Conf. univ. dr. ing. OMOCEA ION Absolvent: TIMOFEI ALEXANDRU CONSTAN ȚA 2017 UNIVERSITATEA MARITIM Ă CONSTAN ȚA FACULTATEA DE ELECTROMECANIC Ă NAVAL… [619930]

UNIVERSITATEA MARITIM Ă CONSTAN ȚA
FACULTATEA DE ELECTROMECANIC Ă NAVAL Ă

PROIECT DE DIPLOM Ă

Coordonator știin țific:
Conf. univ. dr. ing. OMOCEA ION

Absolvent: [anonimizat]
2017

UNIVERSITATEA MARITIM Ă CONSTAN ȚA
FACULTATEA DE ELECTROMECANIC Ă NAVAL Ă

DIMENSIONAREA INSTALA ȚIEI DE
ALIMENTARE PENTRU PROPULSORUL DE
MANEVR Ă PROVA

Coordonator știin țific:
Conf. univ. dr. ing. OMOCEA ION

Absolvent: [anonimizat]
2017

CUPRINS

Capitolul 1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect ……………………………… 5

1.1. Caracteristicile constructive………………………………………. 5
1.2. Dimensiunile principale ale navei……………………………… …. 6
1.3. Dotarea navei cu instala ții de punte și corp……………………….
8
Capitolul 2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare. Prezentarea
propulorului lateral …………………………………………………
18

2.1. Rolul instala ției de guvernare ……………………………………. 18
2.2. Clasificarea instala țiilor de guvernare ……………………………. 19
2.3. Tipuri existente de instala ții de guvernare ……………………… 20
2.4. Principalele metode de optimizare a cârmelor utilizate în practica
de specialitate………………………………………………………….
24
2.5. Mijloace de guvernare activ ă…………………………………….. 29
2.6. Func ționarea sistemului cu propulsor lateral……………………..
31
Capitolul 3. Sistemul electric al Bowthrusterului…… …………..………………. 37

3.1. No țiuni generale privind ac ționarea electric ă a sistemelor navale 37
3.2. Determinarea puterii motorului electric de ac ționare a
bowthrusterului …………………………………………………………
38
3.3. Dimensionarea instala ției electrice de for ță ……………………… 41
3.4. Descrierea instala țiilor de comand ă a motorului electric și de
comand ă a pasului elicei………………………………………………

47
Capitolul 4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip Bowthruster 51

4.1. Structura general ă a bowthrusterului transversal ………………. 51
4.2. Sistemul hidraulic al thrusterului ………………………… ……… 53

4.3. Construc ția sistemului în interiorul navei…………………………. 56
4.4. Elemente de exploatare a bowthrusterelor ………… ……………… 62

Concluzii…………………………………………………………….. 66

Bibliografie…………………………………………………………… 68

Anexe……………………………………………………………………
70

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
5

CAPITOLUL 1. DESCRIEREA TEHNIC Ă A NAVEI DIN PROIECT

1.1. CARACTERISTICILE CONSTRUCTIVE

Caracteristicile constructive ale navelor tip rolldock nu se difer en țiaz ă de cele ale
navelor portcontainere și anume:
1. Pentru a mic șora sensibilitatea la ruliu o nav ă rolldock va avea:
– gurn ă de raz ă mic ă;
– chila de ruliu fixat ă pe curbura gurnei pentru o eficien ță maxim ă și cu o l ățime
mai mare;
– echiparea cu stabilizatoare hidraulice de ruliu.
2. Pentru a mic șora sensibilitatea nava trebuie sa aib ă un deplasament mare c ăruia s ă-i
corespund ă o lungime bine propor ționat ă.
3. Bordul liber s ă fie cu cel putin 60% mai mare decât prevede registrul de clasifica ție.
4. Pentru a se reduce posibilitatea de a îmbarca apa pe covert ă, nava va avea prova
evazat ă între 25 o si 35 o , un spargeval suficient de înalt, falsbordurile de înal țime mare.
Navele de tip rolldock au un echipament specific de acces pentru ma nipularea
înc ărc ăturii pe orizontal ă și anume:
– deschideri prova , pupa , laterale cu por ți rezistente și etan șe;
– rampe de acces la bord ce asigur ă leg ătura cu cheul și sunt fixate cu un cap ăt
de nava și se pot rabate pe cheu fa ță de axa navei sau într-unul din borduri
pân ă la 45° sau se pot roti în borduri în func ție de pozi ția de acostare;
– rampe interioare de acces între pun ți asigur ă deplasarea ma șinilor de la o punte
la alta putând fi fixe sau mobile;
– pun ți temporare pentru vehicule se ridic ă , se rabat sau gliseaz ă la nevoie în
func ție de num ărul acestora;
– elevatoarele asigur ă transferul înc ărc ăturii de la puntea principal ă la celelalte
pun ți de stivuire și completeaz ă rolul rampelor interioare.
Nava rolldock are urm ătoarele caracteristici de exploatare:
– timpi scur ți de operare în porturi;
– pre ț dublu de construc ție la jum ătate din capacitatea unei nave similare de
transport containere;
– viteze mari de deplasare;

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
6
– navluri ridicate care nu le fac economice pentru voiajele lungi;
– deosebit de avantajoas ă când marfa transportat ă are o valoare mare pe unitatea
de greutate și pu țin avantajoas ă în cazul m ărfurilor în vrac.

1.2. DIMENSIUNILE PRINCIPALE ALE NAVEI

Prezentare general ă a navei
Deplasamentul navei este de 7000 tdw f ără capacele de magazii la bord și 8000 tdw cu
capacele magaziilor la bord. Compartimentajul navei include pun ți mobile pentru a permite
depozitarea la bord a unor camioane sau vehicule mai mari decât unitate de înc ărcare decât
cele standard.

Figura 1.1. Prezentarea navei

Cabinele de locuit asigur ă cazarea a 25 persoane în care sunt inclu și cei 23 membrii ai
echipajului. Echipamentele de salvare de la bord sunt alc ătuite din o barc ă freefall de 25
persoane și patru plute de salvare pentru 16 persoane fiecare precum și o plut ă de 6 persoane
situat ă pe puntea de comand ă.
Propulsia navei este asigurat ă de dou ă motoare de tip Wartsila 9L32 produs sub
licen ță , care dezvolt ă o putere de 9000 kW la o tura ție de 145 rpm. Aceast ă putere asigur ă
navei o vitez ă de 198 Nd. Centrala electric ă a navei este alc ătuit ă din trei diesel-generatoare,

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
7
Caterpillar cu o putere mecanic ă total ă de 3360 kW la 900 rpm pentru o tensiune de 440 V la
o frecven ță de 60 Hz.
Pentru m ărirea manevrabilit ății navei aceasta dispune de o ma șin ă de cârm ă rotativ ă
iar pentru propulsia lateral ă de c ătre dou ă bowthrustere unul în prov ă și altul în pup ă de 660
kW și 365 kW.

Dimensiunile principale
Deplasament deadweight 8000 tdw
Lungime maxim ă 142,0 m
Lungime între perpendiculare 130,2 m
Lățime maxim ă 24 m
Pescajul navei în imersiune 12,5 m
În ălțimea apei din magazie 6,6 m
Dimensiunile magaziei 116,2×19,0×8,10 m
Plinul de combustibil greu, HFO 1210 m3
Plinul de combustibil u șor, DFO 130 m3
Plinul de lubrifiant motor 60.5 m3
Plinul de apa potabila 130 m3
Apa balast 5100 m3
Capacitatea magaziilor 17000 m3
Echipaj 23 persoane
Autonomie 13000 Mm
Rampa RO-RO 19,0×9,5 m
Înc ărcarea prin ramp ă maxim ă 4000 tone
Sarcina maxim ă a pun ții 12 tone/m 2
Sarcina nominal ă a macaralei 350X2 tone
Clasa navei GL+100A5 E2 BWM (clasa de ghea ță E2),
nav ă semi-submersibil ă ro-ro de înc ărc ătura
mare clasificat ca “open vessel”

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
8

Figura 1.2. Prezentarea navei din pupa

1.3. DOTAREA NAVEI CU INSTALA ȚII DE PUNTE ȘI CORP

Propulsia navei Propulsia navei va fi asigurat
ă de dou ă motoare semirapide de tipul Wartsila 9L32 cu
o putere de 9000 kW executat sub licen ță Wartsila, ireversibil, supraalimentat, cu 9 cilindri în
linie (Fig. 1.3).
Puterea maxim ă continu ă (MCR) este de 4500kW la 750 rot/min. Diametrul
pistonului este de 320 mm iar cursa de 400 mm. Pentru puterea men ționat ă anterior motorul
are o presiune medie efectiv ă de 24,9 bar și o vitez ă medie a pistonului de 10 m/s. Principalele
antreneaz ă prin intermediul liniei de axe câte o elice de cu pas reglabi l cu 4 pale din Ni-Al-
Bz, cu un diametru de 5000 mm, dimensiunea palei fiind 3500 mm.

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
9

Figura 1.3. Prezentarea motorului principal înainte de montaj la bord

Generatoarele diesel Centrala electric
ă a navei este asigurat ă de trei motoare diesel de tip Daihatsu 3DK-20,
fiecare fiind cuplat direct cu câte un generator de 455kW, 60Hz (fig ura 2.6.) și un grup diesel
generator de avarie de 118 KVA .

Figura 1.4. Generator diesel Daihatsu 3DK-20

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
10
Instala ția de guvernare
Instala ția de guvernare este destinat ă s ă asigure stabilitatea de drum a navei într-o
anumit ă direc ție, precum și orice fel de manevr ă a navei, atât la mar ș înainte, cât și la mar ș
înapoi. Instala ția de guvernare este compus ă din: cârm ă, ma șina de cârm ă ac ționat ă hidraulic
(cu motor hidraulic de tip rotativ), grupul electro-hidraulic de ac ționare ma șina de cârm ă,
arborele de cârm ă, lag ăre și pivotul cârmei.

Figura 1.5. Grup electro-hidraulic ma șin ă cârm ă

Sisteme de alimentare cu combustibil Instala
ția de ambarcare și transfer combustibil are drept scop ambarcarea
combustibilului în tancurile de rezerv ă și transferarea lui în tancurile de decantare.
Ambarcarea combustibilului se va realiza prin prize de punte, în ambe le borduri în
zona manifold pupa. Instala ția este format ă din dou ă re țele de tubulaturi, una pentru
combustibil greu și una pentru motorin ă.
Fiecare re țea este deservit ă de câte o electropomp ă cu roti din țate.

a) b)
Figura 1.6. a) Pompe de transfer combustibil
b) Tubulaturi și arm ături instala ție ambarcare combustibil

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
11
Pentru umplerea continu ă a tancului de decantare combustibil greu s-a prev ăzut în
instala ție o electropomp ă cu șurub, având caracteristici reduse fa ță de pompele de transfer.
Dou ă separatoare de combustibil greu asigur ă preg ătirea, prepararea combustibilului
prin separare centrifugal ă. Combustibilul este alimentat în separatoare din tancurile de
decantare, este separat de impurit ăți, ap ă si rezidu prin centrifugare și apoi combustibilul
curat-separat este transmis în tancurile de serviciu, pentru alimentare a c ătre motoare.
Combustibilul din tancurile de serviciu este preluat de o sta ție de preparare-
alimentare ce asigur ă o calitate corespunz ătoare bunei func țion ări a motoarelor și se compune
din: pompe de alimentare (de presiune joas ă), filtru automat care asigur ă o filtrare fin ă,
debitmetru, tanc de amestec, pompe de circula ție combustibil (cu debit mare și presiune
ridicat ă), preînc ălzitoare de combustibil și vâscozimetru. Pompele utilizate sunt de tip cu
șurub. Vâscozitatea combustibilului la intrare în motor este control at ă cu ajutorul
vâscozimetrului care regleaz ă debitul de abur de alimentare a preînc ălzitoarelor finale.
Returul de la pompele de injec ție ale motorului principal va fi dirijat spre recipientul de
amestec. M ăsurarea și contorizarea consumului de combustibil se face cu ajutorul
debitmetrului, amplasat în amonte de recipientul de amestec.

Figura 1.7. Separatoare combustibil și ulei

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
12
Caldarina de serviciu Generatorul de abur este un schimb
ător de c ăldur ă care transform ă apa în abur de
presiunea și temperatura necesar ă, cu ajutorul c ăldurii produse prin arderea combustibililor
clasici sau nucleari.
Se mai numesc și generatoare acvatubulare, datorit ă faptului c ă suprafa ța de înc ălzire a
acestora este format ă din țevi fierb ătoare de o țel înc ălzite pe dinafar ă de gazele de ardere și
răcite la interior de amestecul ap ă-aburi. Realizarea suprafe țelor de înc ălzire cu ajutorul
țevilor de diametre mici, îmbun ătățește condi țiile schimbului de c ăldur ă, permi țând ob ținerea
de suprafe țe de înc ălzire mari și foarte mari, f ără a fi nevoie s ă se măreasc ă diametrul
tamburului. Acestea conduc la cre șterea debitului specific și implicit a posibilit ății de a
realiza debite mari de abur, reducând sim țitor pericolul de explozie și în acela și timp
mic șorând consumul de metal pe tona de abur produs ă.
Aburul la bord este asigurat de caldarina produs ă de Aalborg Industries, model AQ-18
cu o greutate de 26,9 tone f ără ap ă și 37,9 tone. Caldarina produce abur saturat la 0,7 MPa cu
temperatura de 175șC. Consumul minim orar este de HFO este de 155 kg/h și maxim de 1355
kg/h. Consumul minim orar de MDO este de 155 kg/h și maxim de 1291 kg/h.
Instala
ția de ancorare prova
Nava este dotat ă cu instala ție de ancorare amplasat ă la extremitatea prova și este
format ă din: dou ă vinciuri combinate (de ancor ă și manevr ă parâme – figura 2.10), ac ționate
hidraulic; dou ă ancore Hall (1225 kg fiecare), dou ă lan țuri cu diametrul zalei de 40 mm cu
stope și declan șatoare; dou ă n ări de lan ț din table fasonate; dou ă capace de furtun ă.

Figura 1.8. Vinciul hidraulic de ac ționare al instala ției

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
13
Instala ția de salvare
Instala ția de salvare se compune din: dou ă barci de salvare din material plastic armat
cu fibr ă de sticl ă, cu motor Diesel, cu lansare cu grui gravita țional, amplasat în castelul navei.
De asemenea, nava este dotat ă cu un num ăr de colaci de salvare în conformitate cu
regulamentele interna ționale de salvare și siguran ță a vie ții pe mare. Recuperarea b ărcii se
realizeaz ă cu ajutorul unui sistem ac ționat electric.
Principalele caracteristici ale b ărcii de salvare:
– Tip: JY-FF-7.5;
– Dimensiune: 7.5 X 2.7 X 3.22 m;
– Constructie: Ignifug GRP;
– Numar de barci: 1;
– Greutatea barcii goale: 4713 kg;
– Greutatea barcii incarcate la maxim: 6225 kg;
– Puterea motorului: 29 CP;
– Inaltimea maxima de cadere libera: 12 m;
– Raport maxim de recuperare: 4.
Nava are in dotare o barca de salvare cu cadere libera montata pe etrava, de 20 de
persoane. Barca este echipata cu un motor de 29 CP diesel, racit c u apa, ce confera o viteza
minima de 6 noduri cu o autonomie de minim 24 de ore. Manevrarea se fac e cu o carma
dirijata de un cablu GRP.
Sistemul de stropire cu apa este asigurat de o pompa centrifuga cu o capacitate de
1300 litri/min. Sistemul de stropire montat pe invelis asigura m entinerea temperaturii
constante in barca si protectia impotriva incediului. Aspiratia apei de mare este situate sub
nivelul chilei, astfel prevenind intrarea lichidelor inflamabile in sistem.
Sistem de aer comprimat asigura aerul necesar ocupantilor barci i cat si combustia
motorului pentru 10 minute.
Gruiele gravita ționale – sunt ansambluri cinematice care asigur ă lansarea b ărcilor
numai sub ac țiunea for țelor de gravita ție, f ără consum de energie muscular ă sau mecanic ă.
Dup ă schema lor cinematic ă, gruiele gravita ționale au mi șcarea lor principal ă de rota ție sau de
transla ție.
Gruiele b ărcilor de salvare trebuie s ă fie oricând gata de func ționare, astfel încât
bărcile s ă fie date la ap ă rapid și sigur chiar în condi țiile unor înclin ări transversale de 15 ° și
longitudinale de 10 ° ale corpului navei. Ele trebuie s ă permit ă ambarcarea rapid ă a oamenilor,

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
14
fără ca utilizarea unui mijloc de salvare s ă afecteze alte mijloace de salvare sau
manevrabilitatea navei.
Manevrele de ie șire a b ărcii în afara bordului și de lansare trebuie s ă fie posibil ă f ără
surse de energie mecanic ă, folosindu-se fie energia omului, fie gravita ția.
Viteza de lansare a b ărcilor trebuie s ă fie limitat ă superior astfel încât impactul cu apa s ă nu
distrug ă corpul b ărcii (maxim 60…90 m/min).

Figura 1.9. Lansarea b ărcii de salvare

Instala țiile de naviga ție
Principalele instala ții de la bord sunt:
– Radar FURUNO
– 1 sistem de h ărți electronice fabricat de VISION tipul Vision 2100 ECDIS
– DGPS 2 receptoare GPS, fabricat de LEICA tipul MX 420

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
15
– MF/HF sta ție de radiotelefonie tipul 3105
– 2 SATCOM C tipul Sailor Inmarsat
– 2 VHF/DSC Radio telefon tipul RT 4722
– 1 SATCOM F77 Tipul TT 3084
– EPIRB Sailor 406 MHz Satelitte Epirb
– 2 Transpondere Radar tipul Sailor SART 9,2-9,5 Ghz
– 3 unit ăți portabile VHF tipul Sailor
– 4 unit ăți portabile VHF pentru uz zilnic tipul SC 390 marca STN
– 1 Navtex tipul NAV 5
– 1 Reciever FORUNO pentru vreme tipul 208 MAEK 2
– 1 sistem jurnal de bord urgen ță marca NAVIKNOT tipul FNF
– Loch electromagnetic AGILOG
– Sond ă ultrason marca Spery Marine tipul es 5000
– Girocompas marca Sperry tipul NAVIGAT X
– AIS marca SAAB tipul R4 AIS
– Consola GMDSS
Instala
ția de înc ărcare cu macarale
Instala ția este alc ătuit ă din dou ă macarale de 200 tone cu o lungime a bra țului de 33 m
și o dimensiune între ele de 49,6 m. Ac ționarea se face cu un motor hidraulic de înalt ă
presiune a c ărei construc ție poate fi similar ă cu a unei pompe hidraulice. Mecanismele de
basculare sunt ac ționate de servomotoare hidraulice liniare și înlocuiesc astfel balansinele,
de și pot exista modele la care vinciul de balansin ă este ac ționat de asemenea hidraulic.
Acest tip de ac ționare reprezint ă ultima genera ție de ac ționare a macaralelor navale, o
capacitate sporit ă de ridicare și înalt ă fiabilitate, impunând acest sistem ca un nou standard
pentru echipamentele de înc ărcare – desc ărcare navale.

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
16

Figura 1.10. Prezentarea dimensiunilor navei

1. Descrierea tehnic ă a navei din proiect
17

Figura 1.11. Prezentarea razelor de ac țiune a macaralelor

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
18

CAPITOLUL 2. PREZENTAREA GENERAL Ă A INSTALA ȚILOR DE
GUVERNARE. PREZENTAREA PROPULORULUI LATERAL

2.1. ROLUL INSTALA ȚIEI DE GUVERNARE

În timpul naviga ției pe mare deschis ă, nava trebuie s ă-și p ăstreze timp îndelungat o
anumit ă direc ție de deplasare, de asemenea, mi șcarea navei în diverse condi ții de exploatare
presupune numeroase schimb ări de drum, determinate de :
– ruta de naviga ție;
– direc ția de ac țiune a vântului;
– direc ția de propagare a valurilor;
– configura ția acvatoriilor porturilor în care se efectueaz ă manevrele de acostare
și de plecare de la cheu;
Din cele ar ătate reiese faptul c ă, pentru efectuarea naviga ției în condi ții de siguran ță
nava trebuie s ă îndeplineasc ă dou ă calit ăți nautico-dinamice și anume:
– STABILITATEA DE DRUM care reprezint ă proprietatea navei aflate în
mi șcare, de a se men ține timp îndelungat pe o anumit ă direc ție;
– MANEVRABILITATEA care reprezint ă proprietatea navei aflate în mi șcare,
de a efectua schimb ări rapide de direc ție cu ajutorul instala ției de guvernare.
Îmbinând aceste doua calit ăți nautice se ob ține guvernarea, o no țiune mai larg ă, ce
exprim ă comportarea general ă a navei pe timpul naviga ției în diferite condi ții impuse de
cerin țele de exploatare.
Guvernarea este calitatea navei de a se deplasa pe o anumita traiectorie, dreapta sau
curba, impusa.
Guvernarea navei depinde de o serie de factori, din tre care, cei mai importan ți sunt:
– mijloacele de guvernare folosite;
– formele geometrice ale carenei (îndeosebi pupa);
– forma geometric ă și aria suprafe ței de deriv ă;
– rapoartele între dimensiunile principale (L/B,L/T);
– num ărul, pozi ția și sensul de rota ție al propulsoarelor;
– condi ții hidro-meteorologice în care navig ă.
Dintre factorii enumera ți, rolul determinant revine mijloacelor de guvernar e folosite.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
19
Instala ția de guvernare în timpul mar șului lucreaz ă în permanen ță , dat fiind faptul c ă
navele cu propulsie prin elice nu au stabilitate de drum, în țelegându-se că direc ția dorit ă de
mar ș nu poate fi p ăstrat ă, deoarece asupra navei intervin for țe perturbatoare (valuri, vânturi)
creând momente de gira ție.
Men ținerea navei pe drumul dorit se face prin anularea momentelor de gira ție
perturbatorii cu momente create de instala ția de guvernare.

2.2. CLASIFICAREA INSTALA ȚIILOR DE GUVERNARE

Datorit ă multitudinilor de nave ap ărute s-au diversificat și tipurile de instala ții de
guvernare.
Astfel ele se pot clasifica în:
a) Instala ția de guvernare cu cârm ă simpl ă:
– sunt cele mai eficace instala ții de guvernare pentru men ținerea navei pe
drumul dorit;
– sunt cele mai r ăspândite instala ții de guvernare.
b) Instala ții de guvernare cu cârm ă activ ă :
– realizeaz ă men ținerea direc ției în timpul mar șului datorit ă unui jet creat de
instala ție;
– dezavantajul acestei instala ții este c ă nu poate asigura manevrabilitatea la
viteze mici;
– majoritatea navelor dotate cu aceste instala ții de guvernare au dou ă sisteme :
o Instala ția pentru asigurarea stabilit ății de drum
o Instala ția pentru asigurarea manevrabilit ății pe timpul manevrelor
– cârma activ ă const ă dintr-o elice amplasat ă în bordul de fug ă al penei cârmei
ce d ă o împingere suficient ă pentru asigurarea gira ției navei.
c) Instala ții de guvernare cu duze orientabile :
– sunt întâlnite frecvent la navele fluviale cu adânc imi mici;
– pentru a simplifica instala ția de guvernare s-au realizat duze orientabile;
– aceast ă instala ție nu s-a extins datorit ă dificult ăților constructive ale duzei.
d) Instala ția de guvernare cu propulsie special ă :
– format ă din propulsoare tip VOITH-SHNEIDER;
– se caracterizeaz ă prin aceea c ă poate realiza împingerea în orice direc ție și
poate înlocui cârma.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
20
2.3. TIPURI EXISTENTE DE INSTALA ȚII DE GUVERNARE

Clasificarea cârmelor
Exist ă mai multe criterii de clasificare a cârmelor.
Dup ă modul de asamblare a penei cârmei cu corpul navei, se deosebesc :
– cârmele simple, care sunt sus ținute de corpul navei atât la partea superioar ă cât
și la partea inferioar ă (figura 2.1). Acest tip de cârme se utilizeaz ă la navele de
transport care au co șul pupa de dimensiuni mari;

Figura 2.1. Cârme sprijinite pe pintenul navei

Figura 2.2. Cârme semisuspendate

– cârme semisususpendate, care sunt suspendate pe ax și rezemate, de corpul
navei sau pe o consol ă special ă, într-un punct situat în apropierea jum ătății
în ălțimii penei (figura 2.2). Uneori, sunt prev ăzute cu reazeme superioare
suplimentare și se utilizeaz ă la navele maritime;

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
21
– cârmele suspendate, care sunt sus ținute numai de ax (figura 2.3). Specifice
ambarca țiunilor de sport și agrement, respectiv navelor pe aripi portante.

Figura 2.3 Cârma suspendat ă

Dup ă pozi ția axului fa ță de muchia de atac (muchia anterioar ă) a penei, se disting :
– cârme necompensate, cu axul amplasat în imediata ap ropiere a muchiei de atac
(figura 2.1a,b). Se folosesc la ambarca țiunile de sport și agrement, la unele
nave fluviale și la sp ărg ătoarele de ghea ță ;
– cârmele compensate, cu axul, fa ță de muchia de atac, la o distan ță egal ă cu
0.25…0.35 din lungimea penei (figura 2.3). Acest tip de cârme se utilizeaz ă cel
mai des, fiind întâlnite la orice tip de nav ă;
– cârme semicompensate (par țial compensate), cu axul amplasat, fa ță de muchia
de atac, la o distant ă ce variaz ă între 0.5 ÷0.25 din lungimea penei. Aceste
cârme se întâlnesc frecvent la nave mari, cu 2..4 a rbori portelice.
Dup ă forma geometric ă a sec țiunii longitudinal-verticale a penei, se deosebesc:
– cârme de form ă dreptunghiular ă (figura 2.1);
– cârme de alte forme geometrice (figura 2.2);
– cârme de form ă trapezoidal ă (figura 2.3).
Dup ă forma sec țiunii longitudinal-orizontale a penei, se disting :
– cârme plate, sunt formate dintr-o singur ă tabl ă sau din dou ă table consolidate
prin nervuri orizontale (se utilizeaz ă la navele f ără propulsie proprie);
– cârme cu profil hidrodinamic, utilizate la toate ti purile de nave cu propulsie
proprie.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
22
Profilele hidrodinamice întrebuin țate la construc ția cârmelor sunt simetrice.
Geometria lor se determin ă pe baza cercet ărilor teoretico-experimentale în cadrul
laboratoarelor de hidrodinamic ă.
Cele mai r ăspândite profile hidrodinamice sunt :
– pofilele de tip NACA (Na țional Advisory Commitee for Aeronautics), ob ținute
în laboratoarele din S.U.A. și utilizate la navele de viteza moderat ă, pentru
cârmele amplasate în curentul elicelor;
– pofilele de tip NEJ, ob ținute dup ă formulele lui N.E.Jukovski, folosite la
construc ția cârmelor navelor rapide;
– profile de tip TAGHI, ob ținute experimental în laboratoarele din Rusia, folo site
la construc ția cârmelor navelor cu doi arbori portelice și cârmelor de prova;
– pofilele de tip GO, ob ținute experimental în laboratoarele de aerodinamic ă din
Gottingen, folosite la construc ția cârmelor la navele cu doi arbori portelice și
cârmele amplasate în planul diametral al navei.
Cercet ările teoretico-experimentale recente au stabilit un ele solu ții constructive de
cre ștere a eficacit ății cârmelor.
Astfel, au ap ărut: cârmele profilate cu parte fix ă și parte mobil ă; sistemele cu mai
multe cârme ac ționate simultan; cârmele cu vole ți.
La construc ția cârmelor profilate cu parte fix ă și parte mobil ă, se pot utiliza
urm ătoarele tipuri de profile : Oertz, având punctul de maxim dispus pe partea mobil ă în
dreptul axului; Seebeck, având punctul de maxim dis pus pe partea mobil ă în pupa axului;
Seebeck-Oertz, având punctul de maxim dispus pe par te fix ă. De multe ori, partea fix ă a
acestor cârme este folosit ă ca punct terminus pentru arborii portelice. Un ast fel de ansamblu
se nume ște cârma simplex.
Dintre sistemele cu mai multe cârme ac ționate simultan s-au deta șat cele duble și triple
(cu doua și respectiv trei cârme).
Pentru exemplificare, pot fi men ționate urm ătoarele :
– sistem cu dou ă cârme dispuse în pupa propulsorului și care se rotesc simultan
la acela și unghi. Acest sistem este r ăspândit la remorchere-împing ătoare de
puteri mici;
– sistem Balaban, compus din dou ă cârme dispuse în pupa propulsorului și care
se rotesc simultan la unghiuri diferite. Acest sist em este larg r ăspândit atât la
navele cu propulsie cât și la cele f ără propulsie proprie, destinate naviga ței
interioare în Europa de vest și în România;

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
23
– sistem Hitzler, compus din trei cârme dispuse în pu pa propulsorului și care se
rotesc simultan la acela și unghi. Acest sistem se utilizeaz ă la navele destinate
naviga ției pe Dun ărea superioar ă:
– sistemul Enkel, compus din trei cârme dispuse în pu pa propulsorului și care se
rotesc la unghiuri diferite. Acest sistem este r ăspândit la navele destinate
naviga ției interioare din ță rile occidentale.

Figura 2.4 Sistem de cârme Enkel

Din categoria cârmelor cu vole ți se men ționeaz ă dou ă tipuri propuse de Universitatea
din Gala ți :
– cârma cu un volet extins;
– cârma cu doi vole ți.

Figura 2.5 Cârma cu un volet
1. Pana cârmei propriu-zis ă;2. Volet;3. Manivela;4. Culisa;5. Bara;
6. Arbore interior; 7. Arbore exterior.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
24
Cârma cu un volet extins este dat ă în figura 2.5 și are urm ătoarele particularit ăți :
– voletul 2 are lungimea apropiat ă de a penei cârmei propriu-zise 1;
– axul cârmei este format din doi arbori concentrici ac ționa ți independent de câte
o ma șin ă (arborele interior 6 este solitar cu pana cârmei p ropriu-zise; arborele
exterior 7 este pus în leg ătur ă cu voletul printr-un mecanism cu culisa din
manivela 3, culisa 4 și bara 5);
– la regim de mar ș în linie dreapt ă guvernarea se face numai cu ajutorul
voletului;
– la regim de manevra guvernarea se face atât cu ajut orul penei cârmei propriu-
zise, cât și cu ajutorul voletului, ob ținându-se un unghi maxim de bandare de
80 grade.

2.4. PRINCIPALELE METODE DE OPTIMIZARE A CÂRMELOR U TILIZATE ÎN
PRACTICA DE SPECIALITATE

Optimizare folosind sistemul MABS-Air Blowing
Compania STX Europe a investit semnificativ în cerc et ările referitoare la sistemul de
purjare a aerului care urmeaz ă s ă fie folosit pentru îmbun ătățirea caracteristicilor de zgomot a
navelor sale care naviga în apei pu țin adânci și care sunt supuse la sarcini asimetrice aplicate
pe arbore. Aerul este introdus în partea superioara a etamboului, în zona de deasupra elicelor,
reducând astfel generarea de zgomot de pe suprafa ța chilei. Acest sistem de purjare a aerului
poate fi folosit și în alte condi ții de zgomot, cum ar fi manevrarea navei în condi ții care
necesit ă aplicarea unor unghiuri mari la cârma.
Acest sistem necesit ă o cantitate redusa de energie și este u șor de comandat de pe
puntea de comand ă.
În conformitate cu cele declarate de reprezentan ții șantierului, sistemul MABS a
func ționat perfect și a reu șit s ă reduc ă nivelul de zgomot în timpul naviga ției, de exemplu,
atunci când se naviga în ape cu adâncimi ce variaz ă între 10 și 30 de metri.
Analiza numeric ă a efectului cârmei ce ac ționeaz ă asupra instala țiilor cu elice în duz ă
În acest exemplu se vor analiza mai multe modele de cârme și efectul acestora asupra
caracteristicilor de propulsie. Configura ția originala a cârmei este prezentata în figura de mai
jos. A șa cum se poate observa, configura ția ini țial ă este reprezentata de o pereche de cârme
care sunt plasate în lateralul centrului elicei.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
25

Figura 2.6 Configura ția ini țial ă a cârmei

Pentru a analiza efectul diferitelor tipuri de cârm e au fost dispuse dou ă noi configura ții
ale cârmei. Primul tip de cârma este o cârma tripla care are aceea și suprafa ța proiectat ă ca și
cea din configura ția ini țial ă. Cea de-a dou ă cârma este o cârma simpl ă care are o suprafa ță de
doar 65% fa ță de cârma ini țiala. Caracteristicile lor generale sunt prezentate în tabelul 2.1.

Tabelul 2.1. Analiza condi țiilor studiate
Cazul A Cazul B Cazul C
Num ărul cârmei 2 3 1
În ălțimea – a 2250 2250 –
În ălțimea – b – 2460 2460
Coarda 1500 971 1784
Suprafa ța proiectata 6,75 6,75 4,39
Procentaj fa ță de proiectul ini țial – 100% 65%
În ălțime /Coarda 1,50 2,32 1,26
Grosime/Coarda 0,15 0,15 0,15
Grosime 225,0 145,7 267,5
Suprafa ța scufundat ă 13,9 14,3 9,0

Figura 2.7. Celelalte dou ă modele propuse B și C

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
26

Figura 2.8 Model propus combinat elice întubat ă cârm ă cu volet

Calculele efectuate folosind cele trei configura ții al cârmei s-au efectuat ținându-se
cont de valoarea raportului P/D a elicei, care este egal cu 1,032.

Figura 2.9. Analiza eficien ței

Dac ă se analizeaz ă efectul total combinat generat de for ța de împingere, momentul de
torsiune, randament se poate observa în mod clar c ă cea mai eficienta variant ă este cea din
cazul C. a șadar, introducerea unei cârme perfect aliniate cu a xul elicei va îmbun ătăți eficien ța
sistemului de propulsie a navei.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
27
Analizei cârmei cu unghiuri variabile
Uneori testele de optimizare ale unghiului cârmei d emonstreaz ă faptul c ă cele mai
bune performan țe sunt ob ținute atunci când cârmele func ționeaz ă la unghiuri largi, fapt care
coincide destul de bine cu rezultatul ob ținut în timpul testelor la scar ă natural ă a navei. Este
foarte important s ă avem în vedere c ă singura direc ție de analiza este cea a propulsiei.
Determinarea în mod precis a acestor elemente este mai dificil ă decât determinarea
elementelor propulsiei.
Cârma asimetrica sau r ăsucit ă
Când navele navig ă la viteze foarte mari riscul apari ției efectului de erodare a cârmei
poate ap ărea mult mai repede. Combina ția din viteza culegerii axiale și unghiurile vitezei
transversale, care sunt generate de rota ția elicei, poate duce în cele mai multe ori la avar ierea
cârmei, chiar în zona imediat ă din spatele elicei.
Unghiurile mari de atac pot fi eliminate prin r ăsucirea unghiurilor de intrare a cârmei,
ținând cont de direc ția de curgere. A șa-numitele cârme asimetrice sunt folosite destul de des
atunci când se discuta de proiectele navelor modern .
Din punct de vedere al cavita ției se poate spune c ă prin înlocuirea cârmei simetrice cu
una de tip asimetric va duce la reducerea riscului de apari ție a fenomenului de cavita ție, cât și
o reducere a vortexului de vârf al palelor elicei, dar mai ales la o distribu ție mai eficienta a
presiunii la armonice mai înalte. Figura de mai jos prezint ă un tip de cârma asimetric ă. Prin
modificarea unghiului neutru de urmare într-o direc ție ceva mai exterioar ă se poate îmbun ătăți
cavita ția generat ă de elice. Viteza indus ă de vortexul de vârf poate fi îmbun ătățit ă în mod
sim țitor în unele cazuri men ționate anterior.
Din punct de vedere energetic și al puterii, se poate observa c ă se înregistreaz ă o
putere mai crescut ă datorit ă modific ării unghiului neutru atunci când forma simetrica a cârmei
este îmbun ătățit ă.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
28

Figura 2.10. Exemplu de cârma asimetrica

Viteza ridicat ă și sarcina ridicat ă aplicat ă pe elice duce la sporirea riscului de apari ție a
fenomenului de cavita ție pe suprafa ța cârmei. Cavita ția cârmei, care este o cavita ție de
suprafa ța tipic ă, este generat ă de unghiul de atac local de pe profilul cârmei și poate fi evitat
cu u șurin ța și în cel mai eficient mod prin simpla aplicare a un ui profil pe suprafa ța cârmei,
care este fabricat dintr-un material care nu este a fectat de unghiurile de atac. Fenomenul de
cavita ție a cârmei poate genera avarii serioase, în func ție de intensitatea, tipul și r ăspândirea
fenomenului de cavita ție pe suprafa ța cârmei. Dac ă aceste profile sunt cambrate sau daca au o
margine r ăsucita acestea devin și mai eficiente, recuperând astfel o cantitate din energia
rota țional ă. R ăsucirea mic șoreaz ă unghiul de atac care reduce și dimensiunea zonei de
presiune joasa. O cârma bine proiectata dotat ă cu profile r ăsucite poate preveni și reduce
fenomenul de cavita ție și poate mari eficienta procesului de propulsie. În ziua de azi cârmele
răsucite și folosirea tipurilor diferite de butucuri de cârma sunt folosite la construc țiile navelor
de viteza mare și a navelor cu un grad ridicat de confort.
Butucul cârmei poate îmbun ătăți eficienta propulsiei. Principalele efecte constau în
reducerea pierderilor generate de vortexul butuculu i elicei. În cazul elicelor cu șurub dublu,
gradul de eficien ță cre ște cu dou ă procente. În figurile de mai jos sunt prezentate d ou ă tipuri
de cârma, una este de tip spad ă care are o margine r ăsucita, cat și un butuc de cârma care este
conectat la o cârma de tip asimetric.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
29

Figura 2.11. Cârma r ăsucit ă de tip spade Figura 2.12. Cârm ă cu bulb

2.5. MIJLOACE DE GUVERNARE ACTIV Ă

Propulsoarele cu aripioare
Sunt instala ții eficiente atât pentru propulsie cât și pentru manevr ă. Dac ă propulsoarele
cu aripioare îndeplinesc rolul de propulsor princip al al navei, complexitatea constructiv ă și
pre țul de cost al lor sunt comparabile cu cele ale EPR și al coloanelor rotitoare cu elice.
Se compune dintr-o elice (sau complex elice duz ă) montat ă pe o coloan ă care permite
modificarea direc ției for ței de trac țiune în limite foarte largi. Coloana rotitoare poat e fi un
propulsor principal sau auxiliar al navelor cu mane vrabilitate mare și viteze mici.
Dezavantajele acestora sunt: rezisten ță redus ă la coroziune, protec ție slab ă la deterior ări
mecanice ale propulsorului, construc ție complex ă.

Propulsor în tunel transversal
În partea imers ă a navei în prova și/sau pupa navei se amplaseaz ă un propulsor dispus
în planul discului în PD al navei, într-un canal tr ansversal din bord în bord. Deoarece for ța de
împingere este de regul ă normal ă pe planul diametral al navei, nava poate gira pe l oc, dac ă
viteze de deplasare este 0, în condi țiile dispunerii a câte unui sistem în prova și în pupa.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
30

Figura 2.13. Propulsor în tunel transversal

Duze rotitoare independente
Ele se instaleaz ă la nave cu cel pu țin dou ă linii de axe. O caracteristic ă particular ă este
ac ționarea lor independent ă prin mecanisme separate cât și dotarea lor cu EPR pentru a
schimba u șor sensul împingerii elicelor.

Figura 2.14. Coloan ă rotitoare cu elice:
1 – elice;2 – coloan ă rotitoare;3 – motor de ac ționare;
4 – motor rotire coloan ă

Duzele independente permit modificarea direc ției vectorului trac țiune în limite foarte
largi prin orientarea diferit ă a duzelor și ac ționarea în sensuri diferite a elicelor. Valoarea
momentului ob ținut este:
M = (N b·cos α1 – Nt·cos α2)·b/2 – (N b·sin α1 + N t·sin α2)·m
unde m – pozi ția duzelor fa ță de centrul de greutate al navei.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
31
2.6. FUNC ȚIONAREA SISTEMULUI CU PROPULSOR LATERAL

Aceste instala ții asigura un control precis al deplas ării navelor cu viteza foarte mica in
cele mai dificile condi ții de acostare/andocare sau treceri prin locuri per iculoase.
Navele echipate cu bow thruster au semne distincte deasupra liniei de plutire in dreptul
fiec ărui propulsor, in ambele borduri. Aceste semne simb olizeaz ă elicele de manevra intr-un
cerc de culoare alba.

Figura 2.15 Pozi ționarea bowthrusterului la prova navei

Figura 2.16 Stern thrustere la pupa navei

In unele cazuri instala
etambou (stern thruster).
Un stern thruster este un mecanism
manevrabilitatea acesteia. Construc
Datorita performantelor pe care confer
guvernare cu tunel transversal
ambarca țiuni de agrement, nave de servitute, nave comercial e etc.

Thruster cu tunel transversal
Este o varianta constructiva cea mai r
construite dup ă principiile cele mai avansate in ceea ce prive
sunt utilizate elemente specifice instala
geometrie caracteristica, sisteme cu cate doua elic ei, antrenarea eliciilor din grup in acela
sens sau in sensuri diferite etc. , precum si o ser ie de elemente care nu se reg
sistemelor de propulsie navala dar sunt utilizate
Astfel, in imaginea al
care sunt montate doua propulsoare care se rotesc i n sensuri contrare desi actioneaza simultan
pentru obtinerea aceluiasi efect. Desi
complicata, din punct de vedere constructiv, decat varianta in care antrenarea ambelor
propulsoare s- ar face in acelasi sens.

2. Prezentarea general ă a instala
Prezentarea propul
32 In unele cazuri instala ții similare sunt amplasate si in pupa navei, înaint ea tubului
este un mecanism plasat in pupa unei nave, pentru a imbunatati
manevrabilitatea acesteia. Construc ția si func ționarea este similara cu ce a bowthruster
Datorita performantelor pe care confer ă navelor pe care sunt instalate sistemele de
guvernare cu tunel transversal sunt utilizate din ce in ce mai mult începând cu na vomodelele,
iuni de agrement, nave de servitute, nave comercial e etc.
Thruster cu tunel transversal
Este o varianta constructiva cea mai r ăspândita. In alc ătuirea lor intra elemente
principiile cele mai avansate in ceea ce prive ște hidrodinamica navala. Astfel
sunt utilizate elemente specifice instala țiilor de propulsie principale cum ar
geometrie caracteristica, sisteme cu cate doua elic ei, antrenarea eliciilor din grup in acela
sens sau in sensuri diferite etc. , precum si o ser ie de elemente care nu se reg
sistemelor de propulsie navala dar sunt utilizate la bordul navelor in alte scopuri.
Astfel, in imaginea al ăturata este prezentata o varianta de thruster cu tu nel drept in
care sunt montate doua propulsoare care se rotesc i n sensuri contrare desi actioneaza simultan
pentru obtinerea aceluiasi efect. Desi gur ca o astfel de varianta constructiva este mai
complicata, din punct de vedere constructiv, decat varianta in care antrenarea ambelor
ar face in acelasi sens.
Figura 2.17 Direc ția de deplasare a apei
a instala ților de guvernare.
Prezentarea propul sorului lateral
ii similare sunt amplasate si in pupa navei, înaint ea tubului
plasat in pupa unei nave, pentru a imbunatati
ionarea este similara cu ce a bowthruster -ului .
navelor pe care sunt instalate sistemele de
sunt utilizate din ce in ce mai mult începând cu na vomodelele,
ătuirea lor intra elemente
ște hidrodinamica navala. Astfel
iilor de propulsie principale cum ar fi: elicei cu
geometrie caracteristica, sisteme cu cate doua elic ei, antrenarea eliciilor din grup in acela și
sens sau in sensuri diferite etc. , precum si o ser ie de elemente care nu se reg ăsesc in cadrul
la bordul navelor in alte scopuri.
turata este prezentata o varianta de thruster cu tu nel drept in
care sunt montate doua propulsoare care se rotesc i n sensuri contrare desi actioneaza simultan
gur ca o astfel de varianta constructiva este mai
complicata, din punct de vedere constructiv, decat varianta in care antrenarea ambelor

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
33
Avantajul oferit de antrenarea in sensuri diferite face sa determine optarea pentru
aceasta varianta constructiva. Se stie ca o elice a flata in functiune imprima masei de apa pe
care o antreneaz ă o mi șcare circulara cu aspectul unei spirale. In acest f el o parte din energia
transmisa de propulsor apei se pierde prin parcurge rea de catre aceasta a unei distante mai
mari intr-un spatiu mai mic decat daca deplasarea s -ar fi facut in linie dreapta.
In cazul instalatiei prev ăzuta cu doua propulsoare ce se rotesc in sens contr ar efectul
de inscriere a masei de apa impinsa de prima elice pe traiectoria unei spirale este anulat de
sensul mi șcării imprimat de cea de a doua elice. Ca urmare a ac estui fenomen masa de apa
care iese din tunel se deplaseaz ă rectiliniu, perpendicular pe planul diametral al n avei, iar
efectul ac țiunii instala ției este amplificat, in compara ție cu efectul ob ținut de o instala ție
asem ănătoare din toate punctele de vedere dar cu o singura elice.

Sistemul fara tunel transversal (azimutal/ escamota bil)
Mai jos sunt prezentate doua modele de sisteme de g uvernare prova care pot orienta
jetul nu numai transversal , întâlnite in construc ția navelor de servitute (figura 4.4) si la
ambarca țiunile de agrement (figura 4.5). Când nava prev ăzuta cu o astfel de instala ție se afla
in mar ș întregul mecanism este blocat intr-un spa țiu special destinat din partea cea mai de jos
a navei. Ap ărătoarea de la partea inferioara se încadreaz ă perfect in geometria operei vii a
navei astfel încât rezistenta hidraulica nu creste deloc in compara ție cu situa ția când ar lipsi
acest echipament.

Figura 2.18 Sistemul f ără tunel transversal la nave servitute

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
34
Când este in pozi ția de func ționare (in partea cea mai de jos) propulsorul se po ate roti
cu 360 grade in jurul axei verticale a mecanismului de coborâre astfel încât poate orienta jetul
in orice direc ție. Când nu este nevoie de acesta ,mecanismul de po zi ționare ridica propulsorul
in loca șul din corpul navei. Când sistemul este coborât in pozi ția de func ționare , nava poate
sa se deplaseze cu o viteza de cel mult 6 noduri f ără ca efectul instala ție transversale sa se
diminueze. Peste aceasta viteza, randamentul instal a ție de guvernare cu jet transversal scade
sim țitor chiar drastic pân ă la anulare.

Figura 2.19 Sistemul f ără tunel transversal la nave de agrement

Pentru ca locul tunelului este luat de o duza, pent ru a delimita si orienta jetul format
cat mai bine, dup ă cum se poate observa si in imaginile de mai sus pr otec ția catodica este
asigurata prin plasarea unor anozi de sacrificiu la exteriorul duzei.

Sistemul combinat: propulsor – in tunel si azimutal
Propulsorul poate func ționa in doua condi ții distincte:
– ca parte componenta a unui sistem bowthruster, in t unel, caz in care se pot
ob ține numai jeturi de apa pe direc ții perpendiculare pe planul diametral al navei;
– ca propulsor azimutal, caz in care ansamblul propul sor/segment tunel coboar ă
sub nivelul chilei iar jetul realizat putând fi ori entat in orice direc ție datorita pivot ării
propulsorului in jurul axului vertical al transmisi ei;

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
35
Sursa de energie in acest caz o constituie motorul electric plasat la partea superioara a
întregului ansamblu.
Plasarea electromotorului la partea superioara a la n țului cinematic care face leg ătura
cu propulsorul elimina necesitatea utiliz ării unor axe sofisticate de transmitere a mi șcării de
rota ție si o mai buna manevrabilitate in cazul coborârii /ridic ării ansamblului mobil. Totodat ă
este eliminata si transmisia cu roti din țate de la partea superioara, dintre electromotor si axul
la care este cuplat.

Sistemul “electric silen țios”
Aceste variante constructive fac parte din categori a EPS thruster (Electrical
Propulsion Thruster) si sunt destinate in mod deose bit ambarca țiunilor de agrement si navelor
de pasageri.
Permit reducerea nivelului de zgomot de la 75-88 dB , care este nivelul normal pentru
cabine, cu pana la 15 dB. In combina ție cu alte masuri constructive nivelul poate sa sca d ă
chiar si cu pana la 20-25 dB.

Figura 2.20 Sistemul EPS thruster

Raportul dintre putere, performanta, zgomot, greuta te ,robuste țe este foarte favorabil
acestei variante constructive. Lipsa angrenajelor s i arborelui portelice reprezint ă un mare
avantaj. Paletele, amovibile, sunt fixate pe un ine l, la exterior lor, asem ănător cu un butuc de
roata. Modul de fixare a paletelor permite o mai bu na între ținere sau repara ție.

2. Prezentarea general ă a instala ților de guvernare.
Prezentarea propulsorului lateral
36
Reducerea nivelului de zgomot a determinat si o red ucere considerabila a vibra țiilor
produse de sistemele de guvernare cu jet transversa l.
Avantajele oferite de aceasta varianta constructiva sunt:
– un bun raport intre putere si performantele tehnice ;
– nivel de zgomot extrem de sc ăzut;
– o putere mai mare la o sec țiune transversala similara;
– construc ție simpla si solida;
– lag ăre ceramice de înalta performanta;
– greutate sc ăzuta;
– construc ție foarte compacta.

3. Sistemul electric al bowthrusterului
37

CAPITOLUL 3. SISTEMUL ELECTRIC AL BOWTHRUSTERULUI

Odat ă cu cre șterea dimensiunilor navelor și cu intensificarea traficului maritim devine
din ce în ce mai actual ă problema siguran ței naviga ției. în zonele cu circula ție intens ă unde
capacitatea de manevr ă a navei este determinat ă în men ținerea drumului sau la evitarea
coliziunilor.
Îmbun ătățirea manevrabilit ății navelor reprezint ă astfel unul din obiectivele principale
ale cercet ării navale și se realizeaz ă pe dou ă c ăi:
– prin perfec ționarea unor instala ții de guvernare activ ă, foarte eficiente la viteze
mici,care se folosesc în combina ție cu instala țiile de guvernare cu cârme;
– prin realizarea unor instala ții de guvernare activ ă, foarte eficiente la viteze
mici, care se folosesc în combina ție cu instala țiile de guvernare cu cârme.
Prima cale duce frecvent la solu ții constructive complicate, care mic șoreaz ă fiabilitatea
instala ției, de aceea se observ ă tendin ța dezvolt ării instala țiilor de guvernare activ ă (IGA), iar
dintre acestea cele cu jeturi transversale sunt din ce în ce mai frecvent întâlnite.
1. Determinarea for țelor cu care trebuie ac ționat ă nava prin instala ția de
guvernare activ ă, astfel încât s ă se realizeze o manevrabilitate impus ă.
2. Determinarea înc ărc ării propulsorului la care se ob ține for ța necesar ă
manevr ării navei.
3. Stabilirea parametrilor constructivi și func ționali ai propulsorului care
realizeaz ă înc ărcarea dat ă, cât și ai sistemului de antrenare.
În acest capitol se efectueaz ă o analiz ă a criteriilor dup ă care se face determinarea
for țelor care trebuie realizate de guvernarea activ ă, în vederea complet ării lor.

3.1. NO ȚIUNI GENERALE PRIVIND AC ȚIONAREA ELECTRIC Ă
A SISTEMELOR NAVALE

Instala țiile electrice navale se deosebesc fa ță de cele terestre prin condi țiile în care
trebuie s ă lucreze, cât si prin specificul lor, multe dintre ele fiind caracteristice navelor.
Caracteristica esen țial ă a instala țiilor electrice de pe nave este complexitatea. Fiec are
nav ă trebuie s ă-și poarte cu sine sursa proprie de energie electric ă. Pe nav ă exista o re țea de
distribu ție a energiei electrice, consumatori de for ța de cele mai diverse tipuri, instala ții de
iluminat, instala ții de înc ălzire, instala ții de uz gospod ăresc, instala ții de semnalizare și

3. Sistemul electric al bowthrusterului
38
automatizare a diverselor mecanisme și dispozitive, instala ții de radiocomunica ții și alte
instala ții electrice cu destina ție special ă (instala ția de demagnetizare, instala ția de protec ție
catodic ă, instala ția de semnalizare a radioactivit ății, instala ția stabilizatoare de ruliu etc.).
Condi țiile de func ționare ale instala țiilor electrice de la bordul navelor.
Din punct de vedere al principiilor de func ționare și a elementelor componente
re țelelor de la bordul navei nu se deosebesc esen țial de cele de la uscat. Instala țiile electrice de
la bordul navelor trebuie s ă aib ă îns ă o robuste țe mare și o siguran ță m ărit ă în func ționare
datorit ă condi țiilor climatice și tehnice mai grele de la bord cât și faptul c ă în timpul cursei
nava devine un sistem izolat, sistem care nu poate fi ajutat în caz de avarie decât foarte greu.
Aceste condi ții de func ționare trebuie avute în vedere la construc ția aparatelor,
ma șinilor și echipamentelor navale.
Acestea sunt:
– temperatura mediului ambiant
– umiditatea aerului
– con ținutul de sare în aer
– con ținutul de ulei în aer
– contactul cu apa de mare
– coroziunea
– func ționarea în pozi ții înclinate
– vibra ții și scurt ături
– func ționarea în regimuri dinamice
– condi ții de spa țiu și dimensiuni.

3.2.DETERMINAREA PUTERII MOTORULUI ELECTRIC DE AC ȚIONARE A
BOWTHRUSTERULUI

Calculul puterii de remorcare a elicei bowthrusteru lui
Pentru a calcula puterea de remorcare a elicei bowt hrusterului, trebuie determinat ă
rezisten ța întâmpinat ă de nav ă pe timpul gira ției. Calculul acestei rezisten țe la înaintare va fi
unul aproximativ, folosind graficul func țiilor RT=f(v) si P E=f(v) ob ținute la subcapitolul 3.3
din partea general ă a acestui proiect.
Trebuie ținut cont de faptul c ă manevrarea navei cu ajutorul bowthrusterului se fa ce la
viteze mult mai mici decât cele din intervalul ales pentru calculul rezisten ței la înaintare.
Aceast ă vitez ă va fi calculat ă impunând un timp de gira ție t g și considerând rotirea
navei la 90 o (manevra poate fi asem ănat ă cu rabaterea unui segment de dreapt ă, având în

3. Sistemul electric al bowthrusterului
39
vedere faptul c ă bowthrusterul este amplasat în prova navei, consid erând, deci, pupa ca punct
fix).
ϕR
Rω
v

Figura 3.1.

Consider timpul de gira ție ca fiind tg = 2 [min] = 120 [s].
Unghiul de rota ție este ϕ=π/2 [rad].
Viteza unghiular ă va fi :
ω =
gdt dϕ;
ω = 240 2/π = 0,0014 [rad/s].
Viteza tangen țial ă va fi:
V = R⋅ω[m/s]
V = 2,08 [m/s].
unde:
R – raza de rota ție, egal ă cu lungimea navei.
Într-o prim ă aproxima ție, introducând aceast ă vitez ă în graficul func ției RT = f(v),
rezult ă o rezisten ță la înaintare RT = 102 [kN].
Având în vedere faptul c ă la mi șcarea de rota ție pe care o efectueaz ă, nava întâmpin ă o
rezisten ță la înaintare mult mai mare, voi considera valoarea lui R T ca fiind de trei ori mai
mare.
În mod normal, calculul rezisten ței întâmpinat ă de nav ă la gira ție se face în bazine
hidrodinamice.
Adopt, deci, o valoare a puterii de remorcare a eli cei de 306 [kW].

3. Sistemul electric al bowthrusterului
40
Puterea de remocare a elicei bowthrusterului va fi:
PE = vRT⋅ = 293,76 [kW].

Calculul puterii la arbore a motorului electric
Propulsoarele navale clasice – elicele – sunt carac terizate de randamente de
func ționare ( ηD) relativ sc ăzute ce se înscriu în gama 50 ÷55%. Datorit ă acestui fapt puterea
solicitat ă de elice în func ționare este mai mare decât cea transmis ă jetului de ap ă creat:
DE
DPPη=
PD = 547 076 293
..= 546,12 [kW].
Având în vedere și randamentul subunitar al mecanismului de transmis ie ( ηT), puterea
necesar a fi asigurat ă de motorul electric la arbore va fi:
TS
BPPη=
PB = 975 012 546
.. = 560,13 [kW].
Am adoptat urm ătoarele valori: ηD = 0,548, ηT = 0,975.

Alegerea bowthrusterului
Corespunz ător puterii necesare la arborele motorului electric calculate la punctul mai
sus, bowthrusterul ales pentru aceast ă nav ă este de fabrica ție John Crane – Lips, având
urm ătoarele caracteristici :
Tip – CT125H
– Tubul
o diametru interior – 1280 mm;
o lungime – 3500 mm;
o grosimea peretelui – 16 mm.
– Elicea
o diametru – 1250 mm;
o viteza – 519min -1.
– Pale
o num ăr de pale – 4;
o material – cunial;
o greutatea unei singure pale – 39 kg.

3. Sistemul electric al bowthrusterului
41
– Butucul
o tip – 4D330;
o material – cunial;
o greutate f ără pale – 150 kg.
– Corp hidrodinamic (flotor hidrodinamic):
o tip – CT125;
o material de acoperire – GGG – 40;
o raport transmisie – 1755:519;
o modul de transmisie – 6,75;
o masa far ă elice – 250kg.
– Sistemul hidraulic:
o capacitatea pompei – 12,7 dm 3/min;
o presiunea de lucru – 100 bari;
o puterea – 2,5kw;
o viteza pompei – 1800 min-1;
o tensiunea electric ă de alimentare – 440V;
o frecven ța – 60Hz.
– Motor de angrenare elice
o viteza – 1755 min -1:
o putere – 600KW;
o tip – MODK 315L – 4b.

3.3. DIMENSIONAREA INSTALA ȚIEI ELECTRICE DE FOR ȚĂ

Dimensionarea instala ției electrice de alimentare a motorului electric al unit ății
hidraulice
Motorul hidraulic liniar din instala ția de schimbare a pasului este ac ționat de o pomp ă
hidraulic ă, ac ționat ă la rândul s ău de motorul M1 din plan șele 1 și 2.
Alimentarea și protec ția motorului electric se va face conform schemei mo nofilare din
plan șa 2, prin care se asigur ă :
– protec ția la scurtcicuit prin întrerup ătorul automat Q1 amplasat în tabloul principal
de distribu ție TPD;
– punerea sub tensiune a tabloului de alimentare TA a l motorului prin întrerup ătorul
separator S1;
– cuplarea și decuplarea motorului, la pornirea direct ă, prin contactorul K1;

3. Sistemul electric al bowthrusterului
42
– protec ția la suprasarcin ă prin releul termic F1;

Aparatajul electric
Curentul de calcul
Dimensionarea aliment ării se stabile ște în principal pe baza curentului de calcul I c.
Pentru motorul de ac ționare M 1, curentul de calcul se va determina în condi țiile cele mai
defavorabile, respectiv pentru o durat ă de ac ționare DA =100%, în baza rela ției
Ic= 23 49 08 0440 73 110 2
33
,,, , cos UP
n nn=⋅⋅⋅⋅=
ϕ [A]
unde:
– puterea nominal ă Pn = 2 kW – indicat ă de fabricant
– tensiunea nominal ă Un = 440 V
– factorul de putere cos ϕn = 0,8
– randamentul nominal ηn = 0,9

MTPD
TA 3X440 V 60 Hz
Q 1
S1
K 1
F1
1

Figura 3.2

3. Sistemul electric al bowthrusterului
43
Alegerea întrerup ătorului automat Q 1
Se alege un întrerup ător automat tripolar numai cu protec ție electromagnetic ă tip
C60LMA cu declan șator MA 6,3 având caracteristicile (Schneider Elect ric) :
– tensiune nominal ă Un = 690 V
– curent nominal In = 6,3 A
– capacitatea de rupere la scurtcircuit Icu = 25 kA
– curent de declan șare la scurtcircuit Im = 75 A
Se verific ă condi țiile
Un>U n re țea 690V > 440V
In >I c 6,3 A > 4,3 A
Icu > I scc. 25 kA > 10 Ka

Separatorul de sarcin ă
Separatorul de sarcin ă S 1 se alege de tipul I tripolar (Schneider Electric) având
caracteristicile :
– tensiune nominal ă U n = 415 V c.a.
– curent nominal I n = 32 A
Se verific ă condi țiile :
Un>U n re țea 415 V > 380 V
In >I c 32 A > 4,23 A

Contactorul K 1
Se alege contactorul LC1 – K0910M7 (Schneider Elect ric) având caracteristicile:
– tensiune nominal ă Un = 690 V
– curent nominal In = 9 A în regim AC3
– puterea maxim ă a motorului comandat în regim AC3 – 4 kW
– tensiunea bobinei Ub = 220 V c.a.
Se verific ă condi țiile :
Un>U n re țea 415 V > 380 V
In >I c 9 A > 4,23 A
U b = U din circuitul de comand ă
Se va echipa cu num ărul de contacte cerute de schema de comand ă.

3. Sistemul electric al bowthrusterului
44
Releul termic F 1
Se alege releul termic LR – K0312 (Schneider Electr ic) având caracteristicile:
– clasa 10 A – pentru durat ă de pornire între 2 – 10 secunde și circuit de pornire
de 7,2 I n
– domeniul de reglaj 3,7 … 5,5 A
Se verific ă condi țiile :
– Un ≥ U n re țea
– curentul reglat I r = I n 4,23 A =4,23 A se înscrie în plaja de 3,7 … 5 ,5 A
– clasa 10A corespunde condi țiilor de exploatare ale motorului.

Cablul de racord
Cablurile se dimensioneaz ă în principal dup ă condi ția stabilit ății termice, respectiv
dup ă curentul admisibil și se verific ă la c ăderea admisibil ă de tensiune:
– curentul de calcul I c = 4.23 A;
– conform R.N.R. partea A XI tab. 16.8.2.1 se alege c ablu cu izola ție
etilenopropilenic cu temperatura limit ă de +85 oC;
– se alege sec țiunea de 2.5 mm 2 cu un curent admisibil I adm = 28 A;
– se calculeaz ă curentul admisibil pentru coeficientul de corec ție k 1 = 0,7 aplicat
conform 16.8.23 pentru cablu cu trei conductoare
I‘
adm = k 1 619 28 7 0 , ,Iadm =⋅=⋅ [A]
– se verific ă condi ția I‘
adm = I c 19,6 A > 4,23 A

Dimensionarea instala ției electrice de alimentare a motorului electric ce
antrenează elicea
Conform calculului de punctul 5.2.2., se alege un m otor electric asincron cu rotorul în
scurtcircuit având urm ătoarele caracteristici:
– Puterea nominal ă Pn = 600 kW
– Tensiunea nominal ă Un = 3×440 V
– Frecven ța nominal ă fn = 60 Hz
– (conform caracteristicilor re țelei de la bordul navei)
– Serviciul de func ționare S 2 ; 30 min.
– Curentul nominal In = 985 A.
1. Curentul de calcul se consider ă egal cu curentul nominal al motorului.

3. Sistemul electric al bowthrusterului
45
2. Structura schemei de alimentare corespunde schemei monofilare din figura 3.2.,
precum și schemelor din plan șele 5 și 7.

M2Q23x4400 V; 60Hz
Demaror
progresiv

Figura 3.3
3. Alegerea întrerup ătorului automat Q 2
Se alege un întrerurup ător automat cu protec ție la scurtcircuit și suprasarcin ă tip
Compact NS1250 (Schneider Electric) cu unitate de p rotec ție Micrologoc 5.0, având
caracteristicile:
– tensiune nominal ă un = 690 v ;
– curent nominal in = 1250 A;
– capacitatea de rupere la scurtcircuit icu = 50 ka;
– prag de declan șare la suprasarcin ă în domeniul 1,05 … 1,2 i m, unde im = 0,7 i n=
875 1250 7 0=⋅, A;
– rezult ă domeniul de reglare 918 … 1050 A;
– se va regla protec ția la suprasarcin ă la valoarea de 985 a egal ă cu curentul
nominal al motorului;
– prag de declan șare la scurtcircuit (care poate fi temporizat ă sau instantanee)
Isd =10x I r;
Se verific ă condi țiile :
Un ≥ U n re țea 690 > 440 V

3. Sistemul electric al bowthrusterului
46
In > I c 1250>985 A
Icu > Isc 50 kA > 25 kA

4. Cablu de racord
Cablurile se dimensioneaz ă în principal dup ă condi ția stabilit ății termice, respectiv
dup ă curentul admisibil și se verific ă la c ăderea admisibil ă de tensiune:
– curentul de calcul Ic = 985 A ;
– conform R.N.R. partea A XI tab. 16.8.2.1 se alege c ablu cu izola ție
etilenopropilenic cu temperatura limit ă de +85 oC;
– se aleg câte patru cabluri monofilare pe faz ă tip CNC85C 120mm 2 având un
curent admisibil unitar Iadm(1) =4×320 A și total de Iadm(4) = 4×320 = 1280 ;
– se calculeaz ă curentul admisibil pentru un coeficient k 2 pentru condi ții de
montaj corespunz ător a mai mult de 6 cabluri în m ănunchi
k2= 0,85
I‘
adm =0,85 1088 1280 =⋅ A
– se verific ă condi ția
I‘
adm > I c 1088 > 985 A
– pentru sec țiunea aleas ă se verific ă cablul la căderea admisibil ă de tensiune
luând în considerare o lungime a cablului l = 50 m
– din literatur ă :
µc =1,101 [m Ω/m]
xc = 0,086 [m Ω/m]
Rc = 0,086 310 3 450 −⋅=⋅, [Ω]
Xc = 0,101 310 05 550 −⋅=⋅, [Ω]
Rc/4 = 3 310 26 110 405 5− −⋅=⋅, /, [Ω]
Xc/4= 310 075 143 4−⋅=,/ , [Ω]
– puterea activ ă instalat ă
Pn =600 kW la cos ϕn =0,8
– puterea reactiv ă instalat ă
Qn = P 450 75 0600 =⋅=⋅ , tg ϕ [kVA]
– căderea de tensiune
440 075 110 5 426 110 62 2,,,
UQX PR Uc c ⋅⋅+⋅⋅=+=Δ

3. Sistemul electric al bowthrusterului
47
ΔU = 2,8 V
ΔU% = 100 440 8 2100 ⋅=⋅Δ ,
UU
n =0,63%
Se verific ă condi ția:
ΔU%<10%
0,63<10%
5. Alegerea demarorului progresiv
Din catalogul firmei Schneider Electric , pentru pu terea motorului și condi țiile de
ac ționare, respectiv o elice ce impune un cuplu rezist ent redus la pornire (elicea se porne ște în
pas zero; caracteristic ă mecanic ă M r =km 2); se alege un demaror tip ATV – 68 montat local,
lâng ă motor, și conectat cu circuitul de comand ă la modulul de control TCU al bowthruserului
(conform desen nr. 5).
Demarorul progresiv asigur ă:
– cre șterea progresiv ă a tensiunii, ceea ce permite pornirea f ără șocuri și reducerea
vârfului de curent; acest rezultat se ob ține prin intermediul unui gradator cu
tiristoare montate dou ă câte dou ă pe fiecare faz ă;
– controlarea cre șterii progresive a tensiunii de ie șire prin rampa de accelera ție
subordonat ă valorii curentului de limitare, sau legat ă de ace ști doi parametrii;
– controlul caracteristicii de func ționare, în special în perioadele de pornire și de
oprire;
– protec ția termic ă a pornitorului și opritorului;
– protec ția mecanic ă a ma șinii automate prin suprimarea șocurilor de cuplu;
Acesta autorizeaz ă în plus fa ță de controlul pornirii :
– decelerarea progresiv ă;
– oprirea frânat ă;

3.4. DESCRIEREA INSTALA ȚIILOR DE COMAND Ă A MOTORULUI ELECTRIC
ȘI DE COMAND Ă A PASULUI ELICEI

Comanda și controlul instala ției de bowthruster sunt asigurate de o unitate de c omand ă
– TPU (thruster panel unit) și de o unitate de control – TCU (thruster control u nit), a șa cum
apar în schema din plan șa nr. 5.

3. Sistemul electric al bowthrusterului
48
Unitatea de comand ă (TPU – Thruster Panel Unit)
Descriere:
Unitatea de comand ă este standardizat ă, folosit ă pentru control de pe punte. Este
necesar ă cel pu țin o unitate, pot fi instalate maxim trei.
Conexiuni:
Toate comenzile date de operator prin unitatea de c omand ă (TPU) sunt trimise direct
unit ății de control (TCU), care are rolul, de fapt, de a controla și/sau de a porni/opri instala ția.
Acest transfer de comenzi se face printr-o conexiun e serial ă bifilar ă , folosind protocolul de
transfer CAN (Controller Area Network).
TPU este alimentat ă de dou ă surse separate de 24 V c.c., 2A, pentru l ămpile de
indicare și cele de fundal, iar cealalt ă, izolat ă, de 24 V c.c., 0,3 A, pentru elemntele de control.
Butonul de urgen ță este independent de restul elementelor, fiind util izat pentru a opri
în mod direct motorul electric, în orice moment.
Prin intermediul unei pârghii, sunt date comenzi c ătre TCU. Pârghia poate fi rotit ă de
la -90 o la +90 o. Ac ționarea sa în sens antiorar indic ă o solicitare c ătre Bb, iar în sens orar –
către Tb.
Puterea efectiv ă produs ă de thruster este indicat ă pe un afi șaj digital sau unul analogic.
Comunicare cu TCU
Atunci când, spre exemplu, este ap ăsat butonul butonul de preluare a controlului, TPU
va transmite comanda ,,buton de preluare a controlu lui ap ăsat’’ c ătre TCU. TCU va transmite
mai departe comanda și va trimite înapoi semnalul ,,lamp ă preluare control aprins ă’’. TPU
prime ște acest semnal și aprinde lampa. Aceast ă secven ță de comunicare între TPU și TCU
are loc pentru butoanele ,,cerere de start’’, ,,sta rt’’, ,,stop’’ și ,,accept ă alarma’’. Mi șcarea
pârghiei va ini ția o comand ă ce va fi trimis ă la TCU. Puterea efectiv ă va fi trimis ă de la TCU
la TPU în mod continuu și este indicat ă atât pe afi șajul digital, cât și pe cel analogic.
În interiorul TPU nu exist ă func ție de control. Aceast ă unitate de comand ă (TPU) va
transmite doar comenzile primite c ătre TPU, care are, de fapt, func ție de control. Toate
lămpile indicatoare se aprind, se sting sau pâlpâie l a comanda TCU. Acest tip de comunicare
se petrece în timp real.

Unitatea de control (TCU – Thruster Control Unit)
Pornirea/oprirea motorului hidraulic
Motorul hidraulic poate fi pornit local, din cabine tul TCU, sau automat de pe punte. O
comand ă de start este dat ă prin TPU, trimis ă TCU și executat ă de c ătre aceasta.

3. Sistemul electric al bowthrusterului
49
Pornirea / oprirea motorului electric
Motorul electric poate fi pornit de pe punte. La ac ționare, un contact de pe TCU se va
închide. Acest contact porne ște motorul electric, iar prin deschiderea sa îl va opri. Contactul
este deschis (motorul oprit) la cererea operatorulu i de pe punte (de la TPU) sau pentru motive
de siguran ță , când presiunea hidraulic ă este sc ăzut ă.
Exist ă dou ă semnale de sarcin ă diferite. Semnalul folosit implicit este în plaja 4-20
mA, op țional 0-1 A c.a. când este folosit al doilea semnal , acesta necesit ă o șuntare pentru
protec ția circuitelor electronice atunci când motorul elec tric este pornit.
Controlul
Pentru controlul puterii sunt necesare dou ă semnale feedback:
– pasul la Bb/Tb;
– sarcina motorului electric.
Primul semnal deriv ă din semnalul ,,pas modificat’’, sau de la dou ă comutatoare de
proximitate ,,la babord’’ și ,,la tribord’’.
Al doilea semnal este fie unul de 4 – 20 mA sau de 0 – 1 A c.a.
În cazul în care este folosit semnalul de 0 – 1 A, se va folosi un convertor.
Dac ă se folose ște semnalul de 4 – 20 mA, convertorul este înlocuit de dou ă terminale
pentru conectare direct ă.
Dac ă este emis ă o cerere de putere, pasul este crescut pân ă când se ajunge la nivelul de
înc ărcare cerut. Pasul se va reduce atunci când cererea de putere scade. Pasul se va reduce
automat dac ă sarcina atinge un nivel mai ridicat de 100%.
Valvele hidraulice sunt excitate la cerere prin int ermediul a dou ă dispozitive
optocuplere.
Starterul motorului hidraulic
Atunci când sistemul este pornit, motorul poate fi pornit folosind comutatorul 1S1 .
Setarea acestui comutator pe pozi ția ,,hand’’ (H) va poni motorul, setarea pe pozi ția ,,zero’’,
îl va opri. Pentru ac ționare de la distan ță trebuie setat pe ,,auto’’.
În cazul în care 1S1 este pe ,,auto’’, instala ția hidraulic ă poate fi pornit ă din TCU.
Releul termic protejeaz ă motorul la suprasarcin ă și va decupla automat motorul, la fel
ca și semnalul de start ,,hand’’ sau ,,automat’’.

3. Sistemul electric al bowthrusterului
50
Pornirea/oprirea instala ției hidraulice
Aceste opera ții se pot face în dou ă moduri:
– manual: comutatorul 1S1 de pe TCU este folosit la p ornirea motorului
hidraulic manual; conectându-l de pe manual pe zero va porni direct motorul
hidraulic;
– automat : pornirea/oprirea motorului hidraulic din TPU poate fi f ăcut ă doar de
pe tabloul care se afl ă ,,în control’’ și atunci când contactorul 1S1 de pe TCU
se afl ă în pozi ția ,,automat’’;

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
51

CAPITOLUL 4. CONSIDERA ȚII ASUPRA SISTEMELOR DE
MANEVRARE TIP BOWTHRUSTER

Bowthrusterul, propulsor prova, intr ă în categoria instala țiilor auxiliare cârm ă-
propulsor cu tunele hidrodinamice transversale.

4.1. STRUCTURA GENERAL Ă A BOWTHRUSTERULUI TRANSVERSAL

Echipamentul instala ției bowthrusterului const ă în urm ătoarele componente:
– tunelul;
– propulsorul cu pale înclinate, cu pas controlabil și reversibil;
– suportul echipamentului cu tubul axului port-elice, arborele angrenajului din țat
cu ro ți drepte, instala ția de ulei și mecanismul de reac țiune a pasului elicei;
– ghidajul elicei;
– sistemul hidraulic;
– unitatea de comand ă de la distan ță .

Tunelul și aranjamentul general
Sec țiunea central ă a tubului f ăcut ă prin laminare din o țel slab aliat este înt ărit ă cu inele
și poate fi sudat ă direct în componentele structurale ale navei.
Trebuie asigurat un sprijin pentru motorul electric care se pozi ționeaz ă vertical, de
obicei în planul diametral al corpului navei. Pe di rec ția de antrenare a elicei, un inel de uzur ă
este prev ăzut pentru prevenirea uzurilor locale ale tubului î n urma interac țiunii cu apa împins ă
de elice.
Pe arborele intermediar, flan șa de cuplare este montat ă împreun ă cu o conexiune
uscat ă în trepte, care trebuie s ă fie foarte u șor de demontat, folosind unelte hidraulice
standard, atunci când se efectueaz ă interven ții în scopul între ținerii sau repara țiilor.
Elementele flexibile ale cuplajului pot fi schimbat e f ără a se demonta motorul de
ac ționare.

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
52
Butucul elicei și palele
Palele elicei, în num ăr de patru, sunt ata șate prin intermediul bol țurilor, câte șase
pentru fiecare pal ă, de suportul elicei, butucul. Inelele – O de etan șare localizate sub piciorul
palei previn scurgerile de ulei sau p ătrunderea apei.
Câte un bol ț din suporturile fiec ărei pale se potrive ște într-un cuzinet glisant care se
poate mi șca într-un compartiment al arm ăturii cilindrului, astfel fiind transformat ă for ța de
antrenare a arm ăturii într-un moment de rota ție la suportul palei, fapt ce asigur ă înclinarea
palelor sub unghiul necesar sensului gira ției și vitezei acesteia.
Uleiul hidraulic pentru angrenarea arm ăturii cilindrului este furnizat într-o cutie de
distribu ție a uleiului aflat ă la cap ătul arborelui elicei.
Pozi ția actual ă a arm ăturii cilindrului este legat ă mecanic de unitatea de schimbare a
pasului elicei.
Pasul elicei este limitat mecanic de inelul si pist onul aflate la cap ătul arborelui elicei.
Arm ătura cilindrului este sigilat ă cu un singur piston special etan ș (în direc ția activ ă
de înaintare a pasului elicei) și de un inel de piston pentru prevenirea scurgerii uleiului din
componen ța de înalt ă și joas ă presiune a butucului.
Butucul este lubrifiat cu acela și tip de ulei folosit și pentru cilindrii de angrenare
hidraulici și mecanismul hidrodinamic din țat.
O mic ă cantitate de ulei este purjat ă din cilindrul de antrenare printr-un orificiu al
inelului pistonului în partea de joasa presiune a b utucului, astfel asigurându-se circula ția
pozitiva.
Corpul butucului este ata șat de arbore prin intermediul bol țurilor și a cepurilor.
Instala ția de ungere ulei de joasa presiune din interiorul butucului este conectata cu
instala ția de ungere din flotorul hidrodinamic printr-un or ificiu in flan șa de pe arborele de
antrenare a elicei care se conecteaz ă cu golul dintre tabla de protec ție si flan șa arborelui de
antrenare a elicei.

Flotor hidrodinamic cu angrenaj din țat cu ro ți drepte
Angrenajul din țat cu ro ți drepte este de tipul Klingelberg Cyclo Palloid HP G cu grad 6
de calitate (DIN 3965) sau mai bun.
Roata pinionului și arborele sunt alc ătuite dintr-o singur ă bucat ă, roata angrenajului
din țat ă este prins ă cu prezoane pe butucul ro ții unui angrenaj din țat care este cuplat cu un
arbore de antrenare printr-o conexiune conic ă uscat ă.

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
53
Pinionul este sprijinit la ambele capete prin doua lag ăre rostogolitoare sferice pentru a
absorbi înc ărc ările radiale de pe din ți si prin dou ă lag ăre axiale de rostogolitori sferici legate
de cuplaj pentru a absorbi atât înc ărc ările axiale ale din ților, cât și for țele radiale generate de
cuplajul flexibil.
Arborele elicei este sus ținut de c ătre un lag ăr de rostogolire sferic la cap ătul liber și o
combina ție format ă dintr-un cuzinet cu role sferice si un lag ăr de rostogolire axial la celalalt
cap ăt pentru a absorbi înc ărc ările angrenajului din țat cât și for țele și momentele de înc ărcare
ale elicei.
Arborele pinion este etan șat printr-o flan șă radial ă de etan șare din fluorcarbon,
culisant ă pe o cale de rulare înt ărit ă.
Arborele portelice este etan șat prin intermediul a trei flan șe radiale care culiseaz ă pe
trei c ăi de rulare din o țel inoxidabil (anticoroziv), una asigurând etan șarea pentru ulei,
celelalte dou ă etan șă rile pentru ap ă.
Flotorul hidrodinamic al thrusterului este umplut c u ulei si este conectat cu un tanc
superior la un nivel suficient de înalt fa ță de acesta, pentru a preveni o presiune superioara în
angrenajul din țat al flotorului în direc ția prevenirii p ătrunderii apei în cazul etan șă rilor
deteriorate ale arborelui elicei.

Instala ția de ungere cu ulei si mecanismul de reac țiune a pasului elicei
O unitate de alimentare cu ulei aflat ă la cap ătul arborelui portelice controleaz ă
alimentarea și distribu ția uleiului pentru angrenarea pasului elicei. Unita tea se sprijin ă pe
lag ăre cilindrice. Din cauz ă c ă acela și dispozitiv de ulei este folosit atât pentru angre najul
pasului elicei cât și pentru ungerea angrenajelor din țate și a lag ărelor, se pot folosii etan șă rile
libere, cu costuri de între ținere reduse, la etan șă rile instala ției de ulei de înalt ă presiune.
Tubulatura de circula ție a uleiului în arborele portelice este conectat ă cu c ăma șa
cilindrului din butucul elicei și se schimb ă atunci când unghiul pasului elicei se schimb ă.
Circula ția axial ă din tubulatura de ulei este transferat ă mecanic unui poten țiometru
liniar dublu montat ă la cap ătul platoului hidrodinamