim viteza navei în noduri [Nd], vom avea relaţiile de transformare:

1 Nd = 1852 m/h = 1 Mm/h = 0,5144 m/s şi (1.17)

unde: vN – este viteza navei în [Nd] şi L – este lungimea în [m].

În faza iniţială, coeficientul bloc nu poate fi determinat din relaţia de definiţie, nefiind cunoscut volumul carenei . De aceea pentru determinarea coeficientului bloc se foloseşte Diagrama 1.1. astfel:

Mod de lucru practic pentru determinarea lui :

– Se intră în diagramă cu lungimea navei L calculată la 1.1.1. (ordonata diagramei) pe orizontală până în zona haşurată corespunzătoare tipului de navă din tema de proiect (C.L., C.R., B.K. sau T.K.).– Se alege în zona respectivă un număr Froude (pe curbele parabolice), rezultând apoi pe verticală viteza navei vN.

Observaţii:

1. La determinarea lui Froude şi a vitezei navei vN se poate folosi DIAGRAMA 1.1. şi în felul următor: Se intră cu lungimea L [m] pe orizontală până în zona haşurată corespunzătoare tipului de navă şi apoi se alege o viteză a navei vN (se recomandă număr întreg) urmând ca pe verticala lui vN, la intersecţia cu lungimea, să rezulte numărul Froude.

2. Este posibil ca numărul Froude rezultat să nu fie pe una din curbele parabolice trasate. În acest caz se foloseşte relaţia de definiţie a numărului Froude prezentată mai înainte.

3. Dacă se optează pentru prima variantă de lucru cu diagrama, rezultatul pentru viteza navei se verifică cu relaţia:

unde L [m], vN [Nd] (1.18)

ATENŢIE : Există porţiuni în care zonele proprii diferitelor tipuri de nave se suprapun. Acest lucru exprimă asemănarea de forme proprie gamelor de viteze şi lungimi în porţiunea respectivă, indiferent de tipul de navă.

Cu numărul Froude astfel ales din diagramă se calculează coeficientul bloc cu relaţiile:

1. C.L.: (1.19)2. B.K. ; T.K.: (1.20)

4

Page 5: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei3. C.R.:

(1.21)

Cu coeficientul bloc astfel determinat, volumul carenei va fi:

= CBLBd [m3] (1.22)

1.2.2. Stabilirea coeficientului plutirii de plină încărcare CWP

Coeficientul de plină încărcare este un coeficient de fineţe de arie şi este definit ca fiind raportul dintre aria suprafeţei plutirii şi aria dreptunghiului cu laturile L şi B, în care se înscrie.

Relaţia de definiţie este:

unde (1.23)

SCWL – aria plutirii de plină încărcare, în [m2]L – lungimea navei, în [m]B – lăţimea navei, în [m]

Relaţia de calcul, deoarece nu se cunoaşte SCWL, va fi o relaţie experimentală funcţie de coeficientul bloc ce are următoarea formă:

unde (1.24)

este calculat la punctul 1.2.1.

Astfel rezultă şi aria plutirii de plină încărcare ca fiind: (1.25)

1.2.3. Stabilirea coeficientului prismatic vertical CVP

Coeficientul prismatic vertical CVP este un coeficient de fineţe volumic ce reprezintă raportul dintre volumul carenei şi volumul cilindrului cu aria bazei SCWL, înălţimea d în care se înscrie carena navei.

Relaţia de definiţie este:

unde (1.26)

=V – este volumul carenei, în [m3]SCWL – aria plutirii de plină încărcare, [m2]d – pescajul navei, în [m]

5

Page 6: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia NaveiCa verificare, valoare lui CVP determinată mai sus trebuie să fie identică cu

valoarea obţinută din următoarea relaţie:

unde - calculat la punctul 1.2.1. (1.27)

- calculat la punctul 1.2.2.Valorile uzuale se încadrează în gama: CVP = 0,75 – 0,97, valorile mai scăzute corespunzătoare unor CB şi CWP scăzuţi (nave rapide). Coeficientul prismatic vertical influenţează distribuţia volumului carenei pe înălţime.

