Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor
MARPOL 73/78 / Estimarea caracteristicilor propulsive
19
Capitolul 2. ESTIMAREA CARACTERISTICILOR PROPULSIVE
2.1. Componentele rezistenei la naintare
Rezistena total la naintare RT, este dat de componenta dup axa orizontal a
rezultantei forelor hidrodinamice i aerodinamice, exercitate asupra corpului navei la
deplasarea acestuia cu o anumit vitez..
Rezistena la naintare a navei este influenat de o serie de factori dintre care:
regimul de curgere al apei n jurul carenei (laminar sau turbulent), care este
determinat de viteza navei, starea suprafeei udate, etc.;
adncimea apei;
viteza de deplasare;
poziia navei (asieta, nclinarea transversal, oscilaiile navei, etc.);
caracteristicile enalului de navigaie (adncimea, limea, etc.);
situaia de ncrcare a navei;
Avnd n vedere cele menionate mai nainte, se poate presupune c rezistena la
naintare este format din mai multe componente, determinate de cauze diverse i care
interacioneaz ntre ele ntr-un mod foarte complex. Aceste componente sunt urmtoarele:
Rezistena la naintare principal;
Rezistena la naintare suplimentar.
Rezistena la naintare principal R, reprezint o fraciune din rezistena total la
naintare i este definit ca fiind componenta dup axa orizontal a rezultantei forelor
hidrodinamice exercitate asupra carenei nude (fr apendici), la deplasarea acesteia cu o
anumit vitez n ap linitit.
2.2. Diverse metode de determinare a rezistenei la naintare
Rezistena la naintare principal se poate determina prin mai multe metode, printre
care putem evidenia:
Metoda analitic
Este bazat pe teoriile hidrodinamicii i are n vedere particularitile formelor
geometrice ale carenei. ntruct formele geometrice complexe ale carenei nu pot fi
reprezentate prin relaii matematice riguroase, utilizarea metodei analitice, pe lng
Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor
MARPOL 73/78 / Estimarea caracteristicilor propulsive
20
complicaiile de ordin matematic, necesit multe ipoteze i aproximri care conduc la erori
destul de mari. Din aceste motive nu are o utilizare extins.
Metoda experimentrii pe modele n bazine de ncercri
Primele ncercri cu modele de nave la scar au fost efectuate de Leonardo da Vinci
(1452-1519), care a studiat diferite variante de extremiti prova i pupa.
Primele ncercri sistematice ntr-un bazin construit special n acest scop i prevzut
cu crucior pentru tractarea modelelor, au fost efectuate n anul 1871, n Anglia, de ctre
William Froude. Lucrrile lui Froude au fost continuate de D.W. Taylor, la indicaia cruia se
construiete, n anul 1894, bazinul din Washington.
Experimentrile efectuate pe modele de nave n bazinele de ncercri rezolv
urmtoarele probleme:
determinarea rezistenei la naintare i a puterii, necesare pentru asigurarea
diferitelor viteze de deplasare ale navei pe ap linitit i pe valuri;
studiul influenei valurilor, asupra unor caliti de navigabilitate;
studiul oscilaiilor navei, pe ap linitit sau pe valuri;
studiul influenei adncimilor limitate i apropierii pereilor canalelor de
navigaie, asupra rezistenei la naintare;
determinarea caracteristicilor giraiei navei.
Dup procedeul de remorcare al modelului i tipul aparaturii de msur se
deosebesc:
bazine de ncercri dinamometrice;
bazine de ncercri gravitaionale.
Metoda ncercrilor prin remorcaj a navei n mrime natural
Presupune proiectarea i construcia unei nave prototip, prin remorcarea creia se
determin valoarea real a rezistenei la naintare i se pot stabili msurile ce trebuiesc luate n
vederea mbuntirilor calitilor de mar. Pe baza rezultatelor obinute prin remorcarea
prototipului se trece la proiectarea seriei navelor de acelai tip care urmeaz a fi construite.
Dei este metoda cu gradul de precizie cel mai ridicat se utilizeaz foarte rar deoarece necesit
cheltuieli mari, care nu se justific.
