Proiec Inst De Manevra Capace Guri De Magazii La O Nava Cargou De 15000tdw [606254]
ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN”
FACULTATEA DE MARINĂ CIVILĂ
PROIECT DE DIPLOMĂ
Conducător științific :
Prof. univ. dr. ing. ALI BEAZIT
Absolvent: [anonimizat]
2011
ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN”
FACULTATEA DE MARINĂ CIVILĂ
SPECIALIZAREA ELECTROMECANICĂ
PROIECT DE DIPLOMĂ
TEMA:PROIECTAREA INSTALA ȚIEI DE
MANEVRĂ A CAPACELOR GURILOR DE
MAGAZII LA O NAVĂ CARGOU DE 15000
TDW
CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC :
Prof. univ. dr. ing. ALI BEAZIT
ABSOLVENT: [anonimizat]
2011
ROMÂNIA
MINISTERUL APĂRĂRII NAȚIONALE
ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL
BĂTRÂN”
APROB
DECANUL FACULTĂȚII DE MARINĂ CIVILĂ
Prof.univ.dr.ing.
ALI BEAZIT
TEMA NR .
alucrarii de licenț ă al absolvent: [anonimizat] :CADÎR ENIS
Facultatea de :MARINĂ CIVILĂ, specializarea : ELECROMECANICĂ
___________________________________ _____________________________
Tema proiectului :Proiectarea instala ției de manevră a capacelor gurilor de magazii la o
navă cargou de 15000 tdw. .
Detalii asupra temei:
Capitolul 1: Introducere
1.1 Dimensiunile principale ale navei
1.2 Dotarea navei cu instalații de punte și corp
Capitolul 2: Caracteristici generale ale navelor
2.1 Scurt istoric al dezvoltării construcțiilor navale
2.2 Calitățile nautice si caracteristicile geometrice ale navei
2.3 Rezerva de flotabilitate. Marca de bord liber
2.4 Clasificarea navelor maritime și fluv iale
2.5.Caracterizarea generală a structurilor navale
2.6 Materiale utilizate în construcția structurilor navale
Capitolul 3 I nstalații pentru manevrarea capacelor mecanice ale gurilor de magazii
3.1. Generalități
3.2. Capace mecanice de translație cu s implă tragere
3.3.Capace mecanice rabatabile
3.4. Capace mecanice pliante
3.5. Acționarea capacelor pliante cu hidromotoare liniare
Capitolul 4 Elementele sistemului hidraulic
4.1 Motoare hidraulice
4.2 Tipuri de pompe utilizate în acționările hidraulice
Capitolul 5 D escrierea constructivă șl fucționarea elementelor schemei de acționare
hidraulică
6.1 Cazul hidromotorului liniar interior
6.2. Cazul hidromotorului liniar exterior
6.3. Calculul pierderilor hidraulice prin conducte prin care circulă lichide cu văscozitate
mare
6.4 Calculul hidraulic al principalelor elemente ale instalației de acoperire a gurilor de
magazii
Capitolul 7 Norme șl reguli privind poluarea mediului marin cu uleiuri minerale șl
hidrocarburi
7.1 Gestionarea uleiurilor uzate
7.2 Convenția internațională MARPOL 73/78
7.3 Anexa I la MARPOL 73/78
7.4 Operațiunile din spațiile compartimentului mașini ce se înregistrează
Concluzii
Bibliografie
BIBLIOGRAFIE RECOMANDATĂ
1.Bidoae Ion -Îndrumar de proiectare pentru teoria navei ,Universitatea din
Galați, 1986
2.Chițac Vergii -Teoria și construcția navei, voi I -Statica navei ,EdituraExPonto,
Constanța, 2003
3.Dragalina Alexandru -Calculul termic al motoarelor diesel navale ,EdituraMuntenia &
Leda, Constanța, 2002
4.Dragalina Alexandr u-Motoare cu ardere internă, voi II, Editura Academiei Navale
„Mircea cel Bătrân", Constanța, 2003
5.Costică Alexandru -Mașini și instalații navale de propulsie ,Editura Tehnica, București,
1991
6.Horia Dumitrescu, ș.a.-Calculul Elicei, Editura Academiei Ro mâne,București, 1990
7.loniță C., Apostolache J, Instalații navale de bord, Editura Tehnică, București, 1986;
8.Maier Viorel -Mecanica și construcția navei, voi. I, II,III,Editura Tehnică, București, 1985
9.Nica Dan -Unități de măsură de la A la Z, Editura Did actică și Pedagogică,
R.A., București, 2003
10.Patrichi llie-Exploatarea și repararea instalațiilor și sistemelor navale,
Editura Academiei Navale „Mircea cel Bătrân", Constanța, 2000
14.Precupețu Paul, ș.a.-Desen tehnic industrial pentru construcții de maș ini,Editura
Tehnică, București, 1982
12.PruiuA.., Uzunov G., Popa T .,Manualul ofițerului mecanic maritim, voi.II,
Editura Tehnică, București, 1998;
PRECIZĂRI ORGANIZATORICE
Conducătorul lucrării_________________________________________________
Data primirii lucrării_________________________________________________
Termen de predare___________________________________________________
Locul unde se execută_________________________________________________
Șeful catedrei
_______________________________ ____________
REZUMAT
Lucrarea de diplomă „ proiectarea instaiatiei de acționare a capacelor gurilor de magazii"
prezintă o mare importanță pentru domeniul naval, pentru că abordează sectorul acționărilor
hidraulice, sector de vârf și foart erăspândit la BORDUL NAVE LOR. Tema a fost abordată în
ȘAPTE capitole pe două direcții: una generală ce ține de nava aferentă proiectului, iar cea de -a
doua specifică temei speciale, ce ține de Poiectarea sistemului de acționare a capacelor mecanice
deacopereire a gurilor de magaz ii.
Abordarea proiectului este interdisciplinară, pentru întocmirea acestuia utilizându -se o
vastă bibliografie la disciplinele Mecanica navei, Chimie, Instalații mecanice și hidropneumatice
navale, Mașini și acționări hidarulice, Teoria și construcția nav ei, Desen, Matematică, Fizică,
Motoare cu ardere internă, etc.
Cele SAPTE capitole rezolvă tema de proiectare, astfel:
în cap 1sunt prezentate caracteristicile navei din tema de proiectare;
în cap 2sunt prezentate caracteristicile generale ale navei ală turi deprincipalele dotări
existente la bord;
în cap 3 sunt prezentate instalatii pt manevrarea capacelor mecanice alegurilor de
magazii de tip pliante, rabatabile;
în cap 4 sunt prezentate motoarele hidraulice de tip hidraulic, hidraulicoscilante.
Pompe cu pistonase radiale, cu roti dintate, cu roti dintate cu angrenare exterioara;
în cap 5este prezentata descrierea constructiva si funcționarea elementelor schemei de
acționare hidraulica;
în cap 6este realizat calculul instaiatiei de manevră capacelor gurilor de magazii;
în cap 7sunt prezentate normele si regulile privind poluarea mediului marin cu uleiuri
minerale si hidrocarburi;
ABSTRACT
The bachelor works „Thehydraulic plant for opening the doors of a bulk carrier has a very
big importance for the naval domain, having an influence in the efficient work of the hydraulic
segment, the segment top and very useful an bordof a ship. This work s is structured in six chapters
and two main directions: a general direction concerning the given ship and the second specifically
to the theme, hydraulic plant for opening the doors of a bulk carrier.
This work it's a multidisciplinary work, using knowled ge from various disciplines like
Hydraulic systems, Mechanical and hydro pneumatic installations, Damage control, The theory and
constructions of ship, Technical drawings, Mathematics, Computers, and other.
Those six chapters handles with the design theme as follows:
oChapter 1 present the main characteristics of the cargo -vessel which have 15000 tdw ;
oChapter 2 present the main characteristics of the ship and the standards systems fitted
onboard;
oChapter 3 presents the plant for opening the doors of cargo storage;
oIn chapter 4 are presented the hydraulic motors and the pumps;
oIn chapter 5are described the functionality of the elements hydraulic action;
oIn chapter 6 is computed the drag force for hydraulic plant for opening the doors of a bulk
carrier;
oIn chapter 7 is presented the rules for the pollution marine environment;
1
CUPRINS
CUPRINS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 1
CAPITOLUL 1 INTRODUC ERE ………………………….. ………………………….. …………………….. 3
1.1 DIMENSIUNILE PRINCIPA LE ALE NAVEI ………………………….. ………………………….. ………….. 4
1.2 DOTAREA NAVEI CU INST ALAȚII DE PUNTE ȘI C ORP ………………………….. ……………………… 5
CAPITOLUL 2 CARACTERISTICI GENER ALE ALE NAVELOR ………………………….. 7
2.1 SCURT ISTORIC AL DEZV OLTĂRII CONSTRUCȚIIL OR NAVALE ………………………….. ………….. 7
2.2 CALITĂȚILE NAUTICE SI CARACTERISTICILE GEO METRICE ALE NAVEI ………………………….. 8
2.3 REZERVA DE FLOTABILIT ATE. MARCA DE BORD LIBER . ………………………….. ………………. 11
2.4 CLASIFICAREA NAVELOR MARITIME ȘI FLUVIALE ………………………….. ……………………….. 13
2.5. CARACTERIZAREA GENERA LĂ A STRUCTURILOR NA VALE ………………………….. ………….. 16
2.6 MATERIALE UTILIZATE Î N CONSTRUCȚIA STRUCTURILOR NAVALE ………………………….. … 18
CAPITOLUL 3 . INSTALAȚII PENTRU MA NEVRAREA CAPACELOR M ECANICE
ALE GURILOR DE MAGAZ II ………………………….. ………………………….. ………………………. 26
3.1. GENERALITĂȚI ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 26
3.2. CAPACE MECANICE DE TR ANSLAȚIE CU SIMPLĂ T RAGERE . ………………………….. ………….. 26
3.3. CAPACE MECANICE RABAT ABILE ………………………….. ………………………….. ……………….. 27
3.4. CAPACE MECANICE PLIAN TE ………………………….. ………………………….. ……………………… 28
3.5. ACȚIONAREA CAPACELOR PLIANTE CU HIDROMOTOARE LINI ARE ………………………….. … 28
CAPITOLUL 4 ELEMENTELE SISTEMULU I HIDRAULIC ………………………….. …….. 30
4.1 MOTOARE HIDRAULICE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 30
4.2 TIPURI DE POMPE UTILI ZATE ÎN ACȚIONĂRILE HIDRAULICE ………………………….. …………. 33
CAPITOLUL 5 DESCRIER EA CONSTRUCTIVĂ ȘL F UCȚIONAREA
ELEMENTELOR SCHEMEI DE ACȚIONARE HIDRAUL ICĂ ………………………….. …. 39
5.1 FILTRE . ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 39
5. 2. SUPAPE DE SENS UNIC ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 41
5.3 APARATAJUL DE REGLARE A DEBITULUI . ………………………….. ………………………….. ……… 44
5.4 APARATAJUL DE DISTRIB UȚIE ………………………….. ………………………….. …………………….. 45
CAPITOLUL 6 CALCULUL INSTA LAȚIEI DE MANEVRĂ A CAPACELOR
GURILOR DE MAGAZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 55
6.1 CAZUL HIDROMOTORULUI LINIAR INTERIOR ………………………….. ………………………….. …. 55
6.2. CAZUL HIDROMOTORULUI LINIAR EXTERIOR . ………………………….. ………………………….. . 59
6.3. CALCULUL PIERDERILOR HIDRAULICE PRIN COND UCTE PRIN CARE CIRCU LĂ LICHIDE CU
VĂSCOZITATE MARE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 60
6.4 CALCULUL HIDRAULIC AL PRINCIPALELOR ELEMEN TE ALE INSTALAȚIEI D E ACOPERIRE A
GURILOR DE MAGAZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 62
2
CAPITOLUL 7 NORME ȘL REGULI PRIV IND POLUAREA MEDIULU I MARIN CU
ULEIURI MINERALE ȘL HIDROCARBURI ………………………….. ………………………….. … 64
7.1 GESTIONAREA ULEIURILO R UZATE ………………………….. ………………………….. ………………. 64
7.2 CONVENȚIA INTERNAȚION ALĂ MARPOL 73/78 ………………………….. ……………………….. 65
7.3 ANEXA I LA MARPOL 73/78. ………………………….. ………………………….. ……………………. 66
7.4 OPERAȚIUNILE DIN SPAȚ IILE COMPARTIMENTULU I MAȘINI CE SE ÎNREG ISTREAZĂ ……….. 67
CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 70
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 71
3
CAPITOLUL 1
INTRODUCERE
Nava de tipul cargou de 1 5000 tdw este destinată să transporte mărfuri generale, mărfuri în vrac
(incluzând chiar și minereu, dar la capacitate redusă), utilaje, cherestea (în magazii și pe punte) și
containere.
Fig. 1.1
Fig.1.2.
4
1.1 Dimensiunile principale ale navei
Lungimea maximă L max – reprezintă distanța măsurată pe orizontală între punctele extreme ale
navei:
Lmax=145,91 m
Lungimea între perpendiculare Lpp – reprezintă lungimea stabilită între prova și pupa în funcție
de forma navei, astfel: distanța măsurată între muchia prova șiaxulcârmei din pupa la nivelul linie de
încărcare de vară sau 96% din distanța măsurată intre extremitatea prova la aceeași linie de încărcare și
punctul extrem pupa (totuși L pp nu se va lua mai mare de 97% din lungimea navei măsurată la linia de
încărcare de vară):
Lpp=132,6 m
Lățimea navei B – reprezintă distanța măsurată între marginile exterioare ale secțiunii maestre:
B=21 ,2 m
Pescajul d – reprezintă distanța măsurată pe verticală între planul de bază și linia de plutire la
cuplul maestru când nava stă pe chilă dreaptă, la plină încărcare:
d=8,9 m
Înălțimea de construcție D – reprezintă dista nța măsurată pe verticală intre planul de bază și
linia punții în bord la cuplul maestru:
D=13,2 m
Simbolul fundamental al navei este simbolizat prin două fracții, separate printr -o ancoră, sub
forma:
În prima fracție numărătorul indică registru d e clasificație care a exercitat supravegherea
asupra construcției, iar în cea de -a doua simbolul M indică faptul că este vorba de -o navă maritimă.
În prima fracție numitorul indică partea navei care a fost supusă sup ravegherii, aici C
reprezintă corp, iar M mașini, ceea ce semnifică că atât corpul cât și mașinile au făcut obiectul
supravegherii pe timpul construcției din parte R egistrului.
Numitorul celei de -a doua fracții, reprezentat printr -un număr, indică: 0 -pentru nave destinate
navigație nelimitate; 1 – navigație în mări deschise, dar nu mai departe de locurile de adăpost de 200
Mm; 2 – navigație în mări deschise, dar nu mai departe de locurile de adăpost de 50 Mm sau 2R unde
valurile nu trebuie să depășească grad ul 6; 3 – pentru navele destinate navigației maritime costiere.
Nava este echipată din punctul de vedere al mașinilor principale cu un motor principal Sulzer
diesel reversibil în doi timpi cu simplu efect ce au următoarele caracteristici:
– Număr cilindri 6;
– Diametrul cilindrului / cursă 900 mm /1550 mm;
– Putere 9 400 CP ( 6918 kW);
– Turație 122 rot/min;
– Transmisie:directă;
– Combustibil utilizat – păcură;
Autonomia navei este luată în considerare ca fiind 16000 Mm
– Bunker 4027t
– Viteza 15 ,8 Nd
– Generatoare 3*504 kW 400 V 50 Hz CA
– Propulsor: 1 elice cu pas fix
– Număr magazii 11: 17,50m; 29,70m; 18,00;3*20,70m; 18,00m; 30,60m;
15,30m
– Dimensiuni guri magazii: 11,00*15,60m; 10*(11,70*15,60)
5
– Capacitate mărfuri în vrac: 83997m3
1.2 Dotarea navei cu instalații de punte și corp
A.Instalația de ancorare
Această instalație are ca elemente componente :
– două ancore de tip Hall de 18 00 Kg fiecare ;
– două lanțuri de ancoră din otel de calibru 70 și de lungime 250 m (cel din babord) și de 275
m (cel din tribord);
– două ni se proeminente ;
– două nări de ancoră cu tuburi de tablă sudată ;
– două stope de lant;
– platforme și postamenti;
– două vinciuri combinate de ancoră și ma nevre hidraulice. Un vinci este prevăzut cu
barbotină cu frână, tobă de cablu cu frână, tambur manevră și motor hidraulic.
B. Instalația de santină și de drenare a tuturor tancurilor de combustibil
Instalația asigură drenarea magaziilor de mărfuri, a compartimentului mașini și a tancurilor de
combustibil greu după spălare, a compartimentului mașinei cârmei, a puțului de lanț, a tunelului de
tubulaturi. Instalația se compune din următoarele părți distincte:
a) Instalația de santină pentru magazii
Aceasta este compusă din : electropompa de santină dublată de electropompa de balast,
tubulatura magistrală și sorburi le cu reținere.
b) Instalația de santină a compartimentului de mașini
Drenarea compartimentului mașini se face cu o electropompă cu piston care mai are și
posibilitatea debarasării apei de santină la mal prin prizele amplasate în borduri, precum și posibil itatea
trimiterii reziduurilor la tancul de slop.
Apa de santină este evacuată peste bord doar după ce aceasta a fost trecută printr -o instalație de
separare a hidrocarburilor și a rezultat un conținut maxim de hidrocarburi mai mic de 15 ppm.
c) Instalația de santină pentru zonele prova și pupa
Drenarea compartimentului mașinii cârme i și a încăperilor de pe puntea principală și din picul
pupa și picul prova se face gr avitațional printr -un sistem de tubulaturi de scurgere.
C. Instalația de balast
Instalația de balast este deservită de două electropompe centrifugale verticale
neautoamorsabile. Pentru amorsare, fiecare pompă este dotată cu :
– un ejector care extrage aerul din tubulatura de aspirație a pompei având ca agent de lucru
aerul comprimat;
– două valvule electromagnetice montate pe aspirația ejectorului și pe admisia agentului de
lucru ;
-un presostat ce comandă închiderea și deschiderea valvulelor electromagnetice în funcție de
presiunea realizată pe refularea pompelor.
D. Instalația de stins incendiu c u apă
Nava este dotată cu o instalație de stins incendiu cu apă care este deservită de două
electropompe centrifuge care pot lucra fie singure, fie în paralel. Acestea se află amplasate în
compartimentul mașini pe puntea paiol, câteuna în fiecare bord.
Pentru cazurile de avarie, în compartimentul mașini, nava este dotată cu o pompă centrifugă de
avarie autoamorsabilă amplasată într -un compartiment special amenajat în dublul fund.
E. Instalația de stins incendiu cu CO2
Nava este dotată cu o instalație de stins incendiu cu CO2, deservită de o centrală de bioxid de
carbon care este amplasată pe puntea principală. Instalația este prevăzută cu sirene de avertizare sonoră
în compartimentul mașini și cu alte mijloace de avertizare sonoră (fluiere) în celelalte c ompartimente și
6
încăperi ale navei (magazii, ateliere,…). Pe lângă mijloacele de avertizare sonoră, nava mai este dotată
și cu mijloace de avertizare și semnalizare luminoase.
F.Instalația de stins incendiu cu abur, de aburire și de spălare tancuri de c ombustibil
Această instalație folosește aburul la o presiune de 7 bar, presiune care este asigurată de
caldarină și conține un distribuitor ce asigură stingerea focarului de icendiu cu abur la motorul
principal, la motoarele auxiliare, la caldarina cu arză tor și pe coșul de fum.
Instalația de aburire se compune din :
– un distribuitor de abur care asigură repartiția aburului la pulverizatoare;
– un număr de pulverizatoare ce execută stropirea cu abur a pereților tancurilor de ulei
(circulație și rezervă).
Sistemul de aburire este folosit pentru desprinderea de pe suprafețele pereților tancurilor a depunerilor,
contribuind la o mai bună curățire în urma spălării.
G. Instalația de ventilație a magaziilor
Acest sistem de ventilație este mixt, adică cu introducție artificială a aerului în încăperi și cu
evacuarea naturală a acestuia și asigură 6 schimburi a aerului din încăpere pe oră, când magaziile sunt
goale.
Instalația este compusă din electroventilatoare axiale amplasate pe puntea principală. Gurile de
introducție sunt prevăzute cu site de protecție împotriva flăcărilor și cu un rând de site grosiere ce
împiedică pătrunderea diferitelor bucăți de materiale (cârpe, bucăți de lemn).
H. Instalația de guvernare
Instalația de guvernare este compusă din :
– cârma de tip suspendată, semicom pensată și care este dispusă în continuarea etamboului;
– mașina cârmei care este acționată electr ohidraulic și este deservită de grupul
electrohidraulic alimentat direct de un circuit electric de la tabloul principal de distribuție (T PD);
– arborele cârmei ce este confecționat din otel forjat cu cămașa din otel inoxidabil;
– lagărele de susținere ce sunt confecționate din otel și au bucșe din bronz, unse cu ulei cu
ajutorul unui sistem de ungătoare.
Mașina cârmei asigură bandarea cârmei dintr-un bord în altul de la un unghi de 32° babord la
un unghi de 32° tribord într -un timp de maximum 28 secunde.
I. Instalația de salvare
Nava este echipată cu două bărci de salvare cu motor, bărci de salvare de tip închis, cu
capacitatea de ambarcare a 44 persoane fiecare. Fiecare este amplasată în câte un bord, una în bordul
babord și una în bordul tribord.
Echipamentul de salvare mai conține și 4 plute și 12 colaci de salvare și un număr de veste de
salvare cu baterii și fluier disponibile pentru 25 d e persoane.
7
CAPITOLUL 2
CARACTERISTICI GENERALE ALE NAVELOR
2.1 Scurt istoric al dezvoltării construcțiilor navale
Epoca marilor descoperiri geografice a dus la o nevoie crescută de capacități de transport a
navelor comerciale ceea ce a făcut ca sectorul construcțiilor navale sa se dezvolte puternic și să se
transforme într -o ramura industrială distinctă și puternică. începând cu secolul al XV -lea construcția
navelor vizează aspecte importante, cum sunt: sporirea volumului încărcăturii, î mbunătățirea calităților
nautice, creșterea dimensiunilor navei și implicit a capacităților de încărcare, creșterea siguranței navei.
Adevărata revoluție în domeniu s -a produs ca urmare a folosirii oțelului pentru construcția corpului
ceea ce a permis la s porirea apreciabilă a dimensiunilor si a tonajului navelor.
Fig. 2.1.
Necesitatea asigurării rezistenței corpului navei a condus la dezvoltarea sistemului de osatură
longitudinal și odată cu acesta au apărut noi tehnologii de asamblare a corpului navei, de alegere și
pregătire atentă a materialelor în scopul creșterii duratei și siguranție în funcționare.
Tipul de navă care s -a impus la timpul respectiv a fost galionul care a fost folosit atât pentru
scopuri comerciale cât și p entru scopuri militare. Evoluția navelor cu vele continuă în secolul al
XVII -lea cu apariția navelor de linie ca urmare a necesităților militare ale marilor puteri maritime.
În scopul măririi numărului de tunuri amplasate la bord aceste nave aveau câte tr ei punți, iar
numărul velelor și a vergilor devine din ce în ce mai mare. Pe lângă aceste nave au apărut și fregate,
bricuri, brigantine, incendiatoare, bombardiere, clipere, etc.
