http://adl.anmb.roInstructor principal Alexandru COTORCEA MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALE INSTALAȚIA DE GUVERNARE © Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân”… [604483]

http://adl.anmb.roInstructor principal Alexandru COTORCEA
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALE
INSTALAȚIA DE GUVERNARE

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 2Caracteristicile demanevră șidedrum alenavei .
Organe deguvernare pasivă .
Organe deguvernare activă .
Acționarea instalațiilor deguvernare .
Schematizarea instalației deguvernare .CUPRINS

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 3Instalațiile deguvernare din dotarea navelor aurolul deaasigura
respectarea drumului impus navei prin aplicarea lacomandă aunor momente
verticale derotire careacționează simultan cuforță axială depropulsive .
Oinstalație deguvernare este formată dintr -unelement decomandă
(timona), otransmisie decomandă, omașină deforță șiunul saumai multe
elemente deexecuție -organele deguvernare (cârmele) .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 4Condițiile generale impuseinstalației deguvernare sunt:
săasigureforța laterală necesară girației navei sisămențină valoarea ei
până laurmătoarea comandă ;
valoareaforței laterale trebuie săfieobținută într-unanumit timp impus ;
laorganul decomandă trebuie săfieasigurat controlul elementului de
execuție (unghiul decârmă) ;
întransmisia deforță trebuie prevăzută posibilitatea limităriiforței laterale
pentru anudistruge organele transmisiei ;
săaibăsiguranță mare defuncționare realizată șiprinexistența acționării
deavarie .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 5Fiecare navă, cuexcepția barjelor purtate, trebuie săaibă oinstalație deguvernare
robustă șisigură ,care săasigure manevrabilitatea șistabilitatea dedrum .Asemenea instalații
potfi:cârmă cuprofil hidrodinamic, instalație cuajutaje orientabile șialteinstalații acceptate .
Instalația principală deguvernare trebuie săasigure manevra detrecere acârmei saua
ajutajului orientabil, complet imerse dela350dintr-unbord la350încelălalt bord, cunava la
pescaj maxim șilaviteza maximă deserviciu .
Înaceleași condiții trebuie săseasigure manevra detrecere acârmei sau a
ajutajului orientabil, complet imerse, dela350dintr -unbord la350încelălalt bord într-un
timp care sănudepășească 28secunde .Instalația auxiliară deguvernare trebuie săasigure
manevra detrecere acârmei sauaajutajului orientabil, complet imerse dela150într-unbord
la150încelălalt bord într-untimp care sănudepășească 60secunde cunava lapescajul
maxim șilaviteza demarș maximă deserviciu saulaviteza de7Nd,înfuncție devaloarea
care estemaimare .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 6Lângă fiecare post decomandă deladistanță aacționărilor instalației principale
șiauxiliare deguvernare, precum șiîncompartimentul cârmei, trebuie săexiste indicatoare
pentru poziția cârmei sauajutajului orientabil .
Diferența dintre poziția indicată șiceareală nutrebuie săfiemaimare de:
10–lapoziția cârmei sauajutajului orientabil înplanul diametral sauîntr-unplan
paralel cuacesta
1,50-lapoziția cârmei sauajutajului orientabil launghiuri de00-50
2,50–lapoziția cârmei sauajutajului orientabil launghiuri de50-350

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 7Toate calitățile care permit navei săsedeplaseze prin apășisăguverneze în
direcția dorită senumesc calități evolutive sauelemente demanevră .
Calitățile evolutive sunt:
viteza
inerția
girația naveiCaracteristicile de manevră și de drum ale navei

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 8Viteza navei
Reprezintă spațiul parcurs înunitatea detimp, înnoduri (mile/oră), încabluri pe
minut sauînm/s.
Inerția
Reprezintă capacitatea unei nave de a -șicontinua deplasarea corespunzător
regimului inițial demarș după schimbarea acestui regim .
Inerția este caracterizată prin:
distanța parcursă de către navă prin inerție
timpul cât continuă mișcarea
De regulă, elementele inerției navei se determină pentru două situații șianume: distanța
parcursă șiintervalul de timp din momentul stopării mașinilor până la oprirea definitivă a
navei respectiv distanța parcursă șitimpul necesar opririi navei din momentul trecerii
sistemului de propulsie de la marș înainte la marș înapoi.