1.2.4. Alegerea coeficientului secţiunii maestre CM

Coeficientul secţiunii maestre CM este un coeficient de fineţe de arie ce reprezintă raportul dintre aria suprafeţei imerse ω şi aria dreptunghiului cu laturile B, d în care ea se înscrie.

Relaţia de definiţie este:

unde (1.28)

– aria secţiunii imerse la cuplul maestru, în [m2]B – lăţimea navei, în [m]d – pescajul navei, în [m]

Întrucât la trasarea planului de forme se vor folosi carenele de referinţă ale seriei 60, iar ajustarea deplasamentului se va face prin modificarea porţiunii cilindrice (CM=const.), se va alege în această fază o carenă de referinţă din tabelul 1.1. şi anume carena cu CBi cel mai apropiat de CB calculat la punctul 1.2.1 (de preferat CBi CB).

Tabelul 1.1

Carena I II III IV V

CBi 0.60.65 06350.7 0.6650.75 0.6910.8 0.750.85

CMi 0.977 0.982 0.986 0.990 0.994

Observaţie: Odată aleasă carena de referinţă, CMi rămâne constant indiferent de CB!Deci CM CMi (din tabelul 1.1).

Aria secţiunii imerse se obţine din relaţia de definire a lui CM astfel:

(1.29)

1.2.5. Stabilirea coeficientului cilindric (prismatic longitudinal) CP

Coeficientul cilindric CP este un coeficient de fineţe volumic ce reprezintă raportul dintre volumul carenei şi volumul cilindrului cu aria bazei şi înălţimea L, în care se înscrie carena navei.

6

Page 7: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia NaveiRelaţia de definiţie este:

unde (1.30)

= V – volumul carenei, în [m3]– aria secţiunii imerse la cuplul

maestru, în [m2]L – lungimea navei, în [m]

Ca verificare, valoarea lui CP din relaţia de mai sus trebuie să fie identică cu cea obţinută pe baza relaţiei următoare între coeficienţi:

(1.31)

unde: CB = calculat la punctul 1.2.1 iar CMi = ales la punctul 1.2.4 din tabelul 1.1.

1.3. VERIFICAREA STABILITĂŢII INIŢIALE

Este necesară în această fază pentru a nu modifica ulterior un volum mare de date (desene, plan de forme, etc.) dacă dimensiunile şi coeficienţii de fineţe aleşi iniţial duc la o stabilitate insuficientă. Se foloseşte relaţia:

Figura 1.2.

(1.32)

unde:(h) – înălţime metacentrică iniţială [m];(r) – raza metacentrică, în [m];(zc) – cota centrului de carenă (notat C

sau B), în [m];(zG) – cota centrului de greutate (notat

G), în [m].

În această fază, mărimile sus-menţionate se estimează cu relaţiile empirice următoare:

1.3.1. Raza metacentrică " sau "

Raza metacentrică transversală " sau r" reprezintă distanţa de la centrul de carenă B0 la metacentrul transversal M (vezi figura 1.2).

7

Page 8: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei

[m] (1.33)

[m] (1.34)

[m] (1.35)

unde: CWP - coeficientul plutirii de plină încărcare (vezi punctul 1.2.2)CB - coeficientul bloc (vezi punctul 1.2.1)B – lăţimea navei, în [m]d – pescajul navei, în [m]

Se va alege valoarea minimă obţinută, adică r = min ( r1, r2, r3).

1.3.2. Cota centrului de carenă " sau "

Cota centrului de carenă sau zC reprezintă distanţa măsurată în planul diametral, de la K la centrul de carenă B0 ( vezi figura 1.2). Se calculează cu relaţiile:

[m] (relaţia lui Normand) (1.36)

[m] (relaţia lui Vlasov) (1.37)

[m] (relaţia lui Pozdiunin) (1.38)

[m] (relaţia lui Wobig) (1.39)

unde: CVP = coeficient prismatic vertical (vezi punctul 1.2.3); CB - coeficientul bloc (vezi punctul 1.2.1); CWP - coeficientul plutirii de plină încărcare iar d = pescajul navei [m]. După calculul celor patru valori, se va alege valoarea minimă obţinută: zC = min (zC1, zC2, zC3, zC4).