Apariția mașinilor cu abur și a motoarelor cu ardere internă a pus capăt tra nsportului de
mărfuri cu veliere de capacitate mare.
Progresele importante ce au dus la dezvoltarea explozivă și modernizarea construcțiilor
navale, introduse în ultima parte a sec XI și prima parte a sec. XX, au fost: generalizarea utilizării
oțelului ca material constructiv al corpului navei; introducerea pe nave a mașinii de propulsie cu aburi
și mai apoi a motoarelor cu ardere internă și a turbinelor cu gaze; dezvoltarea propulsoarelor prin
8
dezvoltarea roților cu zbaturi și apariția elicelor navale, in troducerea pe nave a încălzirii centrale și a
iluminatului, adăugarea generatoarelor și motoarelor electrice, dezvoltarea comunicațiilor navale, etc.
Fig. 2.2.
Consecințele imediate au fost creșterea dimensiunilor navelor, urmată de îmbunătățirea
continuă a performanțelor acestora în special a vitezei de deplasare si a condițiilor de viață la bord.
2.2 Calitățile nautice si caracteristicile geometrice ale navei
Nava este o construcție plutitoare inginerească destinată transportului de mărfuri și pasageri
(navele de transport) sau pentru efectuarea unor operațiuni în porturi și pe căile navigabile (navele
tehnice).
Construcția navelor reprezintă fără îndoială un domeniu tradițional în cadrul industriei
transporturilor datorită element ului principal extrem de simplu pe care se bazează: "principiul lui
Arhimede". Nava trebuie să fie o construcție plutitoare care să opereze în siguranță deplină, în condiții
de mediu cunoscute. Istoria dezastrelor navale dovedește că această cerință este î ncă o problemă
nerezolvată pe plan mondial și a cărei dificultate apare din faptul că nava operează la interfața dintre
două medii fluide (apa și aerul); a căror evoluție este oarecum predictibilă. Statistici la nivelul anului
1992 consemnează că la un par c de 76000 de nave în lume s -a calculat o rată a pierderii de 0,3 % pe an
și o rată a accidentelor grave de 1,49 % pe an, la nave cu mai mult de 500 TRB. Cauzele acestor
accidente sunt de natură tehnică, științifică, economică la care se adaugă, nu în ulti mul rând, eroarea
umană.
Studiile societăților de asigurare și a marilor companii de navigație efectuate pentru fiecare caz în
parte au ajuns la concluzia că mai mult de 80 % s -au datorat erorilor umane. Rezoluția I.M.O.
A.596(15) din 1987 subliniază că "majoritatea accidentelor maritime se datorează erorilor umane".
Ca o măsură absolut necesară în noiembrie 1993, Adunarea I.M.O. a adoptat Codul I.S.M.
(Internationa Safety Management) un standard internațional pentru managementul în deplină siguranță
al navei, corespunzător fiecărei situații de operare și pentru prevenirea poluării mediului marin; care a
intrat în vigoare la 24 mai 1994. Orice navă la bordul căreia s -a implementat codul I.S.M. printr -un set
de proceduri specifice primește Certificatul de Ma nagement, care se verifică în timpul inspecțiilor Port
9
State Control. Aceste proceduri acoperă problematica întreagă a activităților de la bord constituind "
Manualul procedurilor operaționale de la bordul navei".
Pe de altă parte pentru a limita numărul accidentelor navale care se datorează erorilor umane în
1995 a fost adoptat codul S.T.C.W. care reprezintă un sumum minim de competențe pe care trebuie să
le posede orice membru al echipajului, corespunzător funcției pe care o ocupă.
În cadrul teoriei nav ei, preocuparea esențială constă în studiul calităților nautice precum și modul
în care: caracteristicile geometrice ale navei (dimensiuni principale, rapoarte între dimensiuni, formele
suprafeței imerse), distribuția de greutăți de la bordul navei, acțiun ea factorilor externi (forțe și momente
hidrodinamice datorate acțiunii valurilor mării), etc., influențează aceste calități.
S-au identificat următoarele calități nautice ale navei:flotabilitatea, stabilitatea, nescufundabilitatea.
Flotabilitatea este calitatea navei de a pluti cu întreaga încărcătură la bord la pescajul dorit și în
poziția dorită. Nava trebuie să posede și o rezervă minimă de flotabilitate care depinde de tipul de navă,
de tipul de încărcătură și de zona de navigație.
Stabilitatea reprezintă calitatea navei de a reveni la poziția inițială de echilibru, după dispariția
cauzei externe care a scos -o din această poziție.
Nescufundabilitatea reprezintă capacitatea navei de a -și păstra flotabilitatea și stabilitatea în limite
rezonabile atunci când un compartiment sau un grup de compartimente sunt inundate. în timpul
navigației pe mare montată, nava va executa mișcări pe toate gradele de liber tate, din care unele sunt
mișcări oscilatorii. Aceste mișcări trebuie să aibă amplitudini cât mai mici și perioade cât mai mari.
Principalele caracteristici geometrice ale corpului navei. O navă se poate împărți în mai multe
complexe constructive: corpul, suprastructurile și rufurile, instalația energetică, propulsorul, instalațiile
de punte și cu tubulaturi, instalațiile electrice și radio, etc.; fiecare dintre aceste complexe ridicând
probleme specifice de proiectare, construcție și exploatare.
Fig. 2 .3.
Partea principală a oricărei nave o constă corpul alcătuit dintr -un înveliș subțire și etanș, întărit la
interior cu cadre transversale și longitudinale care formeazăstructura corpului și îi conferă rigiditatea
necesară. Reprezentarea grafică a corpul ui navei se concretizează în planul de forme. El se folosește
pentru efectuarea calculelor hidrostatice necesare în procesul de proiectare și în timpul exploatării
navei la reparațiile la corp, la andocare, etc.
Ca plane principale în statica navei se definesc următoarele trei plane reciproc perpendiculare
(Fig.2.3.):
a) – planul diametral (P.D.) este un plan vertical longitudinal care împarte nava în două jumătăți simetrice
tribord (Tb) și babord (Bb). Intersecția corpului navei cu planul diametral est e un contur închis numit
conturul navei în planul diametral. Intersecția planului diametral cu chila reprezintă linia chilei . Dacă în
poziția de plutirelinia chilei este paralelă cu suprafața de plutire se spune este pe chilă dreaptă . În caz
contrar linia chilei este înclinată față de suprafața apei; cu un pescaj mai mare la pupa. Se spune că nava
este apupată sau cu asieta la pupa. Această soluție se adoptă la unele nave deoarece din punct de vedere
hidrodinamic, complexul "elice – cârmă" funcționează în c ondiții mai bune la pescaje mai mari.
10
Planul plutirii de calcul este planul orizontal care coincide cu suprafața apei liniștite, corespunzător
pescajului pentru care a fost proiectată nava. Acest plan împarte nava în două părți distincte: partea
imersă num ită și carenă și partea emersă. Corespunzător avem suprafața imersă în contact cu apa și
suprafața emersă în contact cu aerul atmosferic. Planul plutirii de calcul intersectează suprafața corpului
navei după o curbă plană închisă denumită linie de apă , care închide la interior plutirea de calcul sau
plutirea de proiectare ( CWL) .
Se definesc următoarele două perpendiculare (Fig. 2.4.):
Perpendiculara prova (P. pv) este dreapta verticală care trece prin punctul de intersecție dintre linia
interioară a etrave i și C.WL .
Perpendiculara pupa (P. pp) este dreapta verticală conținută în planul diametral, dusă prin axul
cârmei sau la 96 % din lungimea plutirii de calcul (LCWL).
Pentru calculul elementelor geometrice ale carenei trebuie considerată o lungime care să
reprezinte o valoare medie a lungimii carenei pentru diferite plutiri. În general pentru aceste calcule se
folosește lungimea recomandată de societățile declasificare pentru navele comerciale respectiv
lungimea plutirii de calcul pentru navele militare Reg istru. recomandă lungimea între perpendiculare.
Fig. 2.4.
b) – planul secțiunii de la mijlocul navei este un al doilea plan important în descrierea formelor
geometrice ale navei. Este un plan lateral perpendicular pe planul diametral s ituat la jumătatea lungimii
de calcul; în general reprezentat prin simbolul Φ. Acest simbol a fost inițial utilizat pentru a desemna
planul secțiunii transversale de arie maximă sau planul "cuplului maestru". Planul cuplului maestru
împarte nava în două ju mătăți: jumătatea prova și jumătatea pupa.
La navele moderne de transport există o zonă la mijlocul navei unde secțiunea transversală se păstrează
constantă, care se numește " zonă cilindrică ".
c) – planul de bază este planul paralel cu planul plutirii de calcul dus prin punctul de intersecție al
planului secțiunii de la mijlocul navei cu linia de bază. Urma planului de bază pe planul diametral se
numește linie de bază ( L.B)
Sistemul de coordonate față de care ne v om raporta în calculele de statica navei are axele situate la
intersecția a două câte două din cele trei plane principale. Originea acestui sistem K se numește punct de
chilă. Axa xeste laintersecția lui P.B. CU P.D. și poziția spre prova; axa yeste la inte rsecția lui P.B. CUΦși
pozitivă spre tribord; axa z este la intersecția lui Φ cu P.D. și este pozitivă în sus.
Acesta este un sistem mobil în spațiu legat de navă. Asupra sistemelor de coordonate vom mai reveni în
capitolul următor.
Dimensiuni principale . Dimensiunile navei sunt de două tipuri: dimensiuni teoretice (de calcul
sau de construcție) și dimensiuni de gabarit de care trebuie să se țină cont în exploatarea și manevra
navei. Acestea sunt: lungimea L, lățimea B, înălțimea de construcție D, pescajul d. în figura 2.5. sunt
ilustrate următoarele dimensiuni principale.
Lungimea la linia de plutire ( LWI) este distanța măsurată în P.D. între punctele de intersecție ale
liniei de plutire cu etrava și etamboul.
Lungimea de construcție sau de calcul ( L) este lungimea definită conform prescripțiilor
registrelor de clasificare și servește la dimensionarea elementelor constructive ale navei.
Lungimea maximă (Lmax) este distanța orizontală măsurată între punctele extreme ale corpului
navei, excluzând eventualele părți nestructurale. Dacă nava este prevăzută cu părți structurale atunci
aceeași distanță se numește lungime de gabarit. Fig. 1.2.2
11
Fig. 2.5.
Lungimea între perpendiculare ( LPP) este distanța măsurată între perpendicularele prova și pupa.
Lățimea de calcul este distanța măsurată între tangentele paralele la axa de simetrie a plutirii de calcul.
Pentru navele care au zonă cilindrică lățimea este măsurată în secțiunea de la mijlocul navei pe plutirea
de calcul.
Lățimea maximă (Bmax) este distanța măsurată între punctele extreme ale corpului în secțiunea de
la mijlocul navei excluzând eventualele părți nestructurale. Dacă nava este prevăzută cu părți structurale
atunci aceeași distanță se numește lățime de gabarit.
Înălțimea de construc ție (D) este distanța verticală dintre P.B. și punctul de intersecție al punții cu
bordajul măsurată în planul secțiunii de la mijlocul navei.
Înălțimea bordului liber ( F) este distanța verticală măsurată în secțiunea de la mijlocul navei de
la linia de pl utire până la intersecția punții de bord liber cu bordajul.
Pescajul de calcul (d) este distanța verticală măsurată în secțiunea de la mijlocul navei întreL .B.
și plutirea de calcul.
Pescajele prova și pupa (d pv,dpp) sunt distanțele verticale măsurate la c eledouă perpendiculare de
la linia chilei până la plutirea de calcul.
2.3 Rezerva de flotabilitate. Marca de bord liber.
Prin definiție, rezerva de flotabilitate este volumul etanș al navei situat deasupra liniei plutirii.
Rezerva de flotabilitate, poate fi interpretată ca fiind volumul de apă ce poate fi ambarcat la bord pentru
ca nava să ajungă în situația de "plutire submarină". Evident că măsura rezervei de flotabilitate este
bordul liber al navei F (Fig. 2.6.).
Prin definiție, bordul liber atribuit es te distanța măsurată pe verticală la mijlocul navei, între
marginea superioară a liniei punții și marginea superioară a liniei de încărcare corespunzătoare.
Fig. 2.6.
Rezerva de flotabilitate este deosebit de importantă în special în cazurile când nava suferă avarii
la corp și un compartiment sau un grup de compartimente sunt inundate. în aceste situații, nava își
modifică parametrii de flotabilitate mărindu -și pescajul mediu și înclinându -se longitudinal și/sau
transversal. Fig. 1.2.3
Fig. 1.3.1
12
Asigurarea rezervei de flotabilitate depinde de rigiditatea corpului (rezistența generală și locală) și
etanșeitatea lui.
Bordul liber, la o navă comercială, variază în limite largi, în funcție de cantitatea de marfă.
Stabilitatea bordului liber minim pentru navel e de transport maritim, se face conform "Convenției
internaționale asupra liniilor de încărcare" – Londra 1966. Astfel, navele sunt împărțite în două
categorii:
– Navele de tipul "A" – sunt nave special construite pentru a transporta mărfuri lichide în vrac. La
aceste nave deschiderile în tancurile de marfă sunt de mici dimensiuni, acoperite cu capace rezistente și
garnituri etanșe. O astfel de navă trebuie să aibe un grad foarte mare de etanșeitate a punților principale;
de asemenea transportând mărfuri lichide în vrac etanșeitatea este sporită și asemănător și rezistența la
inundare.
– Nave de tipul "B" – sunt nave care nu satisfac condițiile pentru tipul "A"
Înălțimea bordului se determină în practică cu ajutorul "mărcii de bord liber".
Aceasta este amplasată în fiecare bord la mijlocul navei și constă din:
– linia punții;
– discul de bord liber (denumit și discul Plimsall) situat sub linia punții tăiat de o bandă orizontală,
a cărei margine superioară trece prin centrul discului și este situată față de linia de punții la o distanță
egală cu bordul liber minim de vară (Fig. 2.7.).
Având stabilit bordul liber de vară, relațiile dintre acesta și celelalte linii de încărcare pentru
diferite zone geografice și anotimpuri sunt prezentate în continuare:
.1 Linia de încărcare de vară (Summer load line) este indicată prin marginea superioară a benzii
ce trece prin centrul discului fiind marcată cu V(S). Distanța măsurată în milimetri de la această linie și
linia punții reprezintă bordul liber minim de vară (Summer freeboard).
.2 Linia de încărcare la tropice (Tropical load line) este situată deasupra liniei de încărcare de
vară la o distanță egală cu 1/48 din pescajul de vară al navei, fiind mar cată cu T(T).
.3 Linia de încărcare de iarnă (Winter load line) este situată sub linia de încărcare de vară la o
distanță egală cu 1/48 din pescajul de vară al navei, fiind marcată cu I(W).
Fig. 2.7.
4.Linia de încărcare de iarnă în Atlanticul de Nord (Winter Nord Atlantic load ne) este
marcată cu IAN(WNA). Pentru navele cu lungimea mai mică de 100m această linie se obține majorând
cu 50 mm bordul liber minim de iarnă. Pentru celelalte nave această linie coincide cu linia de încărcare
de iarnă.
5.Linia de încărcare de vară în apă dulce (Summer fresh water load line) este indicata de
marginea superioară a unei benzi marcată cu D(F). Distanța de la marginea superioară a acestei benzi
până la linia de vară es te egală cu variația pescajului mediu al navei la trecerea din apă sărată cu ρ
=1,025 t / m3 în apă dulce cu ρ1 = 1,0 t/m3 (FWA).
6. Linia de încărcare la tropice în apă dulce (Tropical fresh water load line) este indicată de
marginea superioară a unei benzi marcată cu TD(TF). Distanța de la marginea superioară a acestei
13
benzi până la linia de încărcare de vară în apă dulce ( D) reprezintă modificarea pescajului care este
admisă în apă dulce față de bordul liber la tropice.
La navele care transportă cherestea pe punte se prevăd linii de încărcare suplimentare plasate în
stânga discului de bord liber cu liniile de încărcare având aceeași specificație.
2.4 Clasificarea navelor maritime și fluviale
Nava reprezintă o construcție plutitoare complexă, cu propulsie proprie, remorcată sau staționată,
destinată îndeplinirii unei funcții de transport sau altor lucrări și activități maritime și/sau fluviale.
Pentru a putea analiza nava, ce reprezintă o structură complexă, putem folosi patru criterii:
criteriul funcționalității; criteriul mecanicii clasice; criteriul constructiv – elastic; criteriul sistemic. Din
punctul de vedere al prezentului contract de cercetare se impune realizarea clasificării navelor după
criteriul funcționalității. Pe baza acestui criteriu putem clasifica navele în două mari categorii, după cum
urmează: nave civile și nave militare.
2.4.1 Nave civile maritime și fluviale
a) Din punct de vedere al funcționalității propriu zise
– Nave pentru transportul mărfurilor uscate: cargouri mărfuri generale, nave mixte,
– Nave pentru transportul mărfurilor lichide denumite și nave cisternă: petroliere (nave destinate
transportului de țiței și produselor petroliere cu punctul de inflamabilitate de 60°C și mai mic
pentru navele maritime și de 55°C și mai mic pentru navele de navigație interioară și presiunea
vaporilor după Reid mai mică decât cea atmosferică), nave transportoare de gaze lichefiate
(navă destinată transportului în vrac al gazelor lichefiate), navă pentru transportul produselor
chimice (navă destinată transportului în vrac al produselor chimice periculoase); nave
combinate (de tip mineralier -petrolier sau vrachier -petrolier);
– Nave specializate: vrachiere, mineraliere, cerealiere, portcontainer, portbarje, roll -on/roll -off
navă (pentru mărfuri destinată pentru transportul diferitelor mijloace de transport pe toate
punțile, inclusiv pe puntea suprastructurilor), feribot (navă de mărfuri și pasageri destinată
pentru transportul regulat ala pasageri lor precum și al parcului rulant de cale ferată și /sau
mijloacelor de transport rutier de regulă pe puntea pereților etanși și mai sus), nave pentru
transportul cherestelei, nave pentru pescuit și prelucrare a peștelui, nave frigorifice, nave pentru
transportul animalelor vii, spărgătoare de gheață, remorchere, nave de cercetări științifice,
nave hidrografice, nave școală, nave pentru prelucrarea altor resurse vii ale mării care nu se
ocupă cu pescuitul acestora;
– Nave de pasageri, care pot fi special destinate transportului de pasageri sau orice navă care
transportă mai mult de 12 pasageri;
– Nave tehnice: nave de salvare, drăgi, macarale plutitoare, docuri plutitoare, șalande, ateliere
plutitoare, sonete plutitoare, stații de ranfluare, platforme de for aj marin (UMF);
b) Din punct de vedere al modului de propulsie
– Nave fără propulsie proprie (neautopropulsate)
– Nave cu propulsie proprie (autopropulsate): cu vele, cu motoare cu ardere internă, cu turbine (cu
abur sau cu gaze)
– Cu propulsie mixtă (diesel – electrică, turbo – electrică, vele – motor)
– Cu propulsie nucleară
c) Din punctul de vedere al materialului de construcție a corpului navei
– Nave din lemn
– Nave din oțel
– Nave din metal și aliaje ușoare
– Nave din materiale compozite
– Nave din materiale plastice armate
– Nave din beton armat
d) Din punctul de vedere al zonei de navigatie
– Nave de cursă lungă
– Nave pentru navigație costieră (de cabotaj)
14
– Nave pentru radă și port
– Nave pentru navigația interioară (mări interioare, fluvii și lacuri)
Trebuie menționat faptul că funcționalitatea fiecărui tip de navă are implicații directe asupra
comportamentului mecanic și structurii constructive a corpului său.
2.4.2 Nave militare
Clasificarea navelor militare se face în funcție de cerințele operaționale, importanța
misiunilor principale pe care le rezolvă, deplasament, dotare cu armament și tehnică de luptă,
rază de acțiune, autonomie.
În funcție de mediul de acțiune și nevoile misiunii navele militare se clasifică astfel:
Având în vedere caracterizarea navei pe baza criteriului funcționalității acestea se clasifică
astfel (tabelul 2.1):
Navele moderne aflate în dotarea Forțelor Navale se pot asimila cu anumite rezerve navelor
civile.
15
Tabelul 2.1
Specificul navelor militare presupune utilizarea celor patru categorii de sisteme de osatură și mai
ales sistemul de osatură combinat, și sistemul de osatură mixt datorită următoarelor aspecte:
1. pornind de la misiunile de luptă ale navelor marinei militare, care presupune sol icitarea acestora
în condiții extreme; Nr.Crt. Criteriul de
clasificare Categoria Tipul Observații
1 NAVE DE
LUPTA Portavioane Propulsie
nucleară
2 Nave de Portelicoptere
3 suprafață Crucișătoare Propulsie
nucleară
și clasică
4 Distrugătoare
5 Fregate
6 Corvete
7 Nave de
patrulare
8 Vedete
purtătoare
de
rachete/torpile
9 Monitoare
10 Nave dragoare
de mine
11 Vânătoare de
mine
12 Nave de desant
13 Nave submerse Submarine de
atac Propulsie clasică
și nucleară
14 Submarine
vânătoare de
submarin
15 Nave logistice
16 NAVE
AUXILIARE Nave de
suprafață Nave de
asigurarea
războiului
electronic •
17 Nave de
comandament
18 Nave -spital
19 Nave de
asigurare
20 Nave de
salvare –
avarli
21 Nave cisternă
22 Remorchere
16
2. posibilitatea alimentărilor acestora în marș;
3. participarea la misiuni umanitare, speciale de salvare și recuperare pe mare, în orice condiții ale
mării și în orice zonă a globului;
4. nescufundabil itatea navei în cazul inundării unor compartimente datorită undelor de șoc ale
exploziei submarine.
5. natura încărcăturii de la bord este în general agabaritică, și cu destinație specială;
6. navele sunt proiectate să navige în cele mai diverse condiții de obicei extreme;
7. navele sunt mici ca dimensiuni și tonaje;
8. sunt nave puternic solicitate datorită calităților nautice cu care sunt dotate;
9. corpul este solicitat pe timpul folosirii în luptă a navelor la lansări de rachete, trageri cu artileria,
misiuni de d ragaj.
10. corpul este conceput de așa manieră astfel încât să plutească în condițiile inundării cât mai
multor compartimente
11. în general la navele de ultimă generație se utilizează construcții care să micșoreze amprenta
magnetică, acustică, de radiolocație, h idrodinamică.
12. echipamentele speciale de menținere a funcțiilor vitale ale navei și echipajului, impun adoptarea
construcțiilor care să reziste solicitărilor diverse de natură mecanică și termică.
13. vibrațiile corpului navei la factorii externi și interni imp un măsuri suplimentare de amortizare a
acestor solicitări, necesare stabilizării tirurilor armamentelor și deci construcții speciale care
influențează structura constructivă a navei.
2.5. Caracterizarea generală a structurilor navale
Nava reprezintă o construcție plutitoare complexă, cu propulsie proprie, remorcată sau staționată,
destinată îndeplinirii unei funcții de transport sau altor lucrări și activități maritime și/sau fluviale. Corpul
navei are următoarele părți constructive:
Osatura. Osatura es te definită o rețea spațială de bare drepte și curbe, îmbinate între ele, care
determină și menține formele geometrice ale corpului navei. Corpului navei poate fi construit cu două tipuri
de elemente de osatură:
– elemente de osatură longitudinale: acele bar e drepte sau curbe ale căror lungimi se măsoară în
planuri paralele cu PD respectiv PL
– elemente de osatură transversale: acele bare drepte sau curbe ale căror lungimi se măsoară în
planuri paralele cu cuplul maestru
Învelișul exterior. învelișul exteri or este partea constructivă a corpului navei, formată din filele de
tablă drepte și curbe, de diferite grosimi, care îmbracă osatura.