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 9Girația navei reprezintă capacitatea
acesteia de a-șischimba direcția de
deplasare sub influența sistemului de
guvernare, amașinilor sau aefectului
combinat alacestora .Curba descrisă de
centrul degreutate alnavei, care îșischimbă
direcția dedeplasare dinmomentul încare
s-apus cârma șipână lavenirea lanoul
drum senumește curbă degirație .
Girația

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 10Faza inițială , numită și faza de manevră , durează din momentul punerii cârmei și până
când nava începe să se întoarcă, OA. Pe timpul acestei faze nava se comportă astfel:
mai întâi continuă să se deplaseze pe vechiul drum apoi manifestă tendința de a se abate
în bordul opus punerii cârmei (dar pentru puțin timp) pentru ca imediat ce cârma simte
rezistența apei nava să înceapă sa abată prova în bordul cârmei iar pupa în afară.
Faza deevoluție ,începe dinmomentul când centrul degreutate alnavei începe să
descrie ocurbă înformă despirală logaritmică șisetermină înmomentul când girația
devine constantă, arcul AB.
Faza degirație propriu -zisă,începe înmomentul când girația devine constantă, în
momentul când punctul giratoriu începe sădescrie uncerc, arcul mare BC.Acest moment
variază delanavă lanavă șiapare deregulă după cenava s-aîntors delavechiul drum cu
ununghi de120°-180°.Petimpul fazei degirație punctul giratoriu rămâne fix,unghiul de
derivă βșiviteza unghiulară ώsemențin constante .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 11Pentru definirea curbei degirație seutilizează următorii parametrii :
diametrul girației propriu -zise
diametrul tactic algirației
avansul, transferul
Valorile acestor parametri potfimăsurate direct pecurba degirație ,obținută
princalcule analitice respectiv prinutilizarea rezultatelor experimentărilor .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 12Diametrul girației propriu -zise
Senotează Dgșieste diametrul traiectoriei circulare descrisă decentrul
degreutate întimpul fazei degirație propriu -zisă.
Valoarea diametrului girației propriu -zisedepinde, înspecial, deunghiul
debandă alcârmei (creșterea unghiului debandă alcârmei determină micșorarea
diametrului girației propriu -zise) și,într-omăsură mai mică, deviteza navei
(creșterea vitezei determină creșterea diametrului girației propriu -zise) .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 13Diametrul tactic al girației
Se notează D tși este distanța dintre PD aflat în poziția corespunzătoare unghiului de drum
adevărat ψ = 0ș și planul diametr al (PD)aflat în poziția corespunzătoare unghiului de drum
adevărat ψ = 180ș.
 ][ 2,1…9,0 mD Dg t
Avansul
Se notează cu ași este distanța parcursă de centrul de greutate al navei, în sensul de
înaintare inițial, din momentul începerii bandării cârmei până când se ajunge la unghiul de drum
adevărat ψ = 90ș.
 ][ 2,1…6,0 mD ag 

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 14Transferul
Se definesc două tipuri de transfer: direct și invers. Transferul direct, td, este modulul
vectorului deplasării laterale c are o efectuează centrul de greutate al navei din momentul începerii
girației până când ajunge la drumul adevărat ψ = 90ș și are sensul spre bordul în care se bandează
cârma.
 ][ 6,0…5,0 mD tg d (3.1.3)
Uneori pe curba de girație poate fi pr ecizat și transferul direct maxim.
Transferul invers, ti, este modulul vectorului deplasării laterale maxime pe care o
efectuează centrul de greutate al navei din momentul începerii girației și are sensul spre bordul
opus bandării cârmei.
 ][ 1,0…0 mD tg i

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 15Parametrii girației sunt influențați decaracteristicile constructive
șideexploatare alenavei .Astfel, diametrul girației propriu -zise:
scade laaprovarea navei
crește laapuparea navei
sedublează lamarș înapoi
scade odată cucreșterea pescajului mediu alnavei

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 16Organe deguvernare pasivă
Forța laterală necesară guvernării navei pentru traiectoria dorită se
realizează cuajutorul organelor deguvernare .Înfuncție demodul deobținere a
acestor forțe, sedeosebesc două tipuri deorgane deguvernare :organe de
guvernare pasivă șiorgane deguvernare activă .Organele deguvernare pasivă
realizează forța laterală necesară guvernării, folosind curentul deapăantrenat de
navă îndeplasare .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 17Cele mai reprezentative suntinstalațiile deguvernare care utilizează ca
organ delucru cârma .Rotirea acesteia înraport cubordul creează oasimetrie a
scurgerii înjurul corpului care vaduce lamișcarea pupei .
Cârma
Apendicele amplasat înjetul deapăalpropulsorului sauînsiajul
carenei, având forma dearipă profilată sauneprofilată hidrodinamic, cu
posibilități derotire înjurul unei axeverticale șicare asigură guvernarea
navei .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 18
Dupăpoziția axului cârmei acestea potfi:cârme necompensate ,lacare pana cârmei
este amplasată înpupa axului cârmei (seutilizează laambarcațiuni, unele nave fluviale și
spărgătoare degheață) ;cârme semicompensate ,lacare axul cârmei estesituat laodistanță
demuchia deataccuprinsă între ½dingrosimea profilului si¼dinlungimea lui(sefolosesc
lanavele mari cu2sau4arbori) ;cârme compensate ,care constituie celmairăspândit tipde
cârmă, alcăror axseaflă laodistanță demuchia deatac egală cu¼până la1/3din
lungimea profilului .
Tipuri decârme: a-cârmă necompensată; b -cârmă compensată; c -cârmă semi -compensată;
d, e-cârmă semi -compensată ( suspendatâ ).