1.3.3. Cota centrului de greutate " sau "

Cota centrului de greutate reprezintă distanţa, măsurată în planul diametral P.D, de la K la centrul de greutate G (vezi figura 1.2). Relaţia experimentală de determinare a lui este:

(1.40)

unde: D – înălţimea de construcţie [m]; - coeficient cu valorile: = 0,52 0,55 – pentru T.K.; = 0,65 0,72 – pentru C.R.; = 0,60 0,80 – pentru C.L. cu DW 10.000 tdw; = 0,58 0,64 – pentru C.L. cu DW 10.000 tdw; = 0,55 0,59 – pentru B.K;

1.3.4. Calculul înălţimii metacentrice " sau "

8

Page 9: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia NaveiÎnălţimea metacentrică transversală iniţială " " reprezintă distanţa dintre

metacentrul transversal M şi centrul de greutate G:

unde , , sunt calculate anterior la punctele 1.3.11.3.3. Valorile lui (sau h) trebuie să se încadreze în limitele:

h = 1,5 2,5 [m] – pentru T.K.h = 0,8 1,2 [m] – pentru C.L.h = 0,6 1,5 [m] – pentru C.R.h = 1,0 1,5 [m] – pentru B.K.

Observaţii:

1. Sub nici un motiv nu se acceptă o înălţime metacentrică mai mică decât valorile minime din gama de mai sus! Valorile obţinute pot fi mai mari cu cel mult 11.5 m decât limitele superioare ale intervalelor prezentate mai sus.

2. Dacă valorile sunt mai mici decât cele indicate, se măreşte lăţimea (fără însă a modifica pescajul! - vezi şi observaţia 2 de la punctul 1.4.5) şi invers dacă valorile obţinute sunt mai mari decât cele indicate, se micşorează lăţimea fără a modifica pescajul. Ajustările se vor face în limitele gamei de valori indicate la fiecare dimensiune.

3. Dacă modificarea lăţimii duce la ajustări considerabile, se poate alege o carenă cu CBi mai mare (mai plină la plutire, deci una mai mare) şi adoptând un pescaj mai mic (scade dar creşte r şi zC).

1.4. VERIFICAREA DEPLASAMENTULUI

Verificarea deplasamentului este necesară în această fază pentru a vedea dacă dimensiunile principale şi coeficienţii de fineţe aleşi sau calculaţi asigură realizarea deadweight-ului din tema de proiect în limite rezonabile. Deplasamentul masic, notat , reprezintă mărimea greutăţii totale a unei nave şi se măsoară în tone [t], deoarece în practică se obişnuieşte ca mărimea navei să fie exprimată prin intermediul masei. Deplasamentul are următoarele componente:

=DC+DM+DW+D [tone] (1.41)unde: = deplasamentul navei, în [tone]DC = mărimea greutăţii corpului metalic, în [tone]DM = mărimea greutăţii maşinilor şi instalaţiilor, în [tone]DW = deadweight-ul navei, în [tdw]D = rezerva de deplasament, în [tone]

1.4.1. Deplasamentul navei ""

[tone] (1.42)

unde: ρ = 1,025 pentru apă de mare, în [t/m3].

CB = coeficientul bloc, adimensionalL = lungimea navei, în [m]B = lăţimea navei, în [m]d = pescajul navei, în [m]

9

Page 10: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei

1.4.2. Greutatea corpului metalic "DC"

DC este greutatea corpului metalic, amenajărilor, dotărilor, fără marfă, rezerve lichide sau solide, maşini şi instalaţii aferente. Metodele de determinare preliminară ale lui DC se bazează pe relaţii experimentale de forma:

[tone] (1.43)

unde a, b, c şi d sunt constante ce se determină experimental. Unele metode omit din calcul termenul CB. O relaţie de acest gen este:

[tone] (1.44)

unde: L = lungimea navei, în [m]B = lăţimea navei, în [m]D = înălţimea de construcţie, în [m]pC = coeficient [tone/m3] cu valorile:

– pentru C.R, C.L: pC = 0,165 0,190– pentru B.K mari (>100.000 tdw): pC = 0,165 0,190– pentru B.K. mijlocii (25.000 100.00 tdw): pC = 0,160 0,185– pentru B.K. mici (<25.000tdw): pC = 0,160 0,185– pentru T.K. mari (>100.000 tdw): pC = 0,175 0,195– pentru T.K. mijlocii (25.000 100.000 tdw): pC = 0,170 0,190– pentru T.K. mici (<25.000 tdw): pC = 0,165 0,185

O relaţie mai recentă, dedusă pentru forme moderne ale navelor comerciale, de acelaşi tip cu relaţia (1.44), este dedusă de Harvald şi Jensen în 1992:

[tone] unde (1.45)

cu (1.46)

c0 – coeficient ce depinde de tipul navei:

– pentru cargouri cu 2 punţi: c0 = 0,070 0,076– pentru vrachiere: c0 = 0,070 0,074– pentru tancuri petroliere: c0 = 0,064 0,075

Alte relaţii experimentale de determinare a lui DC sunt după cum urmează:

Cargouri rapide C.R.:

Relaţia lui Miller (1968):

(1.47)

Cargouri lente C.L.:

Relaţia lui Kerlen (1985):

unde (1.48)

10

Page 11: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei Relaţia lui Watson şi Gilfillan (1977):

(1.49)

Tancuri petroliere T.K.:

Relaţia lui DNV (1972):

unde (1.50)

si . Gama de valabilitate

pentru această relaţie este: L/D = (10.....14); L/B = (5.....7); L = (150......450) m.

Vrachiere B.K.:

Relaţia lui Murray (1965):

(1.51)

Mod practic de lucru:

Se calculează greutatea corpului metalic DC cu cele trei relaţii experimentale propuse (relaţia 1.44; 1.45 şi una din relaţiile 1.47....1.51 funcţie de tipul de navă analizat). Se adoptă pentru DC media aritmetică a valorilor obţinute, adică DC = (DC1 + DC2 + DC3)/3.

1.4.3. Greutatea maşinilor şi instalaţiilor aferente "DM"

Cu toate că determinarea greutăţii maşinii de propulsie şi a instalaţiilor aferente funcţie de greutatea unui motor principal de propulsie cunoscut reprezintă o metodă cu un grad scăzut de precizie, ea oferă totuşi rezultate suficient de bune pentru faza de proiectare preliminară (dacă există suficiente date disponibile). În lipsa unor astfel de date şi specificaţii tehnice date de producător, se apelează frecvent la relaţii aproximative de forma:

DM = pm PE [tone] (1.52)

unde: PE = puterea efectivă, în [CP]pm = coeficient [tone/CP], ale cărui valori se aleg în gama: 0,04 0,10.

PE se calculează cu relaţia:

[CP] (1.53)

unde: vN = viteza navei, în [Nd]CM = coeficientul secţiunii maestre, adimensionalB, d = lăţimea respectiv pescajul navei, în [m]m3 = coeficient ce se determină funcţie de numărul Froude astfel:

– pentru Fn = 0,13 0,23: m3 = 160Fn + 13,2 (1.54)

11

Page 12: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei– pentru Fn = 0,23 0,30: m3 = 785,7Fn – 130,7 (1.55)

Ca formă de verificare, se pot folosi orientativ următoarele valori ale greutăţii unitare (coeficientul pm) deduse de V. Bertram în 1998, care se referă la motoare diesel de propulsie:

- motoare lente de propulsie, cu turaţia 100 – 140 r.p.m. – (0,0117 0,0352) t/CP- motoare semirapide cu cilindri în linie, 350 – 500 r.p.m. – (0,0088 0,0161) t/CP- motoare semirapide cu cilindri în V, 350 – 500 r.p.m. – (0,0058 0,0117) t/CP.

Facem menţiunea că, exceptând cargourile rapide C.R. ce folosesc motoare semirapide cu cilindrii în linie, restul tipurilor de nave sunt dotate cu motoare diesel lente. În general, din intervalele de valori prezentate (valabile pentru „motor uscat” - fără ulei şi apă răcire), se aleg valorile superioare. Diferenţele dintre valorile coeficientului pm folosit în relaţia 1.52. şi cele prezentate orientativ mai sus au ca justificare faptul că la baza relaţiilor 1.52 şi 1.53 au stat determinări efectuate pe o serie de nave construite în trecut, la care atât puterea cât şi greutatea erau semnificativ mai mari decât la cele construite în prezent.

1.4.4. Deadweight-ul "DW"

Este dat în tema de proiectare în tdw = tone şi reprezintă capacitatea de încărcare a navei.

1.4.5. Rezerva de deplasament "D"

D = – DC – DM – DW (1.56)

D = (0.51%) (1.57)

Observaţii:1. Dacă D>0,01 nava are dimensiunile prea mari pentru Dw din temă. Dacă D<0,005 sau chiar negativ nava are dimensiunile prea mici pentru Dw din temă.2. Ajustarea dimensiunilor se va face în modul următor: cu ultimele valori de la punctul 1.3 se calculează raportul:

(1.58)

Ajustarea dimensiunilor se va face modificând în prima fază pescajul, lăţimea B rezultând modificată după relaţia precedentă astfel:

(1.59)

Lăţimea B se poate modifica (pentru L = constant) în limitele ce duc la valoarea raportului L/B în gama L/B = 68. Dacă se depăşeşte intervalul, se va modifica lungimea navei în modul următor:

– L/B<6 – se măreşte lungimea L;– L/B>8 – se micşorează lungimea L.

Modificarea lungimii atrage după sine modificarea criteriului Froude şi a coeficientului bloc CB, deci eventual chiar a carenei de referinţă.

12

Page 13: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei3. La recalcularea lui D se vor considera constante DC şi DM, modificându-se numai deplasamentul astfel:

(1.60)

Se recomandă adoptarea unor valori finale rotunjite pentru L, B, D în scopul facilitării calculelor şi execuţiei desenelor ulterioare. (Evitarea măsurării fracţiunilor de milimetru la scara desenului de execuţie).

APLICAŢIE PRACTICĂ:

Fie tema de laborator cu titlul: Să se proiecteze în faza preliminară o navă tip vrachier (bulk carrier –BK), având un deadweight DW = 65.000 tdw.

ITERAŢIA 1

1.1. Alegerea dimensiunilor principale

1.1.1.

. Aleg L=233 [m]

1.1.2. . . Aleg B=32,1 [m].

1.1.3.

. Aleg d=13 [m]. Verificare: B/d=32,1/13=2,469 verifică.

1.1.4.F=4,346 [m]

. Deci D=17,346 [m]

L/15= 15,533 → si se aplică corecţia: unde R=30.

. Atunci înălţimea de construcţie devine:

. Deci D=17,8 [m]

1.2. Alegerea coeficienţilor de fineţe

1.2.1. Din diagrama 1.1., pentru tipul de navă impus (vrachier) aleg a doua variantă de lucru cu diagrama:- Se intră cu lungimea L=233 [m] pe orizontală până în zona haşurată corespunzătoare BK. Aleg o viteză a navei vN = 14.5 Nd. Punctul de intersecţie dintre L=233 [m] şi vN = 14.5 Nd oferă valoarea numărului Froude. Se observă că numărul Fn rezultat este între curbele parabolice trasate ce definesc Fn=0,15 şi Fn=0,16 (vezi diagrama). Pentru determinarea cu exactitate a valorii lui Fn se foloseşte relaţia (1.17):

. Deci Fn=0,156.

13

Page 14: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei. . CB=0,842.

Din relaţia (1.22): . =81.868,418 [m3].

1.2.2. . CWP=0,903.

. SCWL=6753,807 [m2].

1.2.3. . Verificare (1.27) . CVP=0,932.

1.2.4. Din Tabelul 1.1., pentru CB = 0,75 0,85 (carena de referinţă V) se alege CM=0,994.

Aria secţiunii imerse se determină din (1.29): . =414,796 [m2].

1.2.5. Verificare (1.31) . CP=0,847.

1.3. Verificarea stabilităţii iniţiale

1.3.1. . .

. Se alege r = min (r1, r2, r3)=6,429. Deci r = 6,429 [m].

1.3.2. . .

Se alege valoarea minimă obţinută: zC = min (zC1, zC2, zC3, zC4)= 6,685. Deci zC = 6,685 [m].1.3.3. . Aleg din gama = 0.55 0.59 valoarea = 0.59. Astfel . Deci zG

= 10,502 [m].

1.3.4. . În conformitate cu obs.1 ”...Valorile

obţinute pot fi mai mari cu cel mult 11.5 m decât limitele superioare ale intervalelor”, rezultă că valoarea maximă admisă este h = (11.5) [m] +1,5 m =3 m, deci stabilitatea iniţială este verificată.

1.4. Verificarea deplasamentului

1.4.1. . Deci =83.915,128 [t].

1.4.2. . Din gama B.K. (25.000 100.000 tdw), aleg pC = 0,16. Atunci

[t]. cu şi

; Aleg c0 = 0,072 iar

[t]. [t].

[t]. Atunci valoarea adoptată pentru greutatea corpului metalic DC este:

. DC = 14.533,84

[t].1.4.3. Cum Fn = 0,130,23 m3 = 160Fn + 13,2 = 38,16.

. cu pm = 0,04 0,10.

Aleg pm = 0,06 astfel încât [t]. Deci DM = 1988,29 [t]. Verificare:DM = 0,047·PE = 0,047·24373,2=1145,5 [t].1.4.4. DW = 65.000 [tdw].

14

Page 15: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei1.4.5. D = – DC – DM – DW = 83.915,128-14.533,84-1.988,29-65.000 = +2393 [t].Verificare: D (0.51%) = (419,5 839,1) [t]. În conformitate cu obs.1 se observă că D1%· nava are dimensiunile prea mari pentru Dw din temă. Ca urmare, se reia calculul, cu următoarele modificări:

ITERAŢIA 2

1.1.1. L(2) = L(1) = 233 m .

În conformitate cu obs.2 se micşorează pescajul. Fie d(2) = 12,8 m .

1.1.2. . Cum

Deci B(2) = 31,8 m . Verificare: B/d=31,8/12,8=2,48 verifică.

1.1.4.F(2) = F(1) = 4,35 [m]

.

L/15= 15,533 → şi se aplică corecţia: unde R=30.

. Înălţimea de construcţie devine:

. Deci D(2)=17,5 [m].

1.2.1. Se menţine constantă viteza navei vN = 14.5 Nd. Din relaţia (1.17):

. Deci Fn(2) = Fn

(1) =0,156.

. CB(2) = CB

(1) =0,842.

Din relaţia (1.22): . (2)=79.855,54 [m3].

1.2.2. . CWP(2) = CWP

(1) =0,903.

. SCWL(2)=6690,68 [m2].

1.2.3. . Verificare (1.27) . CVP(2) = CVP

(1) =0,932.

1.2.4. Carena de referinţă V→ CM=0,994.

Relaţia (1.29): . (2)=404,6 [m2].

1.2.5. Verificare . CP(2) = CP

(1)=0,847.

1.3.1. . r (2) = 6,407 [m].

1.3.2. zC(2) = 6,582 [m].

1.3.3. . Aleg = 0.59. Astfel . Deci zG(2)

= 10,325 [m].

1.3.4. . Cum valoarea maximă admisă

este h = (11.5) [m] +1,5 m =3 m, rezultă că stabilitatea iniţială este verificată.1.4.1. . Deci (2) = 81.852 [t].