Construcțiile de rigidizare. Totalitatea planșeelor situate în interiorul corpului navei, dispuse
longitudinal – orizontal (punțile), transversal – vertical (pereții transversali) și longitudinal – verticali (pereții
longitudinal) se numesc construcții de rigidizare.
Construcțiile anexe. Sunt acele construcții, situate în interiorul (tancurile, postamentele
generatoarelor de abur, mașinilor și mecanismelor, etc)și exteriorul corpului etanș (suprastructurile și
rufurile, parapetele și balustradele, etc), care participă la îndeplinirea în bune condiții a funcționalității navei
2.5.1 Sisteme de osatură.
Structura oricăru i corp de navă include două tipuri de elemente de osatură: longitudinale și
transversale. După modul de dispunere și după gradul de participare la structura corpului a celor două tipuri
de elemente amintite mai sus, în construcțiile navale se deosebesc urm ătoarele patru sisteme de osatură:
– sistemul transversal;
– sistemul longitudinal;
– sistemul combinat;
– sistemul mixt;
2.5.1.1 Sistemul de osatură transversal.
17
Este sistemul de osatură cel mai cunoscut, fiind folosit din cele mai vechi timpuri și se aplică în
construcția navelor de lungimi mici (sub 80 m) care nu necesită măsuri deosebite privind asigurarea
rezistenței generale a corpului la incovoierea longitudi nală. Caracteristic acestui sistem este faptul că
în cadrul construcției structurii de rezistență a corpului predomină elementele de osatură transversale.
2.5.1.2 Sistemul de osatură longitudinal
Este specific navelor de lungimi mari (peste 80 m), care s unt puternic solicitate la încovoiere
longitudinală, atât pe apă calmă, cât, mai ales, pe valuri.
Acest sistem se caracterizează prin faptul că în cadrul construcției structurii de rezistență a
planșeelor, predomină elementele de osatură longitudinale.
2.5.1.3 Sistemul de osatură combinat
Este un sistem longitudinal – transversal și se aplică la construcția navelor pentru transportul
mărfurilor uscate, petrolierelor, vrachierelor și mineralierelor, cu lungimi mai mici de 180m, care
impune unele măsuri pr ivind asigurarea rezistenței corpului la încovoierea longitudinală.
Sistemul de osatură combinat se caracterizează prin faptul că planșeele depártate de axa de
încovoiere (fundul, dublul fund, puntea principală) se construiesc în sistem de osatură transver sal.
2.5.1.4 Sistemul de osatură mixt
Se caracterizează prin faptul că în cadrul unor planșee din structura corpului apare atât
sistemul de osatură longitudinal, cât și transversal. De regulă astfel de planșee se întâlnesc în zona
compartimentelor mașini atunci când acestea sunt dispuse la pupa, respectiv în zonele din
apropierea extremităților, care marchează trecerea de la sistemul de osatură longitudinal la cel
transversal. Evident, nomenclarea făcută la sistemele de osatură prezentate anterior acoperă și
necesitățile de nomenclare pentru structurile navale construite în sistem de osatură mixt. De aceea
nu se mai impun precizări suplimentare.
2.5.2 Constructia planseelor
Osatura planseului este formata dintr -o rețea de bare, drepte sau curbe, incrucisa te. In
constructia planșeeior se utilizeaza trei sisteme de osatura: transversal, longitudinal si mixt. La
același corp de nava pot sa existe plansee cu sisteme de osatura diferite. Principalele tipuri de
planșee cu elementele lor constructive vor fi descr ise mai departe dupa cum urmează.
2.5.2.1 Planșee de fund cu dublu fund construite in sistem de osatura longitudinal
Sunt specifice navelor de lungimi mari construite in sistemele de osatura longitudinal si
combinat.
Planseul de fund cu dublu fund construit in sistem de osatura longitudinal se compune din
urmatoarele elemente:
In structura planseelor de fund cu dublu fund construite in sistem de osatura longitudinal,
suportii si longitudinalele (de fund si dublu fund) reprezintă barele de direcție p rincipala, întărite si
comune, iar varangele, barele de încrucișare.
Învelișurile fundului, gurnei si dublului fund, sunt formate din file de table, de diferite grosimi,
dispuse longitudinal. Grosimea tablelor este determinata de poziția lor in configurați a planseului si
respectiv de solicitările locale si generale la care sunt supuse. Chila este tabla cu grosimea maxima.
De la chila spre borduri, grosimea tablelor scade treptat. De asemenea, spre extremitati, unde
șocurile datorate oscilațiilor navei pe va luri sunt mai puternice, grosimile tablelor fundului cresc
fata de zona centrala. De regula, grosimea tab lelor învelișului dublului fund este aceeași pe toata
latimea compartimentului etanș, dar poate sa difere de la un compartiment la altul in funcție de
sarcina transportata.
Îmbinările transversale ale tablelor se vor face intre coaste. Distanta, masurata longitudinal,
de la îmbinarea sudata pină la coasta cea mai apropiata de ea trebuie sa reprezinte minimum 25% din
lungimea intervalului intercostal.
18
2.5.2.2.Plansee de bordaj costruite in sistem de osatura transversal.
Sunt specifice navelor pentru transportul mărfurilor uscate. De asemenea, se recomanda
utilizarea lor si la navele vrachiere, petroliere, mineraliere, petrolier -vrachiere si petrolier mineraliere,
cu L<180 m.
Alegerea sistemului de constructie transversal, la tipurile de nave mentionate mai înainte, se
datoreaza faptului ca acesta asigura mai bine rezistenta locala a planseelor de bordaj la acțiunea
sarcinilor concentrate. Totodata aces t sistem de constructie oferă posibilitatea de a se obține o
reducere a masei corpului navei.
2.5.2.3 Planșeele de punte în sistem de osatură longitudinal.
Puntea navei este puternic solicitată la încovoiere întrucât ea este mai d eparte de axa neutră a
secțiunii și din această cauză de cele mai multe ori se construiește în sistem de osatură longitudinal.
2.5.2.4 Planșee de punte construite în sistem de osatură transversal.
Sunt specifice punților intermediare care sunt mult mai apropiate de axa neutra, iar la bord
au rol de compartimentare în vederea asigurării rolului funcțional al navei dar și
nescufundabilității în caz de avarie.
2.5.2.5 Pereții transversali și longitudinali etanși
Pereții plați se asimilează cu planșeele plane ale căror elemente de osatură sunt
reprezentate prin bare verticale și orizontale. Pereții construiți în sistem de osatură vertical sunt
specifici cargourilor.
Utilizarea acestora prezintă următoarele avantaje:
– se asigură rezistența locală la presiunea apei de inundare;
– se asigură mai bine stabilitatea pereților, în cazul solicitării acestora de reacțiunile
scaunelor de doc, pe timpul andocării navei.
2.6 Materiale utilizate în construcția structurilor navale
2.6.1. Generalități
Societățile de clasificare navală, care au ro lul de supraveghere a construcției și a exploatării
navelor, impun utilizarea la construcția corpurilor de nave a unor materiale, cu caracteristici
minimale.
Deși constructorii navali contemporani sunt preocupați de găsirea unor materiale și aliaje noi
care să asigure optimizarea construcțiilor navale prin reducerea masei corpului prin creșterea
rezistenței acestuia la diferite solicitări, oțelul rămâne materialul cel mai des întâlnit, datorită
factorilor economici ce decurg din exploatarea navelor pe parcu rsul ciclului de viață al acestora.
Analiza sistemică a tehnologiilor și materialelor ce se folosesc în construcțiile navale actuale
aduc pe primul plan utilizarea aliajelor speciale Fe – C, cu caracteristici superioare.
Complexitatea structurii constructi ve a corpurilor navelor, implică utilizarea materialelor de
construcție capabile să reziste nu numai solicitărilor mecanice, termice, fonice, hidrostatice,
electromagnetice, dar și la diverși concentratori de tensiune, factori de coroziune, îmbătrânire,
anduranță, iar soluțiile adoptate trebuie să ducă la mărirea ciclului de viață și micșorarea costului de
exploatare pe întreg ciclul de viață al navei.
Așadar materialele de bază utilizate în construcția corpurilor de nave, cu funcționalități
diverse, sunt: lemnul, oțelurile, metalele ușoare și aliajele acestora, materialele compozite,
materialele plastice armate, betonul armat.
Dintre materialele enumerate mai înainte, ponderea cea mai însemnată în construcția navelor
maritime și fluviale revine oțelurilor. Tendința actuală se menține chiar dacă perspectiva înlocuirii
oțelului cu materiale și aliaje speciale câștigă teren.
2.6.2 Principalele caracteristici ale materialelor prescrise de registrele de clasificare navală
19
Utilizarea materialelor de înaltă rezistență la construcția corpurilor de nave are la bază
următoarele cerințe:
1. reducerea masei corpului metalic;
2. creșterea capacității de transport, la un deplasament impus;
3. reducerea puterii necesare instalațiilor de propulsie, la o viteză impusă; creștere a vitezei de
deplasare a navei, la o putere impusă instalațiilor de propulsie;
4. creșterea valorii coeficienților de siguranță, atât în cazul considerării ca tensiune
periculoasă a limitei de curgere superioară minimă, cât și în cazul considerării ca tensiun e
periculoasă a rezistenței la rupere a materialului;
5. reducerea efectului distructiv al coroziunii electrochimice.
Toate materialele care se utilizează la construcția navelor sunt obținute în unități autorizate de
către registrele de clasificare navală, ia r procesul de elaborare fiind supravegheat de către acestea.
Dintre semifabricatele și piesele ce intră în structura constructivă a navei se pot menționa:
1. laminatele din oțel pentru construcții navale, din oțel Y sau din oțel de înaltă rezistență călit
și revenit pentru construcții sudate;
2. laminate din oțel pentru căldări și recipiente sub presiune clasele I și II;
3. țevile din oțel pentru căldări, schimbătoare de căldură și tubulaturi clasele I și II;
4. piesele forjate sau turnate din oțel;
5. piesele turnate din fontă;
6. piesele turnate din aliaje de cupru pentru elice și pentru alte piese;
7. semifabricatele din aliajele de aluminiu pentru construcții de corp;
8. lanțurile și cablurile.
Toate aceste materiale sunt supravegheate de către registrele de dasificație navale prin:
9. examinarea documentației tehnice care conține cerințele tehnice pentru execuție;
10. inspectarea și autorizarea unităților care produc materialele și produsele;
11. inspectarea și încercarea materialelor și produselor în timpul execuției;
12. întocmirea document elor corespunzătoare privind rezultatele supravegherii și marcarea
acestora.
Caracteristicile materialelor sunt încercate prin metodele prezentate în continuare:
A. Metode distructive: încercarea la tracțiune; încercarea la încovoiere prin șoc;
determinarea durității; încercări tehnologice: (încercarea la îndoire; încercarea la aplatizare;
încercarea la evazare); încercarea la încovoiere prin șoc vertical analiza macro și microstructuri i;
analiza chimică;
B. Metode nedistructive: controlul radiografie al materialelor; controlul ultrasonic al
pieselor; controlul cu pulberi magnetice;
C. Încercări specifice materialelor nemetalice: încercarea la tracțiune; încercarea la
compresiune; încercarea l a îndoire; determinarea modulului de elasticitate normală a materialelor
plastice cu fibră de sticlă; determinarea conținutului relativ de sticlă din materiale plastice cu fibre de
sticlă; determinarea densității aparente a materialelor plastice friabile; determinarea deformațiilor
remanente ale materialelor plastice la temperatura limită; încercări la: absorbțiaapei; la îmbătrânire; la
acțiunea produselor petroliere; la acțiunea apei de mare; la permeabilitatea aerului; la rezistența la
frig; la acțiunea o zonului;
D. Încercarea la sudabilitate: se aplică produselor laminate, turnate sau forjate din oțel,
precum și a aliajelor de aluminiu utilizate pentru elementele sudate și constă în determinarea:
compoziției chimice și a caracteristicilor de bază; rezistențe i la fisurare; tendinței de îmbătrânire;
proprietăților îmbinării sudate;
Pe baza acestor încercări se vor face referiri particulare pentru majoritatea tipurilor de
materiale întâlnite în confecționarea structurilor navale.
2.6.3. Principalele caracteristici ale materialelor utilizate în confecționarea
structurilor navale
20
În tabelul 2.2. sunt prezentate valorile modulelor de elasticitate și coeficientului
de contracție transversala pentruprincipalele tipuri de material utilizate î n construcțiile
navale
Tabelul 2.2
2.6.3.1 Oțeluri. Oțelul reprezintă materialul de bază utilizat în construcțiabcorpurilor de nave cu
funcționalități diverse.
Preponderent sunt întâlnite:oțeluri obișnuite pentru construcțiile navale din categoriile A, B, D,
și E, cu limita de curgere superioară RCH = 235 [N/mm2]; oțeluri de înaltă rezistență, categoriile A32,
D32, E32, și F32 cu RCH = 315 [N/mm2], A36, D36, E36 și F36 cu RCH = 355 [N/mm2], A40, D40, E40
și F40 cu RCH = 390 [N/mm2].
Utilizarea oțelurilor din categoria D, E și F cu RCH> 420 [N/mm2] se face pentru construcțiile
speciale, la navele cu lungimea de calcul L > 180 m, puternic solicitate la încovoiere longitudinală, la
navele cu destinație specială și navele Forțelor Navale.
Pentru elementele de structură ale navei, funcție de nivelul tensiunilor, prezența unor
concentratori de tensiune și consecințele previzibile ale avariilor pentru siguranța construcției se împart
în trei categorii I, II și III.
Elementele de structură ale navei se încadrează în categoria I. Pentru elementele de structură cu
înalt nivel de concentrare a tensiunilor, supuse la sarcini dinamice sau care se află în condițiile unei
solicitări compuse, se utilizează oteluri de categoria D sau E [01], [09], [11].
Pentru corpul navelor se folosește oțelul sudabil, laminat la cald sub formă de tablă, platbandă
sau profilat, cu grosimea până la 50 mm, precum și oțelul profilat destinat construcțiilor și pieselor
navale. Alegerea oțelurilor pent ru structura corpului, inclusiv a celui supus timp îndelungat la
temperaturi scăzute se face în funcție de grupa elementului ( Grupa I, II și III de elemente structurale),
grosimea elementului, și temperatura construcției.
MATERIALUL MODULUL DE
ELASTICITATE
LONGITUDINAL
E [ N/mm2] MODULUL DE
ELASTICITATE
TRANSVERSAL
G [N/mm2] COEFICIENTUL
DE
CONTRACTIE
TRANSVERSALA
µ
1 2 3 4
Oteluri carbon (2,0-2,1) 105 (8,0-8,1) 104 0,24-0,28
Oteluri aliate (2,1 -2,2) 105 (8,0-8,1) 104 0,25-0,30
Cupru laminat 1,1 105 4,0 104 0,31 -0,34
Bronz fosforos laminat 1,16 105 4,2 104 0,32-0,35
Auminiu laminat 0,69 105 (2,6-2,7) 104 0,32-0,36
Duraluminiu laminat 0,7 105 3,7 104 –
Lemn:
in lungul fibrelor
transversal pe fibre
(0,1-0,12) 105
(0,005 -0,01)105
0.055 104
–
–
–
21
Compoziția chimică și caracteristicile mecanice ale oțelurilor de rezistentă normala pentru corpul
navelor sunt prezentate în tabelul 2.3. :
Tabelul 2.3.
Categoria A B D E
Dezoxidare Calmat sau
semicalmat Calmat sau
semicalmat Calmat Calmat, tratat
cu Al. elaborate
cu granulatie
fină
Stare de livrare Compoziția
chimică C max 0,21 0,21 0,21 0,18
Mn min 2,5 0,80 0,60 0,70
Si max 0,5 0,35 0,35 0,35
P max 0,04 0,04 0,04 0,04
S max 0,04 0,04 0,04 0,04
Al min – – 0,015 0,015 încercarea
la tracțiune Rezistenta la rupere
Rm
[N/mm2] ' 400 – 490 400-
490 400-
490 400 – 490
Limita de curgere Rc
[N/mm2], min 235 235 235 235
Alungirea la rupere 22 22 22 22
Temperatura de încerc
[°C] – 0 -20 -40 încercarea de
încovoiere prin șoc
pe epruvete Charpy cu
crestătura în V Grosimea tablei [mm] <50 <50 <50 50<
l<7
0 70<l<
100
Energia la
rupere
[J] Epruvete
longitudinale
KV L 27 27 27 34 41
Epruvete
transversale
KV T 20 20 20 24 27
22
Tabelul 2.4.
Tabelul 2.5.
Din punct de vedere tehnologic, oțelurile destinate construcției corpurilor de nave trebuie
prezinte următoarele calități:să aibă calitățile necesare deformațiilor plastice; să se poată deforma la cald
sau la rece; să se poată tăia cu fo arfece mecanice sau cu flacără; să -și mențină proprietățile mecanice în
timpul prelucrării; să prezinte o bună rezistență la coroziune; să aibă sudabilitate.
Compoziția chimică și caracteristicile mecanice ale oțelurilor de înaltă rezistența pentru
corpul navelor sunt prezentate în tabelul 2.4.
Compoziția chimică a oțelurilor de înaltă rezistența călite și revenite pentru construcții
sudate sunt prezentate în tabelul 2.5.
2.6.3.2. Metale și aliaje neferoase
Cele mai des utilizate materiale, metalice și aliaje neferoase, folosite la construcțiile navale sunt:
Cuprul și aliajele de cupru – utilizate la confecționarea elicelor navale, cuzineților pentru
liniile arborilor portelice, armăturilor, garniturilor de etanșare, tuburilor pentru diverse instalații. Categoria A32 | D32 | E32 | A36 | D36 | E36 | A40
| D40 | E40
Dezoxidare Calmat și elaborate cu granulație fină
Stare de livrare Compoziția chimică C max 0,18
Mn 0,90-1,60
Si max 0,50
P max 0,04
S max 0,04
Al max 0,015
Nb 0,02 – 0,05
V 0,02 – 0,05
Ti max 0,02
Cu max 0,35
Cr max 0,20
Ni max 0,40
Mo max 0,08 încercări la tracțiune Rezistența la
rupere Rm
[N/mm2] 440 – 550 490 – 620 510-650
Limita de
curgere Rc
[N/mm2] 315 355 390
Alungirea la
rupere 22 21 20
Temperature
de încercare 0 -20 +40 0 -20 -40 0 -20 -40
CATEGORIA OȚELULUI Conținutul elementelor [%] max
C Si Mn P S
D, E 0,20 0,55 1,70 0,035 0,035
F 0,18 0,55 1,60 0,025 0,025
23
La alegerea aliajelor de cupru trebuie avut în vedere nivelul corespunzător la
caracteristicilor mecanice la temperaturi impuse, rezistența la coroziune, precum și alt caracteristici
impuse de condițiile de exploatare.
Piesele fabricate din aliaje de cupru se vor încerca prin:
a) determinarea compoziției chimice;
b) determinarea caracteristicilor mecanice;
c) încercări tehnologice.
Compoziția chimică a aliajelor de cupru pentru fabricarea elicelor navale este prezentată în
tabelul 2.6
Aliajele de aluminiu – sunt utilizate la confecționarea și construcția unor suprastructuri,
rufuri, scări exterioare și interioare, balustrade, amenajări interioare.
Aliajele de aluminiu utilizate în construcțiile navale se prezintă sub forma semifabricatelor
obținute prin diverse metode: piese forjate, piese matrițate, bare, profile, plăci presate și table de
diverse grosimi. Compoziția chimică a aliajelor de aluminiu maleabile este prezentată în tabelul
2.7.
Tabelul 2.6.
Tabel
ul
2.7.
Categoria Compoziția chimică [%]
Elemente principale Alte elemente (max)
Mg Mg Al Ti Zr Si Fe Cu Zn Cr
1 2,7-3,8 Max0,
6 Rest 0,2 – 0,80 0,50 0,10 0,20 0,35
2 4,0-4,9 0,3-1,0 Rest 0,2 – 0,40 0,40 0,10 0,20 0,25
3 4,3-5,8 0,2-0,8 Rest 0,02-
0,1 – 0,50 0,50 0,10 0,20 0,35
4 5,5-6,5 0,8-1,1 Rest – 0,02
-0,2 0,40 0,40 0,10 0,20
5 5,8-6,8 0,5-0,8 Rest 0,02-
0,1 – 0,40 0,40 0,10 0,20 –
6 0,4-1,5 0,2-1,0 Rest 0,20 – 0,60-
1,60 0,50 0,10 0,20
Categoria Compoziția chimică [%]
Cu Al Mn Ni Fe Zn Sn
(max
) Pb
(max)
1 55-
62 0,5-3,0 0,5-4,0 Max1,0 0,5-2,5 Restul 1,5 0,5
2 50-
57 0,5-2,0 1,0-4,0 2,5-8,0 0,5-2,5 Restul 1,5 0,5
3 77-
82 7,0-11,0 0,5-4,0 3,0-6,0 2,0-6,0 Max1,0 0,1 0,03
4 70-
80 6,5-9,0 8,0-20,0 1,5-3,0 2,0-5,0 Max6,0 1,0 0,05
24
Tabelul 2.8.
Aliajele de aluminiu prezintă marele avantaj al unei densități mai mici decât a oțelului și a unei
rezistențe mecanice superioare.
Aliajele de aluminiu se folosesc în construcția navelor mici și în special a celor de mare viteză.
Aplicat în special la execuția învelișului exterior al carenei navelor mic i, mărește durata de exploatare.
O particularitate a aliajelor de aluminiu constă în puternica ecruisare a acestora în timpul
prelucrării la rece. Ridicarea proprietăților mecanice după prelucrare se face prin călirea pieselor.
Compoziția chimică și caract eristicile mecanice ale aliajelor de aluminiu turnate sunt prezentate în
tabelul 2.8.
2.6.3.3. Materiale nemetalice. în această categorie intră materialele plastice care se utilizează la
confecționarea unor izolații, căptușeli interioare, căptușeli de protecție a punților împotriva coroziunii
metalelor, a bărcilor de serviciu și de salvare, construcția unor uși speciale pentru magaziile frigorifice,
etc.