Metoda utilizrii programelor specializate de calcul
Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor
MARPOL 73/78 / Estimarea caracteristicilor propulsive
21
Metoda este o compilaie ntre metoda analitic, metoda experimentrii pe model n
bazinele de ncercri i tehnica de calcul din ce n ce mai performant. Programele disponibile
acoper o larg plaj de posibile aplicaii, de la estimri preliminare rapide la determinarea
mrimilor necesare prin calculul spectrului hidrodinamic i evidenierea liniilor de curent n
jurul carenei navei.
Un astfel de program specializat este programul AUTOPOWER, program oferit de
Autoship Systems din Vancouver Canada (Fig. 2.1).
Figura 2.1. Programul Autopower
Programul ofer posibilitatea calculului rezistenei la naintare i a puterii de
remorcare precum i optimizarea caracteristicilor agregatului propulsiv pentru regimurile de
deplasament, semi-deplasament i glisare prin utilizarea a diferite metode teoretico
experimentale elaborate de comunitatea tiinifico academic internaional.
Metodele disponibile sunt eficace numai pentru anumite tipuri de forme sau
dimensiuni ale carenei precum i pentru game de vitez specifice, recomandrile de
aplicabilitate precum i limitele de utilizare fiind clar specificate i n unele cazuri chiar de
netrecut, programul nefuncionnd n aceste situaii. De notat de asemenea c n alte cazuri
programul ruleaz cu date iniiale ce depesc limitele de utilizare recomandate ns
rezultatele sunt incerte, uneori chiar aberante.
Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor
MARPOL 73/78 / Estimarea caracteristicilor propulsive
22
Calculul rezistenei la naintare i a puterii de remorcare debuteaz cu selectarea
regimului de navigaie (deplasament, semi-deplasament sau glisare) i introducerea datelor
iniiale (Fig. 2.2).
Figura 2.2. Selectarea regimului de navigaie i introducerea datelor iniiale
Urmeaz selectarea metodei de calcul a rezistenei la naintare i a puterii de
remorcare (Fig. 2.3).
Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor
MARPOL 73/78 / Estimarea caracteristicilor propulsive
23
Figura 2.3. Selectarea metodei de calcul a rezistenei la naintare
La selectarea metodei programul afieaz concomitent att limitele metodei ct i
recomandri succinte ale domeniului de aplicabilitate.
Urmeaz calculul de ctre program prin mai multe metode a suprafeei udate i apoi
selectarea gamei de viteze (Fig. 2.4). Cu datele astfel introduse programul calculeaz apoi
rezistena la naintare i puterea de remorcare, genernd de asemenea i un raport cu
rezultatele obinute.
Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor
MARPOL 73/78 / Estimarea caracteristicilor propulsive
24
Figura 2.4. Selectarea gamei de viteze
2.3. Estimarea efectiv a rezistenei la naintare i a puterii de remorcare
Datele iniiale ale navei introduse n program sunt prezentate n Figura 2.4. Gama de
viteze adoptat a fost de 1,00 16,00 Nd cu incrementul de 1,00 Nd. Metoda de calcul a
rezistenei la naintare a fost metoda Holtrop, metod aplicabil navelor de transport de vitez
medie.
Pentru aceste valori programul a calculat rezistena la naintare i puterea de
remorcare.
Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor
MARPOL 73/78 / Estimarea caracteristicilor propulsive
25
Date iniiale utilizate pentru calcul
Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor
MARPOL 73/78 / Estimarea caracteristicilor propulsive
26
Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor
MARPOL 73/78 / Estimarea caracteristicilor propulsive
27
Figura 2.5. Calculul rezistenei la naintare
Figura 2.6. Calculul puterii de remorcare
Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor
MARPOL 73/78 / Estimarea caracteristicilor propulsive
28
2.4. Alegerea maini de propulsie
Aleg motorul de tip MAN B&W L75MC, care are urmtoarele caracteristici
constructive i funcionale:
diametru cilindru(alezaj), D=750 [mm]; cursa pistonului, S=2880 [mm]; numarul de timpi ai ciclului de functionare, =2; numarul de cilindrii, i=7 n linie; turatia motorului, n=84 [rot/min]; puterea efectiva, Pe= 18235 [kW]