1.4.2. . Aleg pC = 0,16. Atunci [t].

cu şi ; Aleg c0 = 0,072 iar

. [t].

15

Page 16: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei

[t]. [t]. Atunci valoarea lui DC este:

. DC = 14.208,7 [t].

1.4.3. m3 = 160Fn + 13,2 = 38,16.

. Aleg pm = 0,06 astfel

încât [t]. Deci DM = 1939,4 [t]. Verificare:DM = 0,048·PE = 0,048·23774 = 1141 [t].1.4.5. D = – (DC – DM – DW) = 81.852 – 81.148,1 = 703,9 [t].Verificare: D (0.51%) = (409,2 818,52) [t]. Se observă că D = 703,9 reprezintă 0,086% din· şi deci calculul iterativ se încheie cu valorile prezentate mai sus.

Ca urmare, dimensiunile navei de proiectat şi coeficienţii de fineţe care vor fi folosiţi în capitolele viitoare sunt după cum urmează:

Dimensiuni principale şi coeficienţi de fineţe ale navei proiect

L = 233 m CB = 0,842B = 31,8 m = 79.855,54 [m3]d = 12,8 m SCWL = 6690,68 [m2]F = 4,35 [m] CVP = 0,932D = 17,5 [m] CM = 0,994vN = 14.5 Nd = 404,6 [m2]Fn = 0,156 CP = 0,847

= 81.852 [t]

Observaţii finale:

1. Calculul se face iterativ, datorită celor două verificări de la 1.3.4. şi 1.4.5. Numărul de iteraţii necesare depinde de abilitatea sau experienţa utilizatorului, paşii mici conducând la un număr exagerat de iteraţii iar paşii mari la modificări substanţiale (vezi exemplul). Se recomandă ca iniţial să se facă paşi mai mari, aceştia reducându-se ulterior în mod asimptotic până la valoarea necesară.

2. Pentru a veni în sprijinul celor ce încearcă să rezolve faza preliminară de proiectare a unei nave şi întâmpină dificultăţi în calculul iterativ de verificare al deplasamentului, prezentăm în continuare, sub formă tabelară, procentajul diferitelor grupe de greutăţi, raportat la greutatea navei goale, valabile pentru mai multe tipuri de nave. Astfel se prezintă

, şi unde D0 reprezintă greutatea navei goale ( ) – se

neglijează greutatea suprastructurii şi rufurilor şi greutatea amenajărilor şi instalaţiilor auxiliare; DC este greutatea corpului metalic etanş şi DM reprezintă greutatea maşinilor principale de propulsie şi a instalaţiilor aferente:

Tipul de navăDw

[tdw]DC / D0

[%]DM / D0

[%]Dw / [%]

Cargou CL 5.000 – 15.000 55 – 66 11 – 22 60 – 80Cargou costier 500 – 1000 57 – 64 9 – 12 70 – 75Vrachier 20.000 – 50.000 68 – 81 12 – 16 73 – 80

16

Page 17: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia NaveiVrachier 50.000 – 160.000 78 – 87 8 – 14 78 – 87Tanc petrolier 20.000 – 120.000 73 – 85 11 – 16 64 – 83Tanc petrolier 120.000 75 – 85 9 – 16 81 – 88Portcontainer, cargou rapid

10.000 – 15.000 58 – 73 9 – 22 60 – 76

Portcontainer, cargou rapid

20.000 – 50.000 62 – 74 15 – 18 60 – 70

Pentru exemplul prezentat (vrachier cu DW = 65.000 tdw), procentele din tabel devin:

DC / D0 = DC / (Dc + DM) = 14.208 / 16.148 = 0,87 (0,78 – 0,87).DM / D0 = DM / (Dc + DM) = 1939 / 16.148 = 0,12 (0,08 – 0,14).Dw / = 65.000 / 81.852 = 0,79 (0,78 – 0,87).

17

Page 18: Tehnologia si constructia navei

Îndrumar de Proiectare Teoria şi Construcţia Navei

18