1 .material e plastice armate cu fibră de sticlă;
2. materiale plastice textile;
3. materiale plastice spongioase. Categoria Compoziția chimică
[%] Starea
de Caracteristicile mecanice
[min]
Principalele
elemente ale
aliajului Impuritățile
admisibile
[max] livrare Rp0,2
[N/mm2] Rm
[N/mm2] A5
[%] Duritatea
Brinell
[HB]
Mg 2,0 -4,5 Cu-0,10 Netratat 70 140 3 50
1 Si 0,5 -1,3 Fe – 0,50 Recopt în
soluție
Mn 0,05 -0,6 Zn – 0,20 solidă și
apoi 125 210 1 65
Rest Al Ti – 0,20 călit
Mg 4 -6 Cu-0,10
2 Si 0,5 -1,3 Fe – 0,50 Netratat 80 155 2 55
Mn 0,05 -0,6 Zn – 0,20
Rest Al Ti – 0,20
Mg 9 -11,5 Cu-0,10
3 Si 0-1,3 Fe – 0,50 Recopt în
soluție 145 270 8 60
Mn 0 -0,4 Zn – 0,20 solidă și
apoi
Rest Al Ti – 0,20 călit
Mg 0 -0,5 Cu-0,10 Netratat 90 150 2 50
4 Si 7-11 Fe – 0,50 Recopt în
soluție
Mn 0 -0,5 Zn – 0,20 solidă și
apoi 165 200 1,5 70
Rest Al Ti-0,20 călit
Si 10 -13,5 Cu-0,10 Netratat 70 150 2 50
5 Mn 0 -0,5 Fe – 0,50 Recopt în
soluție
Rest Al Zn – 0,20 solidă și
apoi 80 160 3 50
Ti – 0,20 călit
25
Materialele plastice existente din punct de vedere structural se pot împărții în două m ari categorii:
1. materiale termoplastice – care se înmoaie sub efectul căldurii și pot lua ușor forma dorită;
2. materiale termodurificante – care la prima încălzire se înmoaie și se deformează, dar prin
răcire se întăresc și nu se mai înmoaie sub acțiunea unei încălziri ulterioare. Tabelul 2.9.
Cele mai importante materiale plastice sunt: rășinile poliesterice; alchidele; epoxidele; fenol –
formaldehidele, polistiren solid; policlorură de vinii solidă; poliuretan solid.
Toate materialele plastice și materi alele de origine organică trebuie să satisfacă următoarele condiții,
specificate de către registrul de clasificație sub a cărui supraveghere este construită nava, referitoare la:
1. combustibilitatea, inflamabilitatea și propagarea flăcării;
2. degajarea de gaze care prezintă pericol de explozie;
3. asigurarea unei bune temperature a construcției în regimuri extreme de temperature;
4. materialele nu trebuie să devină casante în procesul de exploatare;
Caracteristicile mecanice și alte caracteristici ale materialelor plastice sunt prezentate în
tabelul 2.9.
Cat Felul
materialului
plastic Densitatea
[Kg/m] Rezistența
la rupere la
încovoiere
[N/mm2]
min Rezistența la
rupere
la
compresiune
[N/mm2]
min Modulul
de
elasticitate
[N/mm2]
min Capacitate
de
absorbție
a apei
în
24 ore[Kg/m2]max Temperatura
limită
de folosire [ °C]
1 Polistiren 20 0,30 0,10 2,00 0,06
solid 60 0,80 0,40 3,40 0,03 ±66
100 1,00 0,70 4,90 0,02
2 Policlorură
de 120 1,00 0,70 4,90 0,25
vinii solidă 250 3,30 2,90 14,50 0,15 ±66
3 Poliuretan 50 0,20 0,20 2,90 0,05 + 100, – 60
solid 250 4,00 2,90 14,50 0,03
4 Rășină 120 0,80 0,80 3,30 0,01
epoxidă 160 1,40 4,50 20 0,02 ±66
210 1,80 6,00 50 0,05
5 Rășină 126 0,70 1,50 7 0,01
fenolică 140 1,55 2,90 14 0,01 ±66
180 1,80 3,30 14 0,02
6 Uree –
formol 140 0,70 1,70 7 0,60
150 1,20 2,00 14 1,00 ±66
192 3,55 6,00 18 2,50
7 Rășină 111 1,22 1,65 4,50 – ±66
poliester 113 3,5 2,5 2,10 0,05
26
CAPITOLUL 3
INSTALAȚII PENTRU MANEVRAREA
CAPACELOR MECANICE ALE GURILOR DE MAGAZII
3.1. Generalități
În timpul navigației capacele gurilor de magazii trebuie să fie inchise etanș la apă si să
suporte eforturile date de masele de apă ambarcate prin valuri, iar în cazul containerelor,
mijloacelor mobile sau cherestele i ambarcate pe punte, capacele mecanice trebuie să suporte si
greutatea acestora. închiderile gurilor de magazii ale navelor maritime si de navigație interioara
sunt acționate mecanic, instalațiile lor asigurand manevrarea facilă, rapidă si sigură, în cond iții de
deplină securitate pentru operatori.
În funcție de mișcarea pe care o executa în vederea închiderii sau deschiderii, capacele
mecanice pot fi:
1) de translație cu simplă tragere;
2)de rotație rabatabile sau pliante cu mișcare combinată;
3) formată din una sau mai multe perechi de panouri.
Construcția dispozitivelor de acționare trebuie să fie executată astfel încât în cazul defectării lor
să nu aibă loc căderea capacelor în timpul operațiunilor de închidere sau deschidere. Instalația de
acționare trebuie astfel concepută încât capacele meca nice să poată fi manevrate si cu ajutorul
instalației de ridicare a navei sau a instalațiilor de la mal. Instalația de acționare a capacelor si mai
ales piesele ei mobile nu trebuie să traverseze spațiile de acces pentru oameni. Viteza maximă de
deplasare a capacelor recomandata de 15 m/min. Duratele manevrei de închidere sau deschidere
trebuiesă fie circa 5 minute, pentru fiecare capac, 12 minute, pentru 3 capace și 16 minute pentru
4-6 capace.
3.2. Capace mecanice de translație cu simplă tragere.
În cadrul acestui sistem (fig 3 .1), capacul mecanic este format din 5 – 6 panouri separate.
Se va da o schemă de principiu cu urmatoarele elemente componente:
1 – rama guri de magazie; 2 – cale de manevră; 4 – calea de depozitare; 7 – vinci de încărcare ;
9 – lanț de legătură; fiecare panou metalic 3 putându -se deplasa longitudinal în plan orizontal, prin
translație, cu ajutorul a câte 4 role de manevră 5. Pentru deschidere, cu ajutorul panoului de acționare
10 se trage ultimul panou, prin care se transmite într egului capac componenta orizontală a tensiunii
din parâmă.
Prin deplasarea sistemului de panouri pe rolele de depozitare 6 care au ecartament mai mare
si pot contacta doar calea de depozitare 4, aflată la una din extremitățile gurii de magazie. Datorită
momentului dintre reacțiunea de sprijin pe aceste role (care sunt plasate pe o dreaptă ce nu trece prin
centrul de greutate al panoului) si greutatea panourilor, se realizează răsturnarea lor în poziție
verticală, proces controlat si de calea de răsturnare 8.Calea de depozitare 4 are un varf de pantă,
pentru a asigura forța necesară strângerii panourilor în poziția dedepozitare.
27
Fig 3.1 Capace mecanice de translație cu simplă tragere
1 – rama guri de magazie; 2 – cale de manevră orizontală; 3 – panou metalic acoperire gură
de magazie; 4 – calea de depozitare; 5 – rolă de manevră; 6 – rolă de răsturna re; 7 – vinci de
încărcare; 8 – cale de manevră înclinată; 9 – lanț de legătură; 10 – zbir de manevră.
3. 3. Capace mecanice rabatabile
Se utilizeaza pentru gurile de magazii si pentru rampele navelor on/roll off caret ransporta
mijloace mobile (fig 3 .2). Acționarea acestor capace se poate face electromecanic, electrohidraulic, cu
ajutorul instalației de încărcare sau al unei instalații proprii cu fire. în cazul acționării electromecanice
cu fire, pentru poziția orizontala, de solicitare maximă, din ecuația de moment fața de axa de rotație a
capacelor, neglijând frecările în articulație, tensiunea din firul de acțiune este dată de relația:
T=mgl 1/lsinα
Fig. 3 .2 Capace mecanice rabatabile
Forța tangențiala la tamburul vinciului de acționare este :
Tv=mgl 1 kn /lsinα
n fiind numărul de role de deviere intre capac si vinci. în cazul acționării hidrostatice, momentul
mecanic maxim al hidromotorului de acționare amplasat în articulație este:
M=mgl 1
28
3.4. Capace mecanice pliante
Se utilizează atunci când capacul trebuie să fie format dintr -un număr par de panouri de acoperire a
gurilor de magazii, care pentru a ajunge în poziția de depozitare execută o mișcare combinată (plan
paralel) de rotație și translație (fig.3 .3)
fig 3.3 Capace mecanice pliante
Efortul maxim se înregistrează cu capacul închis, situație în care pentrucomponentele
verticale de acționare ⃗⃗ 1-2și ⃗⃗ 3-4 se poate scrie:
V1_2 = m 1gb1/l1+m 2gb2/l2 ;
V3-4 = m 3gb3/l3 + m 4gb4/l4 ;
Rezultantele ⃗⃗ 1-2 și ⃗⃗ 3-4 ale forțelor de întindere din cele două ramuri sunt date de relațiile:
T1-2 = V 1-2 / sinα 1 = (m 1gb1l2+ m 2gb2l2)/l1l2sinα 1
T3-4 = V 3-4 / sinα 21 = (m 3gb2l3 + m 4gb4l3)/ l 3l4sinα 21
Componentele din fire, în dreptul rolelor de pe capac sunt:
T1 = T1-2 / 2cos(β 1/2) = (m 1gb1l2 + m 2gb2l2) / 2l 1l2 sinα 1cos(β 1/2)
T2 = T 3-4 / cos(β 2/2) = (m 3gb2l3 + m 4gb4l3) / 2l 3l4sinα 21cos(β 2/2)
La sistemul de capace dublu pliante, prima dată se pliază perechea 1-2dinspre articulația fixă
apoi se ridică și a doua pereche de panouri 3-4. Pentru a se obține ridicarea panourilor în ordinea
dorită, trebuie respectată condiția V1-2>V3-4 șiT1>T2, ceea ce depinde de unghiurile αi , deci de înălțimea
de fixare a rolelor d edeviere pe coloanele de încărcare.
3.5. Acționarea capacelor pliante cu hidromotoare liniare . Capacele pliante pot fi acționate și
cu hidromotoare liniare. Fiecare pereche de capace are câte o acționare hidrostatică comandată separat.
Distribuitoarele hidrostatice sunt acționate de obicei manual și mai rar electromagnetic.
Pentru mărirea siguranței de funcționare gen eratorul hidrostatic dispune de douâ linii de
alimentare cu pompe.
În figura 3 . 4 este reprezentată schema de acționare cu hidromotoare lin iare a unor închideri de
guri de magazie, formate dintr -un capac simplu pliant si un capac dublu pliant. Schema va fi compusa din
urmatoarele elemente: 1 – rezervor de ulei; 2 – filtru; 3 -supapa cu sens unic; 4 – electromotor de acționare;
5 – pompă hidro statică cu debit constant; 6 – supapă de descărcare; 7 – manometru; 8 – armătură manuală
de închidere; 9 – ansamblu supapă de sens unic -regulator de debit; 10 – capac simplu pliant; 11 – capac
dublu pliant ; 12 – conductă flexibilă; 13 – distribuitor hidros tatic.
29
Fig 3.4 Schema de acționare hidraulică a capacelor gurilor de magazii
1-rezervor de ulei; 2 -filtru; 3 – supapa cu sens unic; 4 – electromotor de acționare; 5 – pompa
hidrostatică cu debit constant ; 6 – supapă de descărcare; 7 – manometru; 8 – armătură manuala de
închidere; 9 – ansamblu supapă de sen s unic -regulator de debit; 10 – capac simplu pliant; 11 – capac
dublu pliant; 12 – conductă flexibilă; 13 – distribuitor hidrostatic.
Principiul de fu ncționare al instalației hidraulice
Uleiul va trece din rezervorul 1, printr -un filtru 2 și apoi printr -o supapă cu sens unic 3.
Electromotorul va antrena o pompă hidrostatică cu debit constant, care va avea rolul de a ridica
presiunea fluidului de lucru l a valoarea adecvată cerută de instalație în scopul manevrării. Presiunea
fluidului va fi măsurată în permanență cu ajutorul manometrului 4 și va fi controlată cu ajutorul unei
supape de descărcare 6 p rin intermediul căreia surplusul de fluid va fi preluat și redirecționat către
rezervorul 1. După manevrarea capacelor 10, 11, respectiv ridicarea acestora, menținerea pe poziție se
va face posibilă cu ajutorul unei supapei cu sens unic 9, care nu va permite fluidului să treacă înapoi și
va menține capacele la poziție. Menținerea debitului de fluid constant va fi asigurată de ansamblul
supapă de sens unic – regulator de debit prin intermediul căruia se va produce o manevrare continuă
fără șocuri. Pe traseul de înată presiune al fluidului de lucru în schema de m ai jos fîg 3.4, acesta va
parcurge tubulat ura dintre distribuitorul 13 și ansamblul supapă de sens unic – regulator de debit. Prin
urmare pentru fiecare secțiune pliantă (capac) va fi nevoie de un distribuitor și un ansamblu regulator.
Pentru revenirea la poziția inițială (operațiunea de închidere) a capacelor, în instalația de
manevrare se va folosi un drosel (pus în evidență pe vederea A), care va permite revenirea uleiului în
rezervor însă cu un debit foarte mic, constant, astfel încât replierea să se pr oducă lent, cu viteză
constantă și fără șocuri. Acest lucru excude trântire capacului la revenirea pe poziție ceea ce ar putea
duce la ruperea balamalei fluidul de lucru care se va folosi va fi ulei hidraulic de tipul H46 sau H10.
De preferat este utilizar ea uleiului H46 datorită vâscozității mai mari și calităților superioare în
acționările hidrostatice însă costul acestuia este mult mai ridicat este absolut necesar a se folosi același
tip de ulei în toate acționările hidraulice ale navei.
30
CAPITOLUL 4
ELE MENTELE SISTEMULUI HIDRAULIC
4.1 Motoare hidraulice
4.1.1. Motoare hidraulice liniare
Generalitati. Motoarele hidraulice liniare au ca element activ unul sau mai multe pistoane
care se deplaseaza în interiorul cilindrilor de lucru. Acestea (denumite gener ic cilindri hidraulici)
prezintă avantaje importante, în special la utilizarea lor la servosistemele hidraulice de reglare
automata, intre care se pot menționa: legarea servomotorului la sarcina asigura realizarea unor
sisteme rigide fara jocuri; viteze ma ri de răspuns; simplitate constructiva datorata absentei
transformatoarelor mecanice ale mișcării; fiabilitate mare; racordare ușoara a aparaturii de masura,
control și reglaj.
La bordul navei motoarele hidraulice liniare sunt folosi te la acționarea capacelor mecanice
ale gurilor de magazii, a porților de bordaj și a rampelor de incarcare.
Uzual, diametrele cilindrilor sunt cuprinse intre 125 și 300 mm, cursele intre1400 și 4300
mm, forțele de împingere între 300 și 1736 kN iar forțele axiale între 16 0 și 1100 kN.
Calculul motoarelor hidraulice liniare. Calculul motoarelor hidraulice liniare comporta
doua aspecte:
a) unul cinematic cu rol de a stabili corelația dintre viteza și debitul de ulei;
b) unul dinamic ce leaga forțele care apar în sistem de presiunea de lucru.
a. Calculul cinematic
Fie v viteza de deplasare a pistonului. Se presupune ca motorul este alimentat cu debitul de
ulei Q egal cu debitul pompei Q p, ceea ce inseamna a se admite ca pe instalatia hidraulica de la
pompa la motor nu au lo c pierderi de debit prin neetanseitati. Se presupune insa faptul ca în motorul
hidraulic liniar exista pierderile:
ΔQ = ΔQ i + ΔQ e
Aceste pierderi se produc la nivelul neetanseitatilor interioare (ΔQ i) și respective exterioare (ΔQ e).
Se pleaca de la ecuația de blant a debitelor:
Qp = Q +ΔQ
Care, pusa sub o forma convenabil aleasa, leaga debitele din motor și pompa prin randamentul
volumic:
Q = Q p(1-ΔQ/Q p) = Q pηv
unde ηv reprezintă randamentul volumic al motorului.
Calculul cinematic se face pe baza unui ηvrecomandat de literature, fie pe baza unui calcul
exact al lui ΔQ. b. Calculul dinamic
Se considera schema de calcul din fig. 3.1. Se presupune cazul unui motor hidraulic liniar
al cărui pison are diametrul D. Pe t ija pistonului de diametru d este cuplata sarcina S. Motorul este
alimentat cu ulei al cărui debit este Q. Fie p1 și respectiv p2 presiunile de pe cele dou fete active ale
pistonului. La cursa de la stanga la dreapta, pe fata din stanga a pistonului se dez volta o forța activa
axiala Fa. Forța necesara deplasarii sarcinii S este Fs. Fie Ffi, Ffe respectiv Ffx forte rezistente de
frecare interioara, exterioara și cea corespunzătoare sarcinii S. Calculul dynamic pleaca de la
considerarea ecuației de echilibru a forțelor din motorul hidraulic liniar:
Fa=∑
unde Fri reprezintă cele i forte rezistente. Forța activa Fa poate fi scrisa sub forma :
Fa= A Δ p
Unde:
la cursa pistonului de la stanga la dreapta si
(
) pentru cursa inversa
31
Δp reprezintă diferența dintre presinile de pe cele doua fete ale pistonului: Δp = p 1 – p2
fig. 4 .1. Schema de calcul a motorului hidraulic liniar
Forțele rezistente introduse prin suma ∑
pot fi definite mai jos:
∑
∑
unde Frf reprezintă forțele rezistente de frecare, iar Fieste forța de inerție exprimata sub forma
produsului dintre masa ansamblului piston – sarcina și accelerație:
Fi = (m s + m p) ̈
in care ms reprezintă masa sarcinii, iar mp masa pistonului.
Forțele de frecare interna și respectiv externa Ff¡,e se calculeaza diferit în funcție de tipul etansarii
utilizate. Daca spre exemplu, motorul hidraulic liniar este echipat cu etasari dinamice , atunci:
Ffie = Dbpf
undeπD reprezintă perimetrul cercului pe care se face etansarea, b este latimea efectiva pe care se
face etansarea, p este resiunea pe etansare iar f reprezintă coeficientul de frecare. Reconsiderând
ecuația de echilibru a forțelor, se poate scrie:
Fa=F s+ Fr
de unde
( ∑
)
în care ηmecreprezintă randamentul mecanic al motorului liniar.
4.1.2. Motoare hidraulice oscilante
Sunt motoare care realizeaza curse unghiu lare limitate. Au o constructie robusta, fiind
caracterizate prin rapoarte puter e/unitatea de masa foarte bune. Constructiv, constau dintr -un rotor și
un stator pe ca re sunt montati paleti radiali. Conectarea camerelor de lucru delimitate de suprafețele
laterale ale paletior, stator și r otor, la circuitele tur – retur ale pompei, este facuta alternativ, astfel încât
prin alimentarea selectiva a acestora, sa se realizeze cursele unghiulare dorite.Sunt utilizate la bordul
navei îndeosebi la instalațiile de guvernare, putând fi insa întâlnit e uneori și în structura instalațiilor de
acționare la distanta a armaturilor instalațiilor de balast – santina,la instalațiile de capace mecanice a
gurilor de magazie, etc.
Fie R1 și R2 razele rotorului și respectiv statorului. Se definește raza medie a servomotorului
ca semisuma razelor R1 și R2:
32
Fie Ma momentul activ și ΣM r suma momentelor rezistente care incarca sistemul. Calculul dinamic
pleaca de la considerarea echilibrului acestor momente aplicare la ax:
Ma=ΣM r
Presupunând ca momentele rezistente sunt: momentul dat de sarcina Ms, momentul fortelor de inerție
Mi și momentele forțelor de frecare date prin suma lor ΣM f, membrul drept al ecuației poate fi pus sub
forma de mai jos:
ΣM r = M s + M i + ΣM f = M s + M i + zF fl(r)R2 + 2zF ff(r)Rm + zF fl(s)R1 + M fe
unde Ffl(r) reprezintă forța de frecare laterala de la nivelul p aletilor roorului , Fff(r) este forța de frecare
frontala a paletilor rotorului, Ffl(s) reprezintă forța de frecare laterală de la nivelul paletilor statorului,
Mfe este momentul de frecare externa, iar z este numărul perechilor de paleti ai servomotorului.
Momentul forțelor de inerție Mi poate fi scris ca:
In care J și Js reprezintă momentele de inerție mecanice din mișcarea de rotatie. Se poate pune
momentul activ sub forma sumei dintre momentul sarcinii și suma momentelor rezistente
introduse de forțele de frecare:
∑
sau dupa unele prelucrări simple
( ∑
)
unde ηmec reprezintă randamentul mecanic al motorului.În final,presupunând ca pentru calcul se
cunoaște momentul rezistent al sarcinii, adoptand un randament mecanic se stabileste momentul
activ:
Ma = M s/ηmec
Calculul de dimensionare. Plecând de la momentul forțelor active se urmărește
determinarea dimensiunilor constructive ale motorului hidraulic oscilant. Se presupune ca
momentul activ este determinat de diferența presiunilor care actioneaza pe cele doua fete ale
celor z paleti:
unde S reprezintă aria efectva a paietului definita ca
S = H(R 2 – R1)
in care H este inaltimea paietului. înlocuind raza medie definita în expresia momenului activ, se
obține:
Se introduc coeficienții ka și Ψdefiniți ca mai jos:
R1 = k a· da si Ψ = H/R 2
Ecuația este de gradul 3 în R2. Prin rezolvarea ei se poate determina raza statorului. Având valoarea
coeficientului adimensional Ψ recomandata de literatura de specialitate, se poate determina mai
departe inaltimea H a paietului.
Calculul cinematic. Da legătură dintre care este alimenta t motorul oscilant și viteza
unghiulara de rotatie. O parte din debitul din motor se vehiculeaza pentru realizarea vitezei
unghiulare ω, iar cealalta pentru compensarea pierderilor prin neetanseitati. Fie ΔQ suma debitelor
scapate printre suprafețele front ale și laterale cu mișcare relative:
33
∑
unde, prin Qi s-au notat debitele elementare pierdute prin cele n neetanseitati. Scriind mai departe
debitul la motor ca fiind dat de produsul dintre viteza vs și suprafata de lucru a paietului S,
Qm=v sS
unde:
vs= ω · R m
Presupunând ca amaxeste unghiul maxim pe care il poate realize motorul și ca T este timpul în care se
realizeaza aceasta cursa unghiulara, se poate scrie viteza vs ca fiind:
De unde
Debitul pompei care alimenteaza motorul hidraulic oscilant este dat de suma debitelor utile,
care ajunge în motor și pierdut prin neetanseitati:
Q = Q m+ Δ Q
Introducând randamentul volumic ηval motorului vom avea:
(
)
de unde, în final, se obține expresia debitului pompei ca o funcție de dimensiunile constructive ale
motorului hidraulic, de cursa unghiulara maxima a rotorului și de timpul admisibil recomandat pentru
realiz area cursei unghiulare maxime:
Valoarea scăpărilor de debit este funcție d e tipul etansarilor utilizate. Î n mod uzual, la
motoarele hidraulice, se utilizeaza etansari cu manșeta, cu inel sau cu segmenti, asa cu ne arata fig.
4.1. în cazul cand motoarele nu sunt prevăzute cu elemente speciale de etansare, izolarea camerelor
de lucru se asigura prin realizarea u nor jocuri radiale foarte mici intre suprafețele în proximitate. în
condițiile existentei unei diferente de presiune p intre cele doua camere care trebuie etanșate, debitul
de ulei scapat se calculeaza cu relația:
unde L este lungimea desfasurata totala a con turului de etansare pe care, în funcționare, poate apare
pierderea.