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 19După modul de susținere:
cârme susținute de lagăre sus și jos;
cârme semisuspendate, care au un lagăr sus și altul aproximativ la mijlocul înălțimii
cârmei;
cârme suspendate, care au un lagăr sus.
După forma profilului:
cârme plate, formate dintr -o singură tablă sau din două table consolidate cu nervuri
orizontale -se folosesc foarte rar și numai la ambarcațiuni sau nave mici destinate
navigației interioare;
cârme hidrodinamice -la aceste tipuri secțiunile orizontale prin cârmă au forma unor
profiluri hidrodinamice simetrice -se folosesc la toate navele maritime moderne.

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 20Organe deguvernare activă
Organele deguvernare activă realizează forța laterală necesară
guvernării, prin transformarea energiei mecanice pecare oprimesc direct și
special pentru guvernare .Soluțiile constructive celemaiîntâlnite sunt:sistem cu
cârmă activă, sistem cujeturile transversale sausistem cupropulsor V oith –
Schneider .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 21Sistemul deguvernare cucârmă activă este unprofil simetric față decoarda sa,
înclinabil înjurul unui axvertical, plasat înP.Dalnavei, înpupa acesteia, profil laal
cărui bord defugă esteatașat unpropulsor suplimentar acărui împingere esteorientabilă
odată cusafranul cârmei .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 22Sistemul deguvernare cujeturi transversale este reprezentat deinstalațiile care
dispun deuntunel transversal plasat înextremitățile navei (sau numai înprova) în
care estemontat unmotor axial .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 23Sistemul deguvernare cupropulsor Voith -Schneider
Sistemul deguvernare cupropulsor V oith -Schneider (propulsor cuaripioare) înglobează
mai multe propulsoare dispuse circular .Acestea execută omișcare compusă circular –
principala pentru intregul sistem șiderotație înjurul axului propriu pentru fiecare
propulsor .

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 24Propulsoarele azimutale realizeaz ăîmpingere maxim ăînorice direc ție.Indiferent
deviteza navei aceast ăîmpingere îsipoate modifica direc țiafuncțiedenecesit ățile
manevr ăriinavei .Elicele propulsoarelor azimutale nufuncționeaz ădoar încurent axial, cisi
încurent oblic, asigurând navei ocapacitate manevrieră deosebită chiar șilaviteze mici ale
navei, acolo unde sistemele clasice cucârmă auperformanțe slabe .
Sistem deguvernare -propulsie detipAZIPOD :
1-partea submers ăasistemului POD ;2-răcitor deaer;3
-ventilatoare deaer;4-motor hidraulic ;5-unitate de
putere ;6-răcirea sistemului hidraulic ;7-corpul navei .
Acest concept presupune montarea unui motor electric
într-uncorp hidrodinamic (bulb “pod”) plasat subnavă.
Energia electric ăprodus ălabordul navei este transferat ă
motorului electric decurent alternativ care transmite
direct momentul derotațiepropulsorului detipelice .Sisteme de guvernare -propulsie de tip POD/ AZIPOD

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 25După modul deexecutare acomenzii date delatimonă,instalațiile deguvernare sepot
realiza cucomandă încircuit deschis sauculegătură inversă .Schema bloc ainstalației deguvernare
Instalație de guvernare în circuit deschis
1-timona decomandă ;
2-transmisia decomandă ;
3-mașina decârmă ;
4-transmisia deforță ;
5-element deexecuție ;
6-transmisia decontrol ;
7-axiometru

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 26
1-timona de comandă;
2-elementul comparator;
3-mașina de cârmă;
4-organul de execuție;
5-transmisia de comandă;
6-transmisia de forță;
7-legătura inversă;
8-transmisia de control;
9-axiometrul.Schema bloc ainstalației deguvernare
Instalația de guvernare cu comandă în circuit închis

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 27
1-piston ;2-cilindru ;
3-eche;4-piatra de
culisă ;
5-pompa cu debit
variabil ;
6-electromotor de
acționare ;
7-bara decomandă ;
8-cârma ;
9-conducte hidrostatice ;
10-bara legăturii inverse ;
11-tija decomandă a
pompei ;
c-element decomandă .Mașina de cârmă cu hidromotor liniar

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 28

© Academia Naval ă “Mircea cel Bătrân” –http://adl.anmb.ro
17 ianuarie 2016 29Mașina decârmă trebuie săsatisfacă următoarele cerințe :
-pornirea mașinii decârmă trebuie săserealizeze cuajutorul timonei, indiferent depoziția
cârmei ;
-mașina decârmă trebuie săfiereversibilă, pentru apermite deplasarea cârmei înambele
borduri alenavei ;
-cârma trebuie săserotească înacelași sens cutimona ;
-laoprirea timonei, trebuie săseoprească șimașina decârmă, concomitent cuîncetarea
deplasării cârmei ;
-înpozițiile extreme, corespunzătoare unghiurilor maxime debandare, mașina decârmă
trebuie săseoprească automat ;
-mașina decârmă trebuie săpoate ficomandată dinmai multe locuri, săfuncționeze
silențios șisăaibăsiguranță mare înexploatare .