4.2 Tipuri de pompe utilizate în acționările hidraulice
4.2.1 Pompe cu pistonașe radiale
Constructia și principiul funcțional. La pompele cu pistonașe radiale, poziția pistonașelor
în blocul cilindrilor este pe raza, variația ciclica a volumelor de lucru realizandu -se datorită datorita
dispunerii excentrice a blocului cilindrilor fata de statorul pompei. Pompele cu pistonașe radi ale sunt
în principal de două tipuri: cu alimentare exterioara; cu alimentare interioară.
La mașinile cu alimentare interioara, distrib utia se face central, prin axul motorului ca în
figura 4.2. Cursa liniara a pistonașelor în blocul cilindrilor 4, generat ăca urmare a montării excentrice
a blocului cilindrilor față de carcasa 6, se poate modifica daca valoarea exercitării "e" poate fi
reglata. Pompele la care marimea "e"poate fi modificata se numesc cu debit variabil. Din figura
rezulta ca marimea cursei pistonașelor are valoarea: s = 2e
34
Distributia fluidului intre camerele de lucru se face prin intermediul distribuitorului 3, care
este fix, dispus pe direcția punctelor m oarte al pistonașelor.
Latimea distribuitorului 3 este mai mare decât la timea canalelor de legătură ale pistonașelor cu
galeriile de aspirație, respectiv refulare. La deplasarea pistonașelor de la PMI la PME, volumele de
lucru sunt în creștere și se produc e aspirația. Invers, la deplasarea pistonașelor de la PME la PMI
volumele de lucru scad și se produce refularea.
Fig. 4.2 schema pompei cu pistonașe radiale cu alimentare interioara : 1 -orificiu aspirație; 2 –
orificiu refulare; 3 -distribuitor; 4 -blocul cilindrilor; 5 – pistol plunjer; 6 – stator.
In figura 4 .3 este prezentata o mașina cu pistonașe radiale cu debit variabil la care reglarea
excentritatii și deci a cilindreei se face cu ajutorul unui sistem de tip șurub – piulița. Pompele cu
pistonașe radia le se fabrica intr -o varietate mare de forme constructive. Principiul de funcționare este
același pentru toate tipurile, diferite fiind numai modul în care se face distributia lichidului de lucru la
aspirație, respectiv refulare și felul în care are loc co ntactul dintre suprafata frontala a pistonașelor și
stator.
Fig. 4.3 Pompa cu pistonașe radiale cu alimentare interioara cu debit variabil 1 – carcasa; 2 – stator; 3 –
bucșa de fricțiune; 4 – șurub pentru reglarea excentricitatii; 5 – distribuitor; 6 – pistonaș; 7 – rola.
Performante și domenii de utilizare. Pompele cu pistonașe radiale au în general pentru puteri
mari( uneori pana la 3000 kW), debite de pana la 8000 I/ min și presiuni de 250 -300bar. Turațiile de
antrenare variaza intre 100 și 1500 rot/min. Aceste pompe sunt folosite la nava la majoritatea ca zurilor la
actionarile hidrostatice.
35
4.2.2 Pompe cu roți dințate
Pompele cu roți dințate sunt pompe volumi ce rotative la care mișcarea de rotație a rotoarelor se
realizează prin antrenarea unuia dintre arbori, de la o sursă de putere exterioară pompei, i ar angrenarea
organelor ded închidere (dinții) prevăzute pe periferia rotoarelor provoacă rotirea arborelui condus.
Carcasa în care sunt amplasate roțile dințate este închisă lateral cu două capace, care constituie, uneori, și
suporți pentru lagăre.
La ieșirea dinților din angrenare (fig. 4.4.) se creează spațiul de volum crescător în care pătrunde
lichidul din conducta de aspirație, sub acțiunea diferenței de presiune față de presiunea din rezervor, apoi
lichidul este transportat între dinții roților dința te de la cavitatea de aspirațiela cea de refulare, datorită
reintrării dinților în angrenare. Linia de contact dintrte cele două roți dințate aflate în angrenare
constituie o închidere a spațiului de înaltă presiune față de cel de joasă presiune.
Pompele cu roți dințate sunt folosite î ndeosebi la pomparea lichidelor vâscoase, ca pompe
de ungere în construcțiile de mașini, la motoarele cu ardere internă, în instalațiile de acționări
hidraulice, la pomparea viscozei în industria textilă, etc. Aceste pompe su nt puțin sensibile la
variația vâsozitățiilichidului și la existența reziduurilor în lichid.
În comparație cu pompele cu piston, pompele cu roți dințate admit turații înalte și sunt, din
punct de vedere constructiv, mai simple.
Pentru a răspunde cerințelor de lucru la diverse regimuri de turație, presiune sau debit,
unele construcții admit o reglare în trepte de turației, iar uneori sunt prevăzute cu reglarea automată
a debitului sau a presiunii la o turație fixă.
Profilul dinților la pompa cu roți dințate se execută în general în evolventă, uneori în
epicicloidă. La unele construcții cu angrenare interioară se utilizează și profilul în hipocicloidă,
îndeosebi la presiuni de refulare sub 100 bar.
Pompele cu roți dințate prezintă următoarele particularități i mportante:
– posibilitatea de aspirație și de refulare a vaporilor cu tensiune înaltă a vaporilor și cu conținut
mare ded gaze și aer dizolvat; presiunea absolută în cavitatea de aspirație la pompele cu angrenare
exterioară pot ajunge la 0,4 bar.
– posibilitatea utilizării lichidului de lucru cu vâscozitatea cinematică cuprinsă în limite largi, între
0,5·106 și 250·106 m2/s ;
– debitul pompei poate fi cuprins într -o gamă largă de valori, între zero și câteva mii de litri pe
minut; la aceste pompe, nefiind piese supuse acțiunii forțelor centrifuge, este posibil să se mărească
turația arborelui de antrenare până la 6000…8000 rot/min (uneori mai mult), limitarea fiind
determinată îndeosebi de apariția cavitației.
– la pompele cu roți dințate cu două roți, cu arbori nedescărcați de acțiunea forțelor de presiune,
presiunea de lucru este cuprinsă între 10 și 35 bar,
– iar la pompele cu mai multe trepte, cu descărcarea reazemelor și cu compensarea automată a jocului
frontal, presiunea de lucru este cuprinsă între 200 și 3 30 bar.
Pompele cu roți dințate pot fi clasificate după următoarele criterii:
a) după felul angrenării: cu angrenare exterioară; cu angrenare interioară;
b) după forma dinților: cu dinți drepți; cu dinți înclinați; cu dinți în V;
c) după numărul de perechi de roți angrenate simultan: cu două rotoare; cu mai multe rotoare;
d) după numărul de trepte de creștere a presiunii: cu o treaptă; cu mai multe trepte;
e) după posibilitatea reglării debitului: cu debit reglabil; cu debit nereglabil;
f) după influența presiunii de lucru a supra rotoarelor: pompe descărcate; pompe nedescărcate; cu
reglare automată a jocului axial;
g) după presiunea de refulare: de presiune joasă (5…30 bar); de presiune medie și de pr esiune înaltă
(100 … 330 bar).
Pompe cu roți dințate cu angrenare exterioar ă. Cel mai răspândit tip de pompă cu angrenaje, cu
utilizări multiple, este pompa cu dou ă roți dințate, cu dinți drepți.
36
Fig. 4.4. Pompă cu roți dințate cu angrenare exterioară
La această pompă debitul este practic același la o turație dată pentru o gamă largă de presiuni.
Pompele cu roți dunțate sunt compacte, sigure în exploatare și au o greutate specifică mică. Pompele
din aceeași categorie pot fi deosebite prin: tipul reazemelor, sistemul de descărcare a spațiului închis
între dinții angrenați, m ijloacele de descărcare a reazemelor, mijloacele de etanșare, etc.
Uneori, în scopul măririi debitului refulat, într -un singur corp sunt montate în paralel mai muie unități
de pompare, constituite din câte două roți dințate, iar în scopul măririi presiunii de refulare, în același
corp, mai multe unități de pompare sunt montate în serie.
Pentru a se asigura continuitatea transmiterii mișcării între roțile din țate, dantura are grad de
acoperire supraunitar, astfel că, înainte de ieșirea din angrenare a unei p erechi de dinți, următoarea
pereche intră în angrenare.
Pompele cu roți dințate cu dinți înclinaț i, deși prezintă unele avantaje (micșorarea zgomotului,
micșorarea uzurii, gradul dee acoperire cu valori mai mari decât ε=2 influențează în mai mică măsură
erorile de fabricație la profilul dinților, etc.), nu sunt totuși larg răspândite, în parte din cauza
complexităților tehnologice și a randamentului volumic mai mic, când se folosesc unghiuri mai mari
de înclinare a dinților; la unghiuri mici (4…7°) de înc linare a dinților, avantajele acestor roți sunt
neânsemnate și nici nu se folosesc. La angrenajele fără joc lateral în angrenare, unghiul de înclinare a
danturii pentru care se păstrează etanșeitatea camerelor de refulare și de aspirație poate fi de până l a
10°. Totuși, și în acest caz, avantajele acestor construcții nu sunt importante. Se constată de asemenea
că uniformitatea debitului refulat nu se îmbunătățește, iar apariția efortului axial este un dezavantaj
suplimentar față dee pompele cu roți dințate care au dinții drepți.
La pompele cu dinți în V, unghiul de înclinare atinge valori de 20° și mai mult, ceea ce
permite să se utilizeze mai bine avantajul înclinării dinților. în același timp, neuniformitatea debitului
scade, iar efortul axial lipseste. De oarece camera de refulare comunică continuu cu camera de aspirație
prin spațiul dintre dinți, la utilizarea lichidelor cu vâscozitate mică, chiar la presiuni medii,
randamentul volumic este mic.
Domeniul avantajos de utilizare a pompelor cu dinți în V îl c onstituie debitele mari (3000 –
5000 l/min) și lichide cu vîscozitate ridicata (până la 300°E). De asemenea, având în vedere că la
aceste pompe legătura continună între camerele de aspirație și de refulare înlătură tendința de strivire a
lichidului cuprins între dinți, este recomandabil să se utilizeze aceste pompe pentru lichide cu
conținut mare de gaze și aer dizolvat.
Pompe cu roți dințate cu angrenare interioară. Aceste pompe funcționează pe același
principiu ca și pompele cu angrenare exterioară. Lichidul care umple pompa în cavitățile dintre dinți
este trransportat din camera de aspirație spre camera de refulare, unde este evacuat forțat, ca urmare
a întrepătrun derii dinților roților conjugate.
Pompele cu roți dințate cu angrenare interioară s unt mai complicate din punctul de vedere al
fabricației, însă prezintă avantajul că dau un debit mai mare la aceleași gabarite, în comparație cu
pompele cu roți dințate cu a ngrenare exterioară, Volumul cuprins între dinții angrenați variază mai
puțin și, prin urmare, debitul este mai uniform.
37
Fig. 4.5. Pompă cu roți dințate cu angrenare interioară
Caracteristicile cavitaționale ale acestor pompe sunt mai bune decât la pompele cu angrenare
exterioară, ceea ce se explică prin faptul că lichidul este adus în pompă prin porțiunea centrală și
astfel forțele centrifuge ajută la umplerea golurilor dintre dinți, la aspirație.
Pentru izolarea cavităț ii de refulare dee cea de aspirație se folosește un organ i n formă de
semilună (fig. 4.5. ), amplasat între roata dințată interioară și coroana dințată interioară și coroana
dințată. La pompele bidirecționale, la inversarea sensului de rotație, elementul în formă de semilună
se deplasează întrr -o poziție diametral opusă celei precedente.
Debitul pompei poate fi reglabil, la o turație dată, dacă se realizează roata dințată sau
coroana dințată deplasabile.
La angrenajul cu dinții în evolventă, debitul teore tic mediu al pompei se determină cu
relația:
* ⁄ (
)
+
în care: b-este lățimea roții; ω1-viteza unghiulară a roții conducătoare; l-jumătatea lungimii liniei de
angrenare; h1 și h2 – înălțimile capului dintelui de la roata conduc ătoare și respectiv de la roata
condusă; r1 si r2- razele cercului de divizare de la roata c ondusă și respectiv de la roata
conducătoare.
Pentru calculul aproximativ, debitul real poate fi determinat cu relația:
Q = 14r 1mbnη v[cm3/min]
în care m este modulul angrenării, în cm, iar randamentul volumic se ia între limitele
ηv = 0,75…0,85 .
Construcția și calculul de rezistență al pompelor cu roți dințate.
Terminologia și toleranțele utilizate la danturile roților dințate cilindricee sunt standardizate prin
STAS – urile: 821 -82, 915 -81, 6273 -81 și 8741 -82.
Raportul de transmitere a perechii de roți dințate cu angrenare exterioară, utilizate ca
elemente de pompare, se alege, de obicei, egal cu unu, ceea ce permite simplificarea construcției și
ușurarea cerințelor tehnologice. Se utilizează roți dințate cu dinți drepți cu profil în evolventă.
în alegerea numărului de dinți se au în vededre următoarele: folosi rea roților dințate cu
număr mic de dinți permite utilizarea mai completă a golurilor dintre dinți, pentru pompare; pentru
un debit geometric dat, dimensiuni de gabarit mai mici va avea pompa la care numărul de dinți este
mai mic; prin creșterea numărului de dinți se îmbunătățește umiformitatea debitului.
38
Roțile dințate cu un număr mic de dinți se utilizează la pompele cu o gamă largă de variație a debitului și
a presiunii de r efulare. Pentru a se îmbunătăți randamentul volumic la pompele cu presiuni de ref ulare
mai mari de 70 bar se aplică compensarea automată a jocului axial inelar. Când această compensare este
realizată complicat, sistemul constructiv al et anșărilor poate duce la mărirea dimensiunilor și la
necesitatea alegerii unui nuumăr mai mare de din ți.
Utilizarea roților cu număr mare de dinți duce la creșterea distanței dintre axele roților,
permițând utilizarea rulmențilorpentru lagăre, ceea cee nu este, în general, posibil la roțile cu număr mic
de dinți, unde, distanța dintre axele roților fiind mică, se folosesc lagăre cu alunecare sau cu ace. Roțile
dințate cu număr mare de dinți se folosesc în mod obișnuit la pompele cu presiuni de refulare mici și
medii.
Pompele cu roți dințate utilizate în construc ția de mașini au de obicei câte 6…30 de din ți la un
rotor.
39
CAPITOLUL 5
DESCRIEREA CONSTRUCTIVĂ Șl FUCȚIONAREA ELEMENTELOR
SCHEMEI
DE ACȚIONARE HIDRAULICĂ
Schema hidraulică reprezentată în figura 2.4 este compusă din urmatoarele elemente: 1 –
rezervor de ulei; 2 – filtru; 3 – supapa cu sens unic; 4 – electromotor de acționare; 5 – pompă
hidrostatică cu debit constant; 6 – supapă de descărcare; 7 – manometru; 8 – armătură manuală de
închidere; 9 – ansamblu supapă de sens unic -regulator de debit; 10 – capac simplu pliant; 11 – capac
dublu pliant; 12 – conductă flexibilă; 13 – distribuitor hidrostatic. Corespunzător acesteia vor fi
trecute în revistă modalități de montaj și caracteristicilor principalelor elemente.
5.1 Filtre. Contaminanții cei mai întâlniți sunt fie agenți mecanici, proveniți din mediul ambiant
sau din interiorul componentelor sistemului, fie agenți chimici, proveniți din degradarea uleiului prin
reacții chimice cauzate de apă, aer, căldură sau presiune și car e produc acizi șimâl. Degradarea
uleiului limitată și durata de viață. în cursul exploatării instalațiilor, ponderea particulelor fine de
contaminanți dintr -un eșantion de ulei crește continuu, datorită procesului de filtrare.
Pentru a avea o imagine sugest ivă a mărim ii particulelor care impurifică lichidul și pe care
dispozitivele de filtrare au sarci na de a le reține, iată dimensiunile unor micro -corpuri obișnuite:
bacterii – 2µm, globule roșii -8 µm ; globule albe -25 µm, fum -50 µm ; polen -60 µm; ceață
industrială -90µm sare de bucătărie -100 µm . Sub mărimea de 40 µm, particulele sunt invizibile cu
ochiul liber.
Clasificarea filtrelor. Principalul criteriu de clasificare a filtrelor îl constituie caracterul acțiunii care
determină reținerea corpurilor impurificate.
a) Filtre cu acțiune mecanică
• Cu sită – finețe uzuală 60… 200 µm , folosite îndeosebi ca sorburi montate pe aspirația
pomp elor;
• Cu șpalt inter -lamelar – finețe 16 … 250 µm , folosite (din ce în ce mai puțin) pentru filtrarea
circuitelor de înaltă presiune;
• Cu hârtie impregnată (figura 5 .1.a) – finețe 10 … 25 µm , folosite îndeosebi ca filtre montate
pe circuitul general de ev acuare a uleiului din instalație în rezervor. Pentru mărirea suprafeței de
filtrare și a rezistenței mecanice, cartușul filtrant 1 se execută de obicei din hârtie gofrată;
• Cu metal sinterizat (figura 5 .1.b) – finețe 2 … 10 µm, folosite ca filtre de evacuare dar, mai
ales de presiune; cartușul filtrant 1se execută sub formă de discuri suprapuse, expunând astfel o mare
suprafață de filtrare.
• Cu împletitură din materiale sintetice, cu fibre de sticlă ș.a.
b) Filtre cu acțiune magnetică (figura 5 .1.c) – pentru reținerea particulelor metalice de orice
mărime; cartușul filtrant este de fapt un magnet permanent 1, precedat de o cajă 2 de oțel, în
șpalturile căreia sunt reținute particulele atrase de magnet. Se montează de obicei pe circuitul de
evacuare.
c) Filtre cu acțiune electrostatică (figura 5 .1.d) – pentru reținerea particulelor de orice mărime,
electrizate în zona 1de intrare în filtru și reținute după aceea pe plăcile ceramice 4 la trecerea
lichidului prin câmpul electrostatic format de electrozii 2 și 3. Se utilizează montat pe circuitul de
evacuare.
d) Filtre cu acțiune centrifugală (figura 5.1 .e) – separarea compușilor grei de masa lichidului
se datorează forței centrifuge provocate de rotirea cartușului filtrant.
e) Filtre cu acțiune mixtă – de exemplu sită + hârtie, sau hârtie + magnet.
Soluțiilor de instalare hidraulică a filtrelor. în practică se pot întâlni următoarele variante de
instalare a filtrelor pe instalațiile hidraulice:
40
1
1
1
12
a) b) c)
–
-+++1 2
34
1
d) e)
Fig. 5.1. Variante de filtrare
a) b) c)
1
23
d) e) f)
Figura 5 .2
• Pe conducta de asiprație în pompă (figura 5.2.a) – filtre-sorb (de obicei site), de finețe 100 …
200 µm, pentru protejarea pompei, cu Δp cât mai scăzut pentru a evita cavitarea pompei;
• Pe conducta de presiune dintre pompă -motor (figura 5.2.b) – filtre de presiune (de obicei site
sau filtre cu lamele și, mai ales, din metal sinterizat), cu finețe de 2 … 10 µm , pentru protejarea
41
aparatelor hidraulice de precizie (regulatoare de viteză, servo -valvule); sunt scumpe și au gabarit
relativ mare;
• Pe conducta de evacuare din motor (figura 5 .2.c) – filtre de retur (de obicei site cu filtre din
hârtie) cu finețe de 10 … 40 µm – soluția de filtrare cea mai utilizată;
• Pe conducta de evacuare d in supapa de siguranță (figura 5 .2.d) – filtre de retur care purifică
un debit parțial de lichid, cel trecut prin supapă.
• Pe un circu it special de filtrare (figura 5 .2.e) – filtre de retur montate în serie cu o pompă ce
recirculă permanent lichidul din rezervor, în scopul purificării lui:
• Filtre cu supape de ocolire (figura 5 .2.f) – colmatarea filtrului 1, mărirea căderii de presiune
care ar putea deterior a filtrul este împiedicată prin deschiderea, la un moment dat, a supapei de
ocolire 2. Deoarece din acest moment filtrul este scos din funcțiune, iar instalația rămâne în
continuare neprotejată, dispozitivul 3 de indicare a colmatării avertizează (de obicei optic) pe
operator că trebuie să intervină pentru curățirea sau schimbarea elementului filtrant.
5. 2. Supape de sens unic
Elementele echipamentului de reglare a presiunii poartă denumirea de supape (valvule sau
ventile). Supapele sunt elemente de comparare a nivelelor de presiune din sistem, asigurând
menținerea constantă sau reglarea la anumite valori impuse a presiunii de acționare sau comandă din
schema hidraulică.
Din punct de vedere funcțional distingem două mari categorii de supape:
1.Supape de blocare;
2.Supape de presiune.
1. Supapele de blocare mai poartă de numirea de supape de sens unic, antiretur, de reținere
sau unidirecționale. Ace ste supape asigură transmiterea debitului, într -o singură direcție, pe
conductele pe care se montează.
Sub aspect constructiv, supapele de bloc are se întâlnesc în v arianta cu scaun. Pe scaun poate
presa o bilă sau un taler conic.
Din punct de vedere funcțional, supa pele de blocare se clasifică în următoarele categorii:
Supapă simplă de blocare;
Supapă de blocare cu comandă hidraulică de deblocare;
Supapă dublă de blocare;
Supapă de umplere
Figura 5.3 Supapă de sens unic
În figura 5 .3 este prezentată o supapă simpl ă de blocare, cu bila 1 presată pe scaunul supapei
de resortul 2, sprijinit în discul 3, cu ajutorul inelului de siguranță 4. Agentul motor poate circula
doar în sensul în care bil a 1 este ridicată de pe scaunul ei. în sens contrar, dinspre arc spre scaunul
supapei, agentul nu poate circula. Se dau în această figură și simbolurile supapei simple de blocare.
1 23 4
cu arc
fără arc
42
Aceste supape mai poartă denumi rea de supape de traseu. Ele se montează pe conducte,
asigurând trecerea unisens a debitului prin acea conductă. Sub aspect constructiv, ele pot fi realizaze
în variantele cu arc sau fără arc. Supapele de blocare simple, fără arc, se monteaz ă în instalațiile
hidraulice în poziție vertica lă.De obicei, supapele de traseu se deschid la presiuni de 5…3 bar, funcție
de forța din arc (de dimensiunile arcului și pretensionarea acestuia).
Supapele de traseu au o foarte largă utili zare. Se prezintă în continuare câteva din principalele
utilizări ale acestor supape:
În combinație cu rezistențele hidraulice (dr osele) asigură scurtcircuitarea acestora, realizând
funcția de by -pass. Pot fi scurtcircuitate de asemenea distribuitoarele sau filtrele când sunt
colmatate;
În combinație cu alte elemente ale schemei hidra ulice asigură automatizarea circuitului de
lucru;
Asigură protecția pompelor contra dezamorsării.
2. Supape de presiune sunt destinate asigurării presiunii înalte în anumite circuite hidraulice. Din
punct de vedere funcțional supapele de presiune se împart în următoarele categorii:
Supape de limitare a presiunii;
Supape de cuplare – decuplare;
Supape de reducere a presiunii.
Supapele de limitare a presiunii, asigură protecția schemei hidraulice față de suprapresiuni. Acest tip
de supapă se întâlnește în două variante:
Supapă de deversare;
Supapă de siguranță.
Supapele de deversare (figura 5 .4), se montează în paralel cu pompele cu debit constant.
Pompa P absoarbe uleiul din rezervorul R și îl refulează spre motorul hidraulică. în cazul câ nd
motorul hidraulic necesită un debit mai mic decât debitul refulat de pompă (QMH< Qp) atunci
diferența dintre debitul pompei șidebitul necesar motorului hidraulic, care constituie debitul Q s, este
deversat permanent prin supapa de deversare SD la rezervorul R.
Ca atare, supapa de deversare funcționează permanent normal deschisă, ea deversând în
rezervor diferența dintre debitul constant al pompei Qp și debitulvariabil necesar motorului
hidraulic QM, corespunzător gamei vitezelor de deplasare ale organului de lucru.
SD
RQSQMH
QP
P
SS
RP
Fig. 5.4. Fig. 5.5.
Supapa de siguranță se montează de obicei în paralel cu pom pele cu debit variabil (figura
5.5). Pompa P cu debit variabil va administra un debit corespunzător necesităților motorului
hidraulic. Ca atare, în condițiile în care motorul hidraulic ajunge la capăt de cursă sau intră în
suprasarcină, depășindu -se în sistem presiunea nominală, supapa de siguranță SS se deschide și
43
deversează la rezervor t ot debitul pompei. Ca atare, supapa de siguranță fie că este închisă și nu
deversează ulei în rezervor, fie, atunci când este deschisă, deversează în rezervor tot debitul
pompei. Din punct de vedere al comenzii, supapele de presiune se clasifică în:
Supape cu comandă directă;
Supape cu comandă pilotată.
Sub aspect constructiv, supapele de presiu ne se realizează în următoarele variante:
Supape cu bilă;
Supape cu taler;
Supape cu plunjer.
Supapele de limitare a presiunii se construiesc în varianta cu taler sau cu punjer. în figura
5.6 este prezentată o supapă de limitare a presiunii cu taler.
Talerul 1 de formă conică este presat de resortul 4, pe scaunul 5. Forța de presare a
talerului este reglată de șurubul 3, acționat de rozeta 6. Uleiul sub presiune ref ulat de pompa P
este trimis sub taler. Dacă forța, ca rezultantă a presiunii agentului motor, depășește forța din
resortul 4, talerul 1 se ridică, iar
pompa deversează uieiul în rezervorul R. Solidar cu rezervorul 1 se află pistonul 2 cu rol de
amortizare a oscilațiilor talerului. Știftul 7 limitează cursa talerului.
În condițiile în care presiunea, ce trebuie să fie reglată de supapă, are o anumită valoare,
atunci se pot proiecta arcuri 4 corespunzătoare acestei presiuni. Se pot monta uneori și două arcur i
în paralel.
Aceste supape se caracterizează printr -o foarte bună etanșeitate, din acest motiv ele
funcționează la presiuni foarte mari, până la 630 bar și debite refulate, de până la 330 l/min.
1
23
4
56
PR
7
123
b
f
aPRd
Figura 5.6 SS cu taler Figura 5.7 SS cu plunjer
În figura 5. 7. este prezentată o supapă de l imitare a presiunii cu plunjer. Supapa este
compusă din plunjerul 1, presat de arcul 2, tarat prin șurubul 3. Pompa P refulează uleiul spre
supapă, precum și în camera a, de sub plunjer.
Dacă presiunea refulată de pompă depășește presiunea nominală atunci sub acțiunea forței
din camera a arcul 2 este comprimat, respectiv plunjerul 1 se ridică, deschizând fereastra f,
corespunzător circulației uleiului de la pompa P la rezervorul R.
Conducta d asigură drenajul camerei b, de deasupra plunjerului, la rezervor.
Spre deosebire de supapele cu taler, supapele cu plunjer pot regla presiunea într -o gamă mai
redusă. Presiunea maximă de reglare este de 320 bar.
Imposibilitatea reglării la presiuni mai mari este dictată de jocul existent șide jocul produs
prin deformația elastică între pl unjer și corpul supapei, joc ce crează pierderi de debit și ca urmare
o funcționare defectuasă a supapei.
44
5.3 Aparatajul de reglare a debitului.
Echipamentul de reglare a debitului este destinat reglării vitezei sau turației motoarelor
hidraulice, reglare realizată prin modificarea debitului administrat acestora.
Reglarea debitului, în schemele hidraulice, se poate face în două moduri:
Reglare volumică;
Reglare rezistivă.
Reglarea volumică este aceia în care se ad ministrează motorului hidraulic un debit de agent
motor modificat prin pompa ins talației hidraulice. La această reglare, pompa este de tipul celor cu
debit variabil. Debitul refulat de către pompă coincide cu debitul administrat hidromotorului,
volumele de ulei refulate de pompă fiind capacitate direct de hidromotor. De aici provin e noțiunea
de reglare volumică. La acest tip de reglare se asigură un randament energetic foarte bun, pentru că
pompa este racordată volumic cu hidro motorul. Randamentul crește, în continuare, în condițiile în
care pompa este prevăzut ă și cu regulator de putere. La asemenea structură de reg lare, în cadrul
grupului de pompare, sunt prevăzute supape de siguranță montate în paralel cu po mpa, supape ce se
mențin normal închise și se deschid numai în caz de suprapresiune.
Reglarea rezistivă constă în montare a în circuitul de alimentare al hidromo torului a unei
rezistențe hidraulice reglabile numită drosel. Acesta are ca scop laminarea debitului de agent motor,
fracționându -l și administrându -l la valoarea impusă hidromotorului. La această reglar e, de obicei,
pompa instalației hidraulice este cu de bit constant. Ea este însoțită de o supapă de deversare ce se
menține normal deschisă, deversând la rezervor dif erența dintre debitul pompei și debitul furnizat
hidromotorului, reglat prin drosel.
Reglarea rezistivă a debitului are la bază l ege lui Bernoul li, la care s -au considerat presiunile
de poziție egale în cele două secțiun i.
v2
p2v1
p1
S1 S Figura 5 .8
Se observă teoretic că debitul reglat prin d rosel variază liniar cu mărimea suprafeței de
droselare.
Construcția droselelor. Din punct de veder e constructiv și al poziției de montare în schema
hidraulică, droselele sunt de două categorii:
Drosele de traseu;
Drosele de panou.
Droselele de traseu se montează direct pe conductele schemei hidraulice.
Ele pot fi cu s au fără supapă d e sens (figura 5 .9).
123 4 5 b
a cB A
a„ b
B A
32 a` 1 c
Figura 5.9 Figura 5 .10
45
La cele fără supapă de sens, debitul est e droselat în ambele sensuri de circulație A-a-
b-c-B sau B-c-b-a-A. Prin înfiletarea sau desfiletarea manșonului 2 atașat pe corpul 1
prin inelele 3 , 4 și 5, se modifică mărimea fantei b, fapt care duce la variația debitului.
În figura 5 .10 se prezintă un drosel de tra seu cu supapă de sens. Droselul este fo rmat dintr -un
corp și un manșon înfiletat pe exteriorul corpului și etanșat față de acesta cu inele la fel ca -n
situația anterioa ră. în interiorul corpului este prevăzută supapa 1 presată pe scaunul ei de resortul
2 sprijinit pe șaiba 3.
Circulația agentul ui motor în sensul de la A la 8 se face prin trecerea acestuia prin
orificiile a' ale supapei 1, orificiile a" ale corpului, fanta b și apoi, prin orificiile c, acesta
ajunge spre utilizator. Manșonu l droselului, înfiletându -se pe corp, realizează deplasarea axială a
acestuia , modificând fanta de curgere a ueliului, b și, corespunzător modificând secțiunea de
curgere, deci debitul uleiului trimis spre utilizator. Circulația agentului motor în sensul de la B la
A, se face liber pentru întreg debitul, prin deplasarea supapei 1 în sens contrar forței din resortul
2.
Droselul de traseu funcționează la presiuni mai mici de 2 0 0 b a r , datorită etanșări mai
dificile între manșon și corp. Sensibilit atea reglării vitezei e relativ mică, fanta b a droselului
având o lungime mai mare decât circumferința corpului.
Deplasările axiale foarte mici ale manșonului au ca e fect reglări de valori mari ale debitului.
3
2
1T
PAB
MHB
AB A
ba
T
PAB
MHB
AT
BA
a) b)
Figura 5.11. Robinete distribuitoare
5.4 Aparatajul de distribuție
Distribuitoarele hidraulice sunt aparate ce au r olul de a repartiza debitele de lichid pe circuite
în conformitate cu ciclul de lucru al hidromotoarelor alimentate.
Echipamentul de distribuție trebuie să asi gure simplitate și siguranță în exploatare, rezistențe
locale și pierderi prin fr ecare minime, pierderi de debit reduse, comandă ușoară, fără eforturi și
deplasări mari, sensibilitate mare la schimbarea regimului de lucru. Totodată el trebuie să realizeze
inversarea sensului liniștit, fără șocuri, într -un timp cât mai scurt.
Clasificarea distribuitoarelor hidraulice. Echipamentul de distribuție este constituit din
următoarele elemente:
1. Robinete distribuitoare;
2. Distribuitoare cu bilă;
3. Distribuitoare sertar.
1. Robinetele distribuitoare sunt folos ite de obicei pentru inversarea sensului de deplasare
al hidromotoarelor sau în schemele hidrostatice de automatizare. Din punct de vedere constructiv
robinetele distribuitoare se pot clasifica în:
Robinete distribuit oare cu patru căi;
Robinete distribuitoare cu opt căi.
46
Robinetul dis tribuitor cu patru căi (figura 5 .11.a), este compus din plunjerul 1, corpul
distribuitorului 2 și maneta 3. Plunjerul pre zintă patru degajări circulare, unite două câte două prin
orificiile a și b, plasate în plane diferite. Pe poziția A a manetei 3, pompa P refulează uleiul în
camera A a hidromotoruiui MH. Uleiul din camera B se va scurge prin orificiul a în tanc. Se asigură
deplasarea într -un sens a hidromotoruiui. Rotind maneta 3 de pe poziția A pe poziția 6, pompa P va
refula ulei prin orificiul b în camera B hidromotoruiui MH. Uleiul din camera A se va scurge prin
orificiul a în tanc. Se inverseaz ă astfel sensul de deplasare al hidromotoruiui liniar. Aceste robinete
sunt folosi te de obicei până la presiuni de 80 … 120 barș i debite relativ mici.
Încazul în care plunjerul opturează orific iul pompei P prin pragul dintre două degajări
circulare, atunci asupra lui acționează o forță importantă, orientată radial. Ca atare, acest dis tribuitor
în momentul comutației nu este echilibrat hidrostatic radial.
Forțe importante ce acționează asupra plunjerului distribuitorului îngreunează comutarea,
mărește momentu l de acționare, conducând și la creșterea forței de frecare dintre plunjer și corp cu
efecte asupra uzurii acestor elemente. Distribuitorul cu opt căi (figura 5 .11.b) are aceeași
construcție princ ipală, plunjerul sub forma unui pătrat cu laturile teșite distribuind uleiul prin
orificiile plasate în corp. Corpul distribuitorului prez intă un număr dublu de orificii pentru pompa
P, tancul T și camerele A și 6 ale hidrom otorului. Orificiile cu aceeași funcție, respectiv legate la
aceleași conducte, sunt plasate diametral opus. Astfel, acest distribuitor este perfect echilibrat
radial. Forța de acționare a lui este mai redusă, frecările mai mici și uzurile mai mici. Totodată cu
acest distribuitor pot fi comandate simultan două hidromotoare.
2.Distribuitoarele cu bilă au marele avant aj că asigură o etanșare foarte bună. De aceia se
indică a fi folositei la presiuni mari și foarte mari (până la 630 bar). Sub aspect constructiv, însă,
ele prezintă inconvenientul necesității echilibrării suplimentare hidrostatice a bilelor, pentru
asigurarea comutării. Distribuitoarele cu bilă sunt realizate în două variante diferențiate din punct de
vedere funcțional:
• Distribuitoare cu bilă tip 3/2:
– cu o bilă;
– cu două bile;
• Distribuitoare cu bilă tip 4/2.
Simbolizarea distribuitoarelor sub forma unei fracții ordinare, indică faptul că
numărătorul reprezintă numărul căilor hidraulice racordate la distribuitor și numitorul
reprezintă numărul fazelor pe care le realizează distribuitorul.
Distribuitorul tip 3/2cu o bilă (figura 5.12) este construit din bila 1,acționată de către
tija 2 a distribuitorului, pe care se află pistonul 3.Bila este presată pe scaunul distribuitorului,
prin resortul 4. în poziția din figură, pompa refulează ulei în conducta A.
c
a3TA P42 1
TA
P
a) b)
Figura 5.12 Distribuitor 3/2 cu o bilă
47
Deplasând bila 1, prin intermediul tijei 2, pe poziția din d reapta, uleiul refulat de pompă
nu mai pătrunde în camera A, în schimb camera A este pusă în legătură cu tancul 7. Ca atare,
distribuitorul realizează două f aze: P – A, A – T. Datorită presiunilor mari din conducta
pompei, dep lasarea bilei de pe scaunul din stânga pe cel din dreapta s -ar face dificil, în absența
legătuii „c".
Pentru diminuarea forței de acționare, pe tija 2 este plasat pistonul 3. Camera „a" este
pusă în legătură cu conducta pompei. Astfel pistonul 3 servește la ehilibrarea forțelor
hidrostatice pe tija 2 a bilei. Fo rța de apăsare a bilei pe scaun estedată numai de resortul 4 nu și
de presiunea din s istem, cu toate că bila se află în camera î n care pompa P refulează.
Simbolizarea distribuitorului este pre zentată în figura 5.12.b. Acest distribuitor asigură
spațiul A în poziție norma lă sub presiune. Inversând însă conducta P cu T se obține spațiul A în
poziție normală la rezervor.
În procesul c omutării, respectiv atunci când bila se pe scaunul stânga trece pe scaunul
dreapta, pentru un scurt timp pompa refulează la tanc prin spațiul creat în jurul bilei, astfel că
presiunea în sistem se reduce treptat ca apoi camera A să rămână legată la tanc.
Prin urmare, pompa P comunicând un timp scurt cu tancul 7 în momentul comutării, se
asigură reducerea șocului de pr esiuni realizându -se așa numita „cuplare elastică". „Cuplarea
elastică" este în că unul din marile avantaje ale distribuitoarelor cu bilă.
Distribuitorul tip 3/2 cu o bilă, în condițiile p resiunilor și debitelor mari de lucru are o
funcționare mai puțin promptă, căci camera „a" suportă perturbațiile presiunii din timpul comutării.
Se preferă în această situație folosirea distribuitoarelor 3/2 cu două bile.
Distribuitoare de tip 3/2 cu două bile. Acest distribuitor (figura 5 .13), se compune
din două bile 1 și 2. între aceste bile se află tija 3.
Comanda distribuitorului se face de la tija de comandă 7. Bilele sunt echilibrate hidrostatic
axial de ser vomotorul cu pistonul 6. în poziția normală a distribuitorului sub acțiunea forței
dezvoltate de resortul 4 prin tachetul 5, bila 2 etanșează fiind apăsată pe scaun. Bila 1 este ridicată
de pe scaun, astfel conducta A este în legătură cu tancul 7. Acționând tija 7, pentru realizarea
comunicării, bilele 1 și 2 se vor deplasa spre dreapta.
7 TAP6 13245
Figura 5.13 Distribuitor 3/2 cu două bile
Pentru un scurt timp pompa P comunică cu tancul 7 reducând șocul de presiune din sistem,
realizându -se astfel „comutarea elastică". Apoi bila 1 etanșează pe scaunul ei, iar bila 2 se ridică de
pe scaun. Se obține faza a doua a distribuției când pompa P comunică cu conducta A, conducta 7
fiind închisă, întrucât schema de distribuție este aceiași , simbolizarea acestui distribuitor este
aceiai ca a distribuitorului 3/2 cu o bilă.
Distribuitor cu bilă de tip 4/2. Distribuitorul (figura 5.14.) este format din două etaje I
șiII, pe fiecare etaj aflându -se câte o bilă 1, respectiv 6. Bila 1 este echilibrată datorită
servomotorului cu pistonul 3, prin administrarea uleiului sub presiune din conducta pompei P prin
conductele „a" și „b".
48
c3
T B P4 21
I
II5
a
A68b7d
D2 D1
P g
b)
TA
PB
a) c)
Fig. 5 .14 Distribuitor cu bilă tip 4/2
Pe etajul II, bila 6 este fixată pe scaunul din dreapta, de servomotorul cu pistonul 7 prin tija 8.
Diametrul D2 al servomotorului este mai mare decât diametrul D1 al scaunului bilei 6.
În poziția norm ală a distribuitorului (figura 5 .14.a), pompa P refulează uleiul prin conducta a,
etajul I, conducta c în circuitul A. Circuitul 6, prin etajul II comunică cu tancul 7. Bila 1 se află pe scaunul
din stânga sub acțiunea forței din resortul 2, iar bila 6 se află pe scaunul dreapta su b acțiunea forței
dezvoltată de servomotorul cu pistonul 7.
În faza a doua de distribuție prin intermediul tijei 5 se deplasează bila 1 pe scaunul din dreapta.
Forța necesară deplasări bilei 1 de pe scaunul stânga pe scaunul drea pta este mică, având valoarea
necesară numai comprimării arcului 2, întrucât etajul I al distribuitorului este echilibrat hidros tatic prin
pătrunderea uleiului în conducta „b" și acțiunea sa asupra pistonului 3.
Prin deplasarea bilei 1pe scaunul dreapta cond uctaA este pusă în legătură cu tancul 7 prin etajele I
și II ale distribuitorului și conducta „d". Scăzând presiunea în conducta A și presiunea asupra pistonului 7
se reduce. Sub acțiunea presiunii din conducta pompei P, bila6 se va muta d e pe scaunul dreapta pe
scaunul stânga, așa încât pompa P va refula uleiul în camera B. Se asigură în acest fel comutarea,
respectiv trecerea la faza a doua de distribuție.
La unele constucții de distribuitoare de ace st tip, în locul bilelor pot fi folosit e punjere 9, așa cum
se arată în figura 5 .14.b. Simbolizarea distribuitorului este prezentată în figura 5 .14.C.
Avand în vedere avantajelor distribuitoarelor cu bilă, acestea sunt recomandate la presiuni
mari și foarte mari de acțio nare, și la debite de luc ru ale instalațiilor hidraulice cu valori mari și
foarte mari.
Distribuitoare cu sertar (sertare distribuitoare)
Sertarele distribuitoare reprezintă unele dintre distribuitoarele cele mai răspândite în
sistemele de acționare hidrostatică.
Principalele avantaje ale acestor distribuitoare sunt:
o Formă constructivă și tehnologică simplă;
o Echilibrare foarte bună a presiunii pe direcție axială și circumferențială;
o Darorită echilibrării presiunii, au un randa ment de cuplare mare, respectiv forța de
acționare p entru realizarea comutării este redusă;
o Asigură o mare multitudine de funcții de comandă.
Sertarele distribuitoare au însă și unele dezavantaje dintre care principalul dezavantaj îl
constituie etanșarea mai redus ă, mai ales la presiuni mari și vâscozități mici ale agentului motor.
Acest aspect este datorat jocului funcțional existent între plunjer și corpul sertărașului. Din acest
motiv, respectiv datorită pierderilor volumice prin ajustajul format de plunjer și corpul
sertărașului. Din acest motiv, respect iv datorită pierderilor volumice prin ajustajul format de
49
plunjer și corpul sertărașului, aceste distribuitoare nu se recomandă a fi utilizate la presiuni
mai mari ca 350 bar.
Sertărașele distribuitoare, numite și distribui toare cu piston sunt construite deci, dintr -un
plunjer (piston cu umeri), corpul sertărașului și sistemul de comandă.
Clasificarea distribuitoarelor hidraulice cu sertar
Numărul de canale al distribuitoarelor de tip sertar cilindric, (figura 5.15): cu două
canale; cu trei canale; cu patru canale; cu opt canale. Distribuitoarele standard, pornind de
la criterii de eficiență a fabricației, se produc aproape exclusiv în cinci canale.
Schema hidraulică de distribuție: cu două po ziții de lucru; cu trei poziții de lucru; cu
cinci poziții de lucru.
Natura comenzii de comutare: manuală; hi draulică; pneumatică; electrică (cu
electromagnet de curent continuu sau alternativ);electrohidraulică.
Numărul de unități (secțiuni) de distribuție asociate: distribuitoare individuale;
distribuitoare multiple în construcție: monobloc; baterie, prin asocierea directă a secțiunilor;
baterie, prin asocierea secțiunilor cu ajutorul unor plăci de bază unificate.
Construcția organului mobil: distribuitoar e cu sertar de translație (este cea mai răspândită
construcție); distribuitoa re cu supape; distribuitoare cu robinet de rotație.
În figura 5 .16 este prezentat un distribuitor cu trei poziții numit uneori și distribuitor cu plunjer
cu doi umeri. Pompa P poate refula uleiul în camera C1 sau în camera C 2, funcție de poziția plunjerului
în corpul distribuitorului.
C
PC
P
C
PRC
P R
PRC1C2
P RC1 C2
2 canale 3 canale 4 canale
PC1C2
P R2C1 C2
R1R2 R1
PC1C2
P R2C1 C2
R1R2 R1
5 canale
PC1 C2
R FF
P RPC1C2
R FF
8 canale
50
Fig. 5.15.
Camera inactivă, în care nu refulează pomp a, este legată de rezervor prin conductele R1 și R2-
Prin urmare, distribuitorul prezintă trei camere (poziții): a, b și c.
Acest distribuitor are însă un dezavantaj și anume camerele b și c suferă în timpul comutării
perturbațiile de presiune din camerele C 1 și C 2.
PR2b c
R1aC1 C2
Fig. 5.16.
Poziții de comutare. în figura 5 .17 sunt prezentate câteva soluții constructive de distribuitoare cu
sertar. Distribuitoarele 4/3 din figura 5.17 sunt cel mai des întâlnite distribuitoare.
PC1C2
P R2C1 C2
R1R
P R2C1 C2
R1 P R2C1 C2
R1Poziția 1 Poziția 2 Poziția 3
a)
PC1C2
P R2C1 C2
R1R
P R2C1 C2
R1 P R2C1 C2
R1Poziția 1 Poziția 2 Poziția 3
b)
PC1C2
P R2C1 C2
R1R
P R2C1 C2
R1 P R2C1 C2
R1Poziția 1 Poziția 2 Poziția 3
c)
51
PC1C2
P R2C1 C2
R1R
P R2C1 C2
R1 P R2C1 C2
R1Poziția 1 Poziția 2 Poziția 3
d)
PC1C2
P R2C1 C2
R1R
P R2C1 C2
R1 P R2C1 C2
R1Poziția 1 Poziția 2 Poziția 3
e)
Fig. 5.17.
Exemple de distribuitoare hidraulice
Centrarea sertarelor distribuitoare. La distribuitoarele cu trei poziții este necesar ca
poziția din mijloc să fie precisă și stabi lă în corpul distribuitoarului. Centrarea sertarelor
distribuitoare reprezintă a sigurarea unei poziții centrale sigure a plunjerului pe mijlocul sertarului
distribuitor.
Din punct de vedere constructiv, centrare a poate fi realizată cu arc sau hidraulic. La unele
construcții, acționate manual centrarea poate fi făcută cu un mecanism exterior, care să asigure
indexarea tijei s ertarului distribuitor, conform cu pozițiile tor de funcționare.
1. Centrarea cu arcuri
Aceasta constă în plasarea pe capetele plunjerului, a șaibelor 3 și 4 susținute de că tre
arcurile 1 respectiv 2, ca în figura 5 .18.
PR2 R1C1 C21 2 3 4x y
P R2 R1C1 C2 1 2 3 4 x y
D D K1ab
K1
Fig. 5.18. Fig. 5.19.
Cele două șaibe au rolul de a asigura poziția de mijloc a plunjerului sertarului distribuitor.
Deplasarea acestuia pe poziția stânga sau dreapta este realizată hidraulic alimentând cu presiune
camerele extreme ale sertarului distribuitor prin conductele de comandă x și y. Din punctul de
vedere constructiv, este necesar ca lungimea plunjerului între umerii extremi să f ie egală cu
lungimea corpului sertarului între camerele laterale.
2. Centrarea hidraulică
Centrarea hidraulică (figura 5 .19) constă în p lasarea de o parte și de alta a plunjerului, în
camerele laterale, a două țaibe hidraulice 1 și 2. Acestea au rolul unor pistoane care, sub acțiunea
presiunii agentului motor, trimis prin conductele x și y, să asigure poziția de mijloc a plunjerului.
52
Suprafața activă a șaibelor 1 și 2, supusă presiunii, fiind mai mare decât suprafața
plunjerului din aceste camere, se va asigura, sub acțiunea forțelor hidrostatice, echilibrul, respectiv
centrarea p lunjerului, chiar dacă valorile presiunilor din cele două camere K1și K2 nu sunt riguros
aceleași.
Comanda distribuitoarelor cu sertar.
Comanda acestor distribuitoare poate fi realizată în varianta manuală,
hidraulică, pneumatică, electromagnetică sau electrohidraulică. Prin comandă înțelegem
posibilitatea de a realiza de plasarea plunjerului sertarului distribuitor pe pozițiile dorite, astfel încât
să se asigure distribuția uleiul ui între camerele sertarului distribuitor.
Comanda manuală a sertarelor distribu itoare se poate realiza în două
variante:
Comandă manuală fără in dexare;
Comandă manuală cu indexare.
Comanda manuală fără indexare reprezintă c omanda sertarului distribuitor, respectiv
deplasarea plunjerului fără a -i asigura o poziție stabilă după efectuarea comenzii.
Comanda cu indexare se efectuează în condiți ile în care plunjerului trebuie să i se asigure
poziții stabile după comutare, poz iții corespunzătoare fazelor de lucru ale sertarului distribuitor.
în figura 5 .20 se prezintă un mecanism d e comandă manuală a unui sertar distribuitor fără
indexare. Pârghia 1 ce se poate roti î n jurul articulației sferice a, deplasează prin intermediul
extremității ei b, patina 3. De aceasta este legată tija 4, care deplasează plunjerul 5al sertarului
distribuitor. Un burduf 6 asigură protecția, față de agenții din mediul înconjurător, articulației sferice
a manetei 1. Se observă că plunjerul sertarului distribuitor este deplasat stânga – dreapta fără a-i putea
asigura o poziție stabilă după efectuar ea deplasării. Asemenea sertare se folosesc atunci când
operatorul le deser vește permanent , respectiv când acesta le comandă continuu, ținând permanent
mâna pe maneta 1.
În figura 5 .21 se prezintă mecanismul de acționare manuală a unui sertar distribuitor cu
indexare. Maneta 1 articulată prin brida 3 de corpul sertarului, deplasează prin tija 4 plunjerul 2 al
sertarului d istribuitor. Pe capătul opus al plunjerului se află discul 6, pe care sunt prevăzute o serie de
canale circulare, în care intră bila indexoare 5, presată de un arc.
Ca atare, la deplasarea manetei pe pozi ția stânga, mijloc sau dreapta, plunjerul va avea o
poziție stabiă determinată de indexarea prin bila 5, respectiv de poziționarea bilei în unul dintre
canalele circulare ale discului 6. Uleiul scăpat prin neetanșeități în mecanismul de indexare se
scurge prin conducta de drenaj a la conducta rezervorului de ulei.
În figura 5 .21 este prezentat un distribuitor hidraulic cu comandă manuală și supapă de
sens.
1
2 3 a b 4 5 6
1 2
34 56
a
Fig. 5.20. Fig. 5.21.
Comanda hidraulică a sertarului distribuitor constă în trimiterea agentului motor sub
presiune în camerele din extremitățile p lunjerului în scopul deplasării acestuia pe pozițiile
corespunzătoare comutării.
53
Comanda hidraulică a unui sertar distribuitor po ate fi realizată unilateral sau bilateral. Când
comanda se realizează unilate ral, atunci uleiul pătrunde sub presiune doar în una din c amerele
extreme de coma ndă ale plunjerului sertarului. Revenirea plunjerului în poziția inițială se realizează
cu ajutorul unui arc plasat în camera opusă, în condițiile în care se de presurizează camera de
comandă. Comanda bilaterală se asigură atunci când uleiul sub presiune pătrunde succesiv
în camerele extreme ale plunjerului.
1 2 34
Fig. 5.22.
În figura 5.22 este prezentat un serv omotor pneumatic pentru comanda plunjerului 4 al
sertarului distribuitor. Cilindrul pneumatic 1găzduiește pistonul 2 asupra căruia acționează aerul
comprimat. Acesta, prin tija 3, comandă plunjerul sertarului distribuitor.
Cea mai răspândită metodă de comand ă a sertarelor distribuitoare o constituie comanda
electromagnetică. Această c omandă asigură o frecvență mare a comutărilor, asigură posibilitatea
automatizăr ii electronice a circuitelor de funcționare a sch emelor hidraulice precum și o deservire ușoară
și comodă a instalației.
Comanda electromagnetică constă în plasar ea unilaterală sau bilaterală a unor electromagneți
care acționează asupra plunjerului sertarelor distribuitoare, de obicei prin împingere. Dacă această
comandă este unilaterală, atunci în unul din capetele sertarului, respectiv ale plunj erului acestuia, se
plasează un electromagnet care, excitat, va deplasa plunjerul împi ngându -l, iar în celălalt capăt al
plunjerului se dispune un arc care ca readuce plunjerul în poziția inițială. În cazul comenzii
electromagnetice bilaterale, în ambele capete ale sertarului distribuitor se plasează câte un electromagnet,
care va împinge plunjerul sertarului distribuitor funcție de alimentarea acestora. în schema electrică
trebuie prevăzută interblocarea comenzii electromagneți lor, respectiv când unul dintre electromagneți
este acționat, celălalt să nu poată fi acționat accdidental sau de un alt organ de comandă.
Comanda cu electromagneți a sertarelor distribuitoare se poate face în mai multe moduri.
După tipul alimentării electromagneților distingem:
o Comandă cu electromagneți de curent continuu;
o Comandă cu electromagneți de curent alternativ.
Comanda cu electromagneți de curent continuu se caracterizează printr -o fiabilitate mare. Nu
sunt puși în pericol el ectromagneții atunci când cursa plunjerului nu se efectuează complet. Coman da în
curent continuu permite o frecvență a comutărilor foarte mare. în schimb, această comand ă necesită în
schema electrică existența unui sistem de alime ntare adecvat, evantual prin transformator și redresor
pentru curentul de acționare.
Comanda cu electromagneți de cur ent alternativ este mai comodă, făcându -se fără necesitatea
redresării curent ului. Electromagneții de curent alternativ au timp scurt de cuplare. Ei însă se
supraâncălzesc și există pericolul deteriorării lor, dacă cursa miezului mobil, respectiv a plunjerului, ne
este completă.
De obicei comanda în curent alternativ nu se folosește în instalațiile cu cuplări foarte frecvente.
Electromagneții folosiți la comanda sertarelor d istribuitoare pot fi alimentați la tensiuni de
220 V, 48 V sau 24 V curent alternativ sau continuu.
54
După mediul de cuplare, respectiv dup ă mediul în c are se află miezul electromagnetului ce
acționează plunjerul, distingem:
-Electromagneți cu cuplare în aer, în care m iezul electromagnetului se află în aer, fiind etanșat în
raport cu plunjerul sertarului distribuitor;
– Electromagneți cu baie de ulei (fi gura 5 .23). La aceștia indusul funcționează în ulei, asigurându -se
astfel condiția corespunzăto are de eliminare a căldurii din bobinaj și totale a electromagnetului.
Totodată se micșorează uzura elementelor mobile și se amortizează șocurile la capăt de cu rsă.
Electromagneții în baie de ulei se utilizează câ nd instalațiile funcționează în aer liber sau în
condiții tropicale umede.
PR RA B3 3 2 2 1 1
4 a a
Fig. 5.22.
Tolele 1 ale electromagnetului găzduiesc bobinajul 2. Miezul 3 al electromagnetului este
deplasat sub acțiunea flu xului magnetic acționând asupra plunjerului sertarului distribuitor. Uneori
acești electromagneți sunt prevăzuți cu butoane 4 pe capetele acestora, prin care, manual, se poate
deplasa miezul electromagnetului pentru a verifica dacă sertarul distribuitor funcționează normal
în condițiile comenzii manuale.
Proba manuală se face mai ales atunc i când se realizează instalarea sertarului în schema
hidraulică.
55
CAPITOLUL 6
CALCULUL INSTALAȚIEI DE MANEVRĂ A CAPACELOR A
GURILOR DE MAGAZII
Calculul instalației de acoperire a capacelo r gurilor de magazii se face în funcție de schema
de acționare aleasă, după caz: cu hidromotor liniar interior sau cu hidromotor liniar exterior.
6.1 Cazul hidromotorului liniar i nterior . în fig.6.1 se reprezintă o articulație
tip LK la o pereche de capace pliante acționate cu hidromotor liniar interior. în orice
poziție, forța activă ⃗ se poate descompune în forța ⃗ , care acționează de -a lungulbarei EC și forța ,
care acționează în planul celuilalt panou.
⃗ = ⃗ + .
Fig. 6.1 Articulație LK acționată cu hidromotor liniar interior
Momentul motor ⃗⃗ este dat de forța care acționează la distanța a de articulația A:
Μ = Fa .
Pentru calcularea acționării se determina grafo -analitic funcțiile M(α), care pentru
articulațiile standard tip LK Mac Gregor sunt r eprezentate în fig. 6.2, pentru presiunea 250 bari
curent utilizată.
56
Fig. 6.2.
57
În scopul determinării momentelor necesare în articulațiile capacelor pliante, se scriu ecuațiile de
echilibru al forțelor, considerând cazul general a unei magazii din prova navei. (fig. 6.3).
Fig. 6. 3.
58
Cu notațiile: ⃗⃗ – forța de ridicare a ansamblului de două panouri (verticală); 1 și 2 – greutățile
celor două panouri; ⃗⃗ – momentul necesar în articulații;
⃗⃗ – rezistența opusă de perechea de panouri nepliante; φ – unghiul de înclinare față de orizontală
a ramei gurii de magazie; l1– lungimeapanoului 1;l2- lungimea panoului 2;h- grosimea panoului;
d – diametrul rolelor, izolând panoul 2 și scriind echilibrul momentelor față de articulația
comună, se obține ecuația de echilibru:
M + G 2a2 cos (α+ φ) – N cos(α+ φ)( l2 + h sin α) – H sin α(l2 + h sin α) = 0.
Forța de rezistență ⃗⃗ se calculează similar cu forța
⃗⃗ de la capacele cu simplă tragere, dată de relația
∑
∑ (
)* (
) +
astfel:
∑ ∑ (
)
In care:
⃗⃗ 1 este suma compo nentelor de rezistență datorită greutății panourilor nepliate;
⃗⃗ 2 -suma forțelor de frecare dintre role și calea de manevră; ⃗⃗⃗⃗
– greutatea panourilor nepliate ;
β – coeficientul de majorare a forței de frecare, provocată de înclinarea transversală a navei
(β = 1.25… 1.4); ⃗⃗⃗⃗ – reacțiunea verticală dintr -o rolă ( Nj = N/j );
µj – coeficient de frecare în fusurile rolelor ; dfj – diametrul fusului; kj – coeficient de frecare prin
rostogolirea rolelor pe calea de manevră.
Aproximând a2 = 0.45 L; l 1 = I2 = I; h sin α = 0; N = G;
∑
;
coeficientul global de frecare în articulații k = 1.125;
coeficientul de frecare pe rampe µ = 0.15 relațiile precedente devin:
∑
Se notează cu:
M1 -momentul necesar în articulația unei si ngure perechi de panouri sau în articulația perechii
de ieșire;
M1 = 1.125[0.55GL cos α – GL(0.15 + tg φ) sin α] =
=GL[0.619 cos α + 0.169 sin α + 1.125 tg φ sin α]
M2 – momentul necesar în articulația care acționează două perechi de panouri;
M2 = 1.125[0.55GL cos α + 3GL(0.15 + tg φ) sin α] =
=GL[0.619 cos α + 0.507 sin α + 3.375 tg φ sin α]
M3 – momentul necesar în articulația care acționează trei perechi de panouri;
M3 = 1.125[0.55GL cos α + 5GL(0.15 + tg φ) sin α] =
=GL[0.619 cos α + 0.844 sin α + 5.625 tg φ sin α]
În figura 5.2 sunt reprezentate grafic va riațiile momentelor necesare în articulațiile capacelor acționate
cu hidromotor liniar interior. Se observă că liniile de moment necesar tind să devină tangente la curbele
de moment efectiv în punctele :
α = 47° pentru M1, α = 54° pentru M2 și α = 58° pentru M3.
Rezultă că momentele necesare acționării pot fi calculate cu relațiile:
M1 = GL(0.619 cos 47° + 0.169 sin 47° + 1.125 tg φ sin 47°) = GLX 47;
M2 = GL(0.619 cos 54° + 0.507 sin 54° + 3.375 tg φ sin 54°) = GLY 54;
M3 = GL(0.619 cos 58° + 0.844 sin 58° + 5.625 tg φ sin 58°) = GLZ 58.
59
6.2. Cazul hidromotorului liniar exterior.
Când hidromotorul liniar este fixat lateral, în exterior, se aleg punctele de prindere ale
acestuia pe capacul 2 astfel ca brațul c sa fie maxim în momentul despri nderii capacului de pe rama
3. Izolând primul capac și considerând R=0.5G și bl=0.55L, rezultă momentul M' din articulația
exterioară:
M' = k[G0.55L cos β + RL cos β+ HL sin β= k[1.05GL cos β + ∑
(µ + tg φ) sin β] .
Momentul necesar în articulația exterioară a unei singure perechi:
M'1 = 1.125[1.05GL cos β + GL(0.15 + tg φ) sin β] = GL(1.181 cos β + 0.169 sin β + tg φ sin β)
M'1 = GLX’.
Momentul necesar în articulația exterioară care acționează două perechi de capace,
M'2, este:
M'2 = 1.125[1.05GL cos β + 3GL(0.15 + tg φ) sin β] =
=GL(1,181 cos β + 0.507 sin β + 3.375 tg φ sin β)
M'2 = GLY' .
Momentul necesar în articulația exterioară care acționează trei perechi de
capace, M'3, este:
M'3 = 1.125[1.05GL cos β+ 5GL(0.15 + tg φ) sin β] =GL(1.181 cos β + 0.844 sin β + 5.625 tg φ sin
β)
M'3 = GLZ'
În fig.6 .5 sunt reprezentate momentele necesar e articulațiilor exterioare. Se observă că se
înregistrează valori maxime în punctele β= 10° pentru o pereche, β=33° pentru două perechi și β= 47°
pentru trei perechi de capace. Rezultă că momentele necesare d e acționare pot fi calculate cu
formulele:
M'1 = GL(1.181 cos 10° +0.169 sin10° +tgφ sin10°)
M'1= GLX' 10
M’2 = GL(1.181 cos33° + 0.507 sin33° + 3.375 tg φ sin33°)
M'2= GLY' 33 ;
M'3 = GL(1.181 cos47° + 0.844 cos47° + 5.625 tg φ sin47°)
M'3= GLZ'47.
Forța axială maximă F pe care trebuie s -o asigure hidromotorul liniar pe timpul unui
ciclu de funcționare este:
F=M’/c min
Fig. 6. 4.
60
6.3. Calculul pierderilor hidraulice prin conducte prin care circulă lichide cu
văscozitate mare .
Pierderea de presiune în mișcarea laminară (Re<2320) se calculează cu formula Hangen –
Poiseuille, în care I re prezintă lungimea geometrica în cazul conductelor drepte sau lungimea
echivalenta în cazul conductelor. Coeficientul de frecare X (tabelul 6 .1) în funcție de criteriul Re la
conductele pentru produse petroliere grele cu rezistente locale.
Fig. 6. 5.
61
Tabelul 6 .1
Pierderea de presiune în conductele de ulei se poate calcula cu formula:
Δp = 17,95CQ2
h/d5 [bar]
unde:
C este o constanta în funcție de densitatea uleiului (tabelul 5.2)Qh- debitul volumetric de ulei în
m3/h; d – diametrul interior al conductei, în cm ; I – lungimea de transport, în km. Relația este
stabilita pentru ulei de 29oBé (0,833 kg / d m3)la 15°C. Pentru uleiuri cu alte densitati constanta C
are valorile din tabelul 6.2. Pentru fiecare 10°C deasupra temperaturii de 15°C se scad 1,8o Bé la
determinarea constantei C, iar pentru fiecare 10°C sub temperatura de 15°C se adauga 1,8° Bé la
stabilirea lui C.
Tabelul 6.2 Diametrul interior d, mm Re X
50-400 Re<2 040 64/Re (Stokes)
50-125 2 040<Re<2 800 147,2· 10-9 Re1,61
150 2 040<Re<2 800 1 245 10-9 Re1,33
200-400 2 040<Re<2 800 1 225·10-8 Re1,05
50-125 2 800<Re<100 000 0,3797 Re-0,25
150 2 800<Re<100 000 0,348 Re-0,25
50-125 Re>100 000 0.0065 + 0,475 Re-0,3
150 Re>100 000 0,0059 + 0,436 Re-0,2
200 2 800<Re<30 000 0,3164 Re-0,25 (Blasius)
200 Re>30 000 0,0155 + 1,7 Re-0,5
250 2 800<Re<30 000 0,3164 Re-0,25 (Blasius)
250 Re>30 000 0,0152+ 1,7 Re-0,5
300-400 2 800<Re<50 000 0,3164 Re-0,25 (Blasius)
250-300 Re>50 000 0,0145+ 1,7 Re-0,5
Tipul conductei Viteza w, m/s
Conducte pentru ulei de ungere:
-conducte de ducere (ulei sub presiune) 1,5-2
-conducte de întoarcere (scurgere) <1
Conducte principale de motorina. 1-2
Conducte de benzina:
-conducte de aspirație 5,0-0,8
-conducte de presiune 1-1,5
62
Tabelul 6.3
În tabelul 6 .3 se dau vitezele recomandate pentru unele produse petroliere lichide, precum și
valorile recomandate pentru viteze la efectuarea calculelor preliminare ale conductelor pentru
produse petroliere grele cu temperature de 70 – 80°C.
6.4 Calculul hidraulic a l principalelor elemente ale instalației de acoperire
a gurilor de magazii .
Se are în vedere a determina debitul pompei de acționare Q p, sarcina H, puterea motorului de
acționare, diametrul c ilindrului hidraulic, schema de acționare este prezentată în figura 6 .6.
Be C Be C Be C Be C
56,7 7,38 44,5 8,10 32,1 8,82 19,6 9,54
53,7 7,56 41,3 8,28 29,0 9,00 16,5 9,72
50,6 7,74 38,3 8,46 25,9 9,18 13,4 9,90
47,6 7,92 35,2 8,64 22,8 9,36 10,4 10,08
Fig. 6. 6.
63
Din figura 6 .6 se observă că o singură p ompă trebuie să fie capabilă să realizeze
acționarea întregului ansamblu de capace. Funcționalitatea acestei scheme hidraulice a fost
prezentată în capitolul 2, alături de elemntele componente.
Pe baza subcapitolului 6 .1 ce tratează acționarea capacelor gurilor de magazii cu motoare
hidraulice liniare, este un fapt evident că vom realiza calculul pompei pentru situația cea mai
dezavantajoasă, respectiv ridicarea celor două capace. În graficul prezentat în fig. 6 .2 se poate
determina situația limită a momentului de acționare la unghiul α= 54°. Pe baza datelor de la
navă L= 1,95m; G=9,4 t
M2(47°)= GL [0.619 cos α + 0.507 sin α + 3.375 tg φ sin α] =
=9,4·1,95·(0,619·cos54°+0,507·sin 54°+3 ,375·tg 54°sin54°)= 84,0 KNm
astfel rezultă diametrul cilindrului hidraulic ϕ=180mm, la o presiune de 250 bari uzuală utilizate
pentru articulațiile LK confecținate de firma Mac Gregor.
Debitul pompei Q p va rezulta din condiția ca acționarea unei perechi d e capace să se
realizeze în 5 minute. Astfel, pompa cu pistonașe trebuie să refuleze în cei patru cilindri
hidraulici o cantitate de ulei egală cu cursă pistonului multiplicată cu aria secțiunii transversale:
În vederea alegerii motorului de antrenare a pompei se calculează puterea mecanică a
pompei P, ținând cont că randamentul global η are valori cuprinse între 0,8 -0,9:
se alege motorul: ASI 90L-24-4 cu caracteristicile:
P=1,5 kW; n=1425 rot/min; l N=3,8 A; randamentul = 76%; cos = 0,79; lp/l N= 6
Mp/M n=2; M max/Mnom=2,2; GD2=0,023 Kg f*m2
Considerând relația de definire a debitului mediu al unei pompe cu pistonașe radiale:
unde d este diametrul pistonașelor, z numărul de pistonașe (z=7), e excentricitatea (e=6mm), n
turația în rot /min (aici turația motorului asincron N = 1450 rot/min), η vrandamentul volumic
(ηv=0,96) se poate determina diametrul pistonașelor d:
√
√
pe baza calculului prezentat diametrul pistonului pentru o excentriciate de 6 mm se va
normaliza la o valoare de 22mm.
64
CAPITOLUL 7
NORME Șl REGULI PRIVIND POLUAREA MEDIULUI MARIN CU
ULEIURI MINERALE Șl HIDROCARBURI
7.1 Gestionarea uleiurilor uzate . Reglementarea activităților de gestionare a uleiurilor
uzate se face pentru evitarea efectelor negative asupra sănătății populației și asupra mediului.
O serie de operațiuni sunt interzise atât persoa nelor fizice și cât și juridice :
– deversarea uleiurilor uzate în apele de su prafață, apele subterane, apele mării teritoriale și în
sistemele de canalizare
– evacuarea pe sol sau depozitarea în condiții necorespunzătoare a uleiurilor uzat e, precum și
abandonarea necontrolată a rezidurilor rezultate din valorificarea și incinerarea acestora
– valorificarea și incinerarea uleiurilor u zate prin metode care generează poluare peste valorile limită
admise de legislația în vigoare
– amestecarea între ele a diferitelor categorii de uleiuri uzate cu alte tipu ri de uleiuri conținând
bifenili policlorurați sau alți compuși similari și/sau cu alte tipuri de compuși periculoși
– amestecarea cu alte substanțe care impurifică uleiurile
– colectarea, stocarea și t ransportul în comun cu alte tipuri de deșeuri
– gestionarea uleiurilor uzate de către persoane neautorizate
– utilizarea uleiurilor uzate ca agent de impregnare a materialelor.
Persoanele juridice care generează sau dețin uleiuri uzate au următoarele obligații:
– să asigure colectarea separată a întregii cantități de uleiuri uzate
– să asigure valorificarea sau eliminarea într egii cantități de uleiuri uzate prin mijloace proprii, daca
acest lucru este p osibil, sau să predea uleiurile uzate persoanelor juri dice autorizate să desf ășoare
activități de colectare, valorificare și/sau de eliminare
– să livreze uleiurile uzate însoțite de declarații pe propria răspundere persoanelor juridice autorizate sa
colecteze, să valorifice și să elimine uleiurile uzate.
Persoanele fizice care dețin uleiuri uzate sunt obligate să predea cu titlu gratuit întreaga cantitate
persoanelor juridice autorizate să desfășoare activități de colectare a uleiurilor uzate.
Persoanele juridice autorizate să desfășoare activități de colectare a uleiurilor uzate au
următoarele obligații:
– să asigure colectarea separată a uleiuril or uzate, precum și stocarea în condiții de siguranță pentru
sănătatea populației și protecția mediului
– să preleveze o probă de la fiecare genera tor care predă ulei uzat . Proba se împarte cu cel care a
predat uleiul. Aceasta se păstrează până când analiza acesteia confirmă calitatea declar ată de
generator și uleiul uzat poate fi valorificat sau eliminate
– să predea toată cantitatea de ulei uzat per soanelor juridice autorizate să desfășoare activități de
valorificare sau el iminare, însoțită de declarația pe propria răspundere și să păstreze o prob ă de ulei
prelevată din fiecare transport. Proba se păstrează pană când analiza acesteia confirmă calitatea
declarată de colector și uleiu l uzat poate fi valorificat sau eliminat
– să asigure transportul uleiurilor uzate prin mijloace proprii sau prin intermediul persoanelor
juridice autoriz ate să desfășoare activități de transport al uleiurilor uzate
– să inscripționeze vizibil pe recipiente categoria de ulei uzat colectat.
Stațiile de distribuție a produselor petroliere si alte persoane juridice care comercializează uleiuri
de motor și de transmisie au următoarele obligații:
– să amenajeze un spațiu de cole ctare a uleiu rilor uzate, pentru tipurile de uleiuri comercializate, în
incintă sau î ntr-o zona aflată la o distanță acceptabilă pentru clienți
-să asigure o capacitate de colectare a uleiului uzat cel puțin în limita cantității de uleiuri
comercializate
-să colecteze cu titlu gratuit, uleiul uzat oferit de clienții proprii, în limita cantității cumpărate
65
-să predea uleiurile uzate colectate persoanelor juridice autorizate să desfășoare activități de colectare,
de valorificare sau de eliminare a uleiurilor uzate
-să afișeze la loc vizibil indicații privind amplasarea spațiilor de colectare.
Producătorii și importatorii de uleiuri de motor si de transmisie sunt obligați să asigure
colectarea uleiurilor uzate de la stațiile de distribuție a produselor petroliere și de !a alte persoane
juridice care comercializează aceste tipuri de uleiuri. în cazul în care uleiurile uzate sunt exportate se
prezintă pentru control organelor vamale.
Valorificarea uleiurilor uzate se realizează cu prioritate prin regenerar e. în cazul în care
condițiile tehnice și economice fac neviabilă regenerarea, valorificarea uleiurilor uzate se realizează
prin combustie.
Persoanele juridice autorizate să desfășoare activități de valorificare a uleiurilor uzate prin
regenerare au următo arele obligații:
– să regenereze uleiurile uzate cu luarea mă surilor corespunzătoare de protecție a săn ătății populației și a
mediului să regenereze uleiurile uzate cu conținut de bifenili policlorurați sau alți compuși, numai în
cazul în care prin rege nerare fie se elimină bifenilii policlorurați sau alți compuși similari, fie rezultă
ulei de bază cu un conținut de bifenili policlorurați sau alți compuși similari în concentrații
mai mici de 50 ppm
– să regenereze uleiuri uzate, astfel înc ât uleiul de bază obți nut să nu conțină substanțe care să determine
clasificarea sa ca deșeu periculos.
Persoanele jurice autorizate să desfășoare activități de valorificare a uleiurilor uza te prin
combustie sunt obligate :
– să utilizeze tehnologii și instalații c are asigură prot ecția sănătății populației și a mediului
– să efectueze controlul concentrațiilor substanțelor poluante atât în uleiul uzat, cât și în amestecul
de ulei uzat cu alți combustibili, ținând seama de caracteristicile tehnice ale instalatiilor.
În cazul combustiei uleiurilor uzate în instalații cu o putere tehnică mai mică de3MW se respectă
valorile limită de emisie, prevăzute de normele în vigoare. în cazul combustiei uleiurilor uzate în
instalații cu o putere termică mai mare de 3MW se respectă valorile limită de emisie. Rezidurile
provenite din combustia uleiurilor uzate se disting prin incinerare sau se depozitează în condiții de
siguranță pentru sănătatea populației și pentru mediu. Producătorii și importatorii de uleiuri și
lubrifianți sunt obligați să informeze publicul asupra necesității colectării, valorificării sau eliminării
adecvate a uleiurilor uzate. Fiecare reclamă trebuie să conțină următorul text: "Acest ulei trebuie
predat unui colector după utilizare!". Uleiurile de motor și de transmisie destinate comercializării
trebuie să aibe inscripționat pe ambalaj următorul text: Acest ulei trebuie predate unui colector după
utilizare! Este interzisă amestecarea acestui ulei cu solvenți, lichid de frână și lichid de răcire. Acest
produs după utiliza re are codul conform catalogului European al deșeurilor. Generatorii, deținătorii
sau persoanele juridice autorizate să colecteze, să valorifice și să elimine uleiurile uzate în cantități mai
mari de 500 litri de ulei uzat anual au următoarele obligații:
– să țină o evidență privind cantitatea , calitatea, originea și localizarea uleiurilor, precum și
înregistrarea predării și primirii acestora
– să raporteze anual și să transmită la cerere autorităților competente informațiile corespunzătoare
– să elaboreze plan uri de intervenție pe ntru situații accidentale și să asigure condițiile de aplicare a
acestora.
Generatorii de ulei uzat sunt obligați să pr ezinte la cererea autorităților competente evidența
uleiului proaspăt consumat. Persoanele juridice care desfășoară activități de colectare și de eliminare a
uleiurilor uzate sunt obligate să solicite autorizație de mediu. Colectarea se face în recipiente închise
etanș și rezistente la șoc mecanic și termic și stocarea se efectuează în spații corespunzător amenajate,
împrejmuite și securizate, pentru prevenirea scurgerilor necontrolate.
7.2 Convenția internațională MARPOL 73/78 . Convenția internaționala din 1973 pentru
prevenirea poluării de către nave, modificată prin Protocolul din 1978 referitor la aceasta –
MARPOL 73/78, este cea mai importantă convenție privind prevenirea poluării mediului marin
66
de către nave. Convenția MARPOL 73 a fost adoptata la 2 noiembrie 1973 si se referă la poluarea
cu hidrocarburi, substanțe lichide nocive, substanțe dăunătoare amba late în pachete, ape
uzate si gunoaie. Prin Protocolul din 1978 s -au încorporat în aceasta convenție măsuri speciale
privind petrolierele, iar convenția inițială a căpătat o noua forma. Inițial, MARPOL 73/78 a inclus
5 anexe, dintre care numai Anexa I si A nexa II sunt obligatorii pentru statele semnatare, ulterior însă
în 1997 a apărut și anexa VI. Aplicarea celorlalte anexe se face în urma unor acceptări explicite din
partea statelor părți. Aceste anexe sunt:
Anexa I. Reguli pentru prevenirea poluării cu h idrocarburi;
Anexa II. Reguli pentru controlul poluării cu substanțe lichide nocive în vrac;
Anexa III. Reguli pentru prevenirea poluării cu substanțe dăunătoare transportate pe
mare sub forma ambalată;
Anexa IV. Reguli pentru prevenirea poluării cu ape uz ate de la nave;
Anexa V. Reguli pentru prevenirea poluării cu gunoi de la nave.
Anexa VI. Reguli pentru prevenirea poluării atmosferei de către nave.
Anexa I a intrat în vigoare pe plan internațional la 2 octombrie 1983, Anexa II la 6 aprilie
1987 , Anexa III la 1 iulie 1992, Anexa IV la 27 septembrie 2003, Anexa V la 31 decembrie 1988.
Anexa VI la MARPOL 73/78 a intrat în vigoare pe plan internațional la data de 19 mai 2005 ca
urmare a acceptării acesteia de către 15 state, ale căror nave maritime însumau un tonaj de peste 50
% din tonajul brut mondial. Dintre cele 27 de state parte în prezent la Anexa VI, 11 state sunt state
membre ale Uniunii Europene.
România a aderat la MARPOL 73/78 – Anexele I s i II si a acceptat Anexa V prin Legea nr.
6/1993, pentru aderarea României la Convenția internațională din 1973 pentru prevenirea poluării
de către nave, modificata prin Protocolul încheiat la Londra, iar Anexa III a fost acceptata prin
Ordonanța Guvernului nr. 38/2001 privind acceptarea anexei III, amendată, si a unor amendamente
la Convenția internaționala din 1973 pentru prevenirea poluării de către nave, modificată prin
Protocolul încheiat la Londra 17 februarie 1978 (MARPOL 73/78), aprobata prin Legea nr.
750/2001 pentru aprobarea Ordonanței Guve rnului nr. 38/2001 privind acceptarea anexei III,
amendată, si a unor amendamente la Convenția internaționala din 1973 pentru prevenirea poluării
de către nave, modificata prin Protocolul încheiat la Londra 17 februarie 1978 (MARPOL
73/78).Anexa IV la MARP OL 73/78, revizuită, a fost acceptata prin Legea nr. 305/2005
pentru acceptarea anexei IV revizuite la Convenția internaționala din 1973 pentru prevenirea
poluării de către nave, modificata prin Protocolul încheiat la Londra la data de 17 februarie 1978
(MARPOL 73/78), adoptata de Organizația Maritima Internaționala prin Rezoluția MEPC.115(51)
a Comitetului pentru Protecția Mediului Marin la Londra la 1 aprilie 2004. Anexa VI Reguli pentru
prevenirea poluării atmosferei de către nave a fost adoptata prin Pr otocolul din 1997 privind
amendarea Convenției internaționale din 1973 pentru prevenirea poluării de către nave, așa cum a
fost modificata prin Protocolul din 1978 referitor la aceasta, Protocol ce a fost adoptat prin Actul
final al Conferinței părților la Convenția internaționala din 1973 pentru prevenirea poluării de
către nave, așa cum a fost modificata prin Protocolul din 1978 referitor la aceasta, încheiat la
Londra la 6 septembrie 1997. România a participat la aceasta conferință internaționala si a se mnat
Actul final al acesteia.
7.3 Anexa I la MARPOL 73/78.
Se aplică navelor petroliere mai mari de 150 de tone și alte nave mai mari de 400 de tone și
constă din respectarea următoarelor reguli:
– eliberarea unui Certificat internațional de prevenire a poluării cu hidrocarburi IOPP
(IOPP – International oii pollution prevention certificate)
– durata de eliberare este mai mică de 5 ani.
– sunt considerate zone speciale: zona Mării Mediterane, zona Mării Negre, zona Mării
Baltice, zona Mării Roșii, „zona golf urilor (22°30N N, 59°48' E) și (25°04* N, 61 °25" E)",
zona Golfului Aden, zona Antactică.
– în zonele speciale, orice descărcare de hidrocarburi este interzisă.
– apa de santină evacuată va avea c maxH<15 ppm.
67
– orice navă cu tonaj brut mai mare de 400t va fi dotată cu tanc de reziduuri de hidrocarburi.
– pentru a permite racordarea tubulaturilor instalațiilor de colectare reziduuri, flanșele
acestora sunt standardizate la dimensiunile: D e=215mm, D i=dt, D b=183 (diametrul cercului
butoanelor), diametrul găuritor Dg=6x22mm; grosimea flanșei 20 mm; butoane și piulițe
6x6x20mm cu lungimi corespunzătoare.
– fiecare petrolier (mai mare de 150 tone) și navă (mai mare de 400 tone) trebuie să poarte
un Jurnal de înregistrare a hidrocarburilor ORB – Oil Record Book.
– jurnalul se completează la: balastarea tancurilor cu combustibil, descărcarea apei de spălare
a tancurilor de combustibil, evacuarea reziduurilor de hidrocarburi și a apei de santină a
compartimentului mașini, încărcarea, descărcarea și transferul intern al hidroc arburilor marfă,
închiderea valvulelor după operațiunile desemnate în jurnalul O.R.B.
– fiecare petrolier (mai mare de 150 t) și navă (mai mare de 400 t) trebuie să aibă la bord un
plan de urgență contra poluării cu hidrocarburi.
– informațiile ce se înregistr ează în jurnalul ORB sunt codate și ca urmare a efectuării
operațiunilor cu hidrocarburi în compartimentul mașini și asupra operațiunilor de balastare și
manipulare a mărfii la petroliere. Jurnalul de inregistrare a hidrocarburilor, cuprinde două
părți, aici la această navă de tip mineralier, obligatoriu este de completat doar prima parte
care se completează sde fapt pentru toate categoriile de nave
PARTEA I -a ORB
7.4 Operațiunile din spațiile compartimentului mașini ce se înregistrează
(se completează pentru toate categoriile de nave)
LISTA TERMENILOR CE URMEAZĂ A FI ÎNREGISTRAȚI
A) BALASTAREA ORI CURĂȚAREA TANCURILOR DE COMBUSTIBIL
1. Identitatea tancului (rilor) balastate .
2.Dacă au fost spălate la ultima contaminare cu produse petroliere , și dacă nu , ce tip de produse
petroliere a transportat.
3. Procedura de curățare :
1. Poziția navei, data și ora începerii și terminării operațiunii de curatat
2.Identitatea tancului (rilor) și care din metode a fost folosită (ștergere, aburire, curățare cu
chimicale), tipul și calitatea chimicalelor folosite.
3. Identitatea tancului (rilor) în care apa de curățare a fost transferată .
4. Balastarea :
1. Poziția navei, data și orele începerii și terminării balastării.
2. Cantitatea de balast în caz că tancurile nu sunt curățate .
3. Poziția navei la începerea curățării.
4. Poziția navei la începerea balastării.
B) POMPARE PESTE BORD , A APEI MURDARE REZULTATE ÎN URMA
SPĂLĂRII SAU A DEBALASTĂRII LA CARE SE REFERĂ CAPITOLUL (A)
5. Identitatea tancului (rilor)
6. Poziția navei la începerea operațiunii.
7. Poziția navei la terminarea operațiunii.
8. Viteza navei în timpul operațiunii.
9. Metoda de pompare :
1. Prin echipamentul de 100 ppm.
2. Prin echipamentul de 15 ppm.
3. La instalațiile de la mal (uscat)
68
10. Cantitatea descărcată .
C) COLECTAREA Șl DEPOZITAREA REZIDUURILOR PETROLIERE
11. Cantitatea de reziduuri colectată la bord ( sludge ).
Cantitatea de reziduuri petroliere reținute la bord la finele voiajului, dar nu mai frecvent de o dată pe
săptămână .
Când nava efectuează voiaje scurte cantitatea va fi înregistrată săptămânal
1. Reziduurile separate provenite de la separatoare de combustibil și ulei ori alte reziduuri:
Identitatea tancului (rilor) ………………………….. ………………………….. …
Capacitatea tancului ………………………….. ………………………….. ………… m3
2. Alte reziduuri (ca c ele provenite din drenaje , scurgeri ulei de eșapament etc.) din
compartimen tul mașini dacă se poate aplica datorită aranjamentul ui tancului adițional la pct. nr. 1 :
– Identitatea tancului (rilor)………………………………………………
– Capacitatea tancului ………………………….. ………………………….. …………….. m3
– Total cantitate reținută ………………………….. ………………………….. ………… m3
12. Metode de dispunere a reziduurilor.
Menționați calitatea reziduurilor petroliere d epozitate , a tancului golit și cantitatea reziduurilor.
1. La facilitățile de la uscat (identitatea portului).
2. Transferul în alt tanc (tancuri) identitatea tancului (rilor) și conținutul total al tancului (rilor).
3. Incinerare (i ndicați timpul total de operare ).
4. Alte metode (indicați care ).
D) POMPAREA NE -AUTOMATĂ , PESTE BORD SAU ÎN ALTE TANCURI A
APELOR ACUMULATE ÎN SANTINA COMPARTIMENTULUI MAȘINI
13. Cantitatea descărcată ori depozitată .
14. Timpul de descărcare ori depozitare (începere și terminare ).
15. Metoda de descărcare și depozitare :
1) Cu echipamentul de 100 ppm ( menționați poziția navei și timpul de începere și terminare ).
2)Prin echipamentul de 15 ppm ( menționați poziția navei și timpul de începere și terminare ).
3)La facilitățile de uscat (identitatea portului).
4)Transferul în tancul de slopori tancu l de păstrare (indicați tancul: indicați canti tatea transferată și
totalul).
E) POMPAREA AUTOMATĂ PESTE BORD ORI ÎN ALTE TANCURI A APELOR
ACUMULATE ÎN SANTINA COMPARTIMENTULUI MAȘINI
16)Ora și poziția navei în care sistemul a fo st pus în funcțiune pe sistemul automat de deversare
peste bord .
17)Ora când sistemul a fost pus pe automat pen tru transferul apei de santină în tancul de depozitare
(identitate tanc).
18)Ora la care sistemul a fost pus pe operare manuală .
19)Metoda de descărcare peste bord :
1. prin echipamentul de 100 ppm
2. prin echipamentul de 15 ppm
F ) STAREA SISTEMULUI DE COMANDĂ Șl CONTROL A SEPARATORULUI
DE SANTINÂ
20)Data și ora la care s -a defectata sistemul.
21)Data și ora la care sistemul a fost făcut operațional.
22)Motivul defectării.
69
G) DEVERSĂRI ACCIDENTALE ORI EXCEPȚIONALE DE P RODUSE
PETROLIERE
23)Data și ora producerii evenimentului.
24)Locul ori poziția în care s -a produs evenimentul.
25)Cantitatea aproximativă și tipul de hidrocarburi deversate .
26)Circumstanțele deversării ori scăpării, moti vul producerii și alte remarci.
H ) BUNKERAREA COMBUSTIBILILOR ORI ULEIURILOR ÎN BULK
27)Bunkerarea :
1. Locul bunkerării.
2. Data și ora începerii și terminării bunkerării.
3. Tipul și cantitatea combustibilului bunkerat (identitate tan( kuri);
menționați cantitatea bunkerată și total /tank )
4. Tipul și cantitatea uleiului și identitatea tancului (rilor): menționați
cantitatea bunkerată și total /tank.
I) ALTE PROCEDURI DE OPERARE Șl REMARCI GENERALE
Data
(date ) Codul
(code ) Nr.
(Item ) înscrierea operațiunilor / semnătura of. de
serviciu
( Record of operation/ signature of officer in
charge)
70
CONCLUZII
Lucrarea de diplomă „ Proiectarea instaiatiei de acționare a capacelor gurilor de magazii"
prezintă o mare importanță pentru domeniul naval, pentru că abordează sectorul acționărilor
hidraulice, sector de vârf și foaret răspândit la BORDUL NAVE LOR. Tema a fost abordată în
ȘAPTE capitole pe două direcții: una generală ce ține de nava aferentă proiectului, iar cea de -a doua
specifică temei speciale, ce ține de Poiectarea sistemului de acționare a capacelor mecanice de
acoper ire a gurilor de magazii.
Abordarea proiectului este interdisciplinară, pentru întocmirea acestuia utilizându -se o vastă
bibliografie la disciplinele Mecanica navei, Chimie, Instalaț ii mecanice și hidropneumatice navale,
Mașini și acționări hidarulice, Teoria și construcția navei, Desen, Matematică, Fizică, Motoare cu
ardere internă, etc.
Cele sapte capitole rezolvă tema de proiectare, astfel:
în cap 1 sunt prezentate caracteristicile navei din tema de proiectare ;
în cap 2 sunt prezentate caracteristicile generale ale navei alături de principalele dotări
existente la bord;
în cap 3 sunt prezentate instalatii pt manevrarea capacelor mecanice alegurilor de
magazii de tip pliante, rabatab ile;
în cap 4 sunt prezentate motoarele hidraulice de tip hidraulic, hidraulicoscilante. Pompe
cu pistonase radiale, cu roti dintate, cu roti dintate cu angrenare exterioara;
în cap 5 este prezentata descrierea constructiva si funcționarea elementelor sc hemei de
acționare hidraulica;
în cap 6 este realizat calculul instaiatiei de manevră capacelor gurilor de magazii;
în cap 7 sunt prezentate normele si regulile privind poluarea mediului marin cu uleiuri
minerale si hidrocarburi;
71
BIBLIOGRAFIE
1. BIDOAE ION -Îndrumar de proiectare pentru teoria navei , Universitatea din
Galați, 1986
2. CHIȚAC VERGIL -Teoria și construcția navei, voi I – Statica navei , Editura Ex Ponto,
Constanța, 2003
3. DRAGALINA ALEXANDRU – Calculul termic al motoarelor diesel navale ,
EdituraMuntenia & Leda, Constanța, 2002
4. DRAGALINA ALEXANDRU – Motoare cu ardere internă, voi II, Editura Academiei
Navale „Mircea cel Bătrân", Constanța, 2003
5. COSTICĂ ALEXANDRU -Mașini și instalații navale de propulsie , Editura Tehnica,
București, 1991
6. HORIA DUMITRESCU, ș.a. – Calculul Elicei, Editura Academiei Române, București, 1990
7. LONIȚĂ C., APOSTOLACHE J, Instalații navale de bord, Editura Tehnică, București,
1986;
8. MAIER VIOREL -Mecanica și construcția navei, voi. I, II,III, Editura Tehnică, București,
1985
9. NICA DAN – Unități de măsură de la A la Z, Editura Didactică și Pedagogică,
R.A., București, 2003
10. PATRICHI I LIE – Exploatarea și repararea instalațiilor și sistemelor navale,
Editura Academiei Navale „Mircea cel Bătrân", Constanța, 2000
14. PRECUPEȚU PAUL, ș.a. -Desen tehnic industrial pentru construcții de mașini , Editura
Tehnică, București, 1982
12. PRUIU A.., UZUNOV G., POPA T ., Manualul ofițerului mecanic maritim, voi.II,
Editura Tehnică, București, 1998;
13.PRUIU ANASTASE – Instalații energetice navale, Editura Muntenia & Leda,
Constanța, 2000
14. POPA IONEL – Instalații mecanice și hidropneumatice navale , Editura Muntenia & Leda,
Constanța, 2005
15. *** Reguli pentru clasificarea și construirea navelor maritime , Registrul Naval Român, 1996.
16.ALI BEAZIT – Acționări hidraulice, Editura Academiei navale „Mircea cel Bătrân”
Constanța.
17. ALI BEAZIT – Mașini hidraulice navale, Editura Academiei navale „Mircea cel Bătrân”
Constanța.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Proiec Inst De Manevra Capace Guri De Magazii La O Nava Cargou De 15000tdw [606254] (ID: 606254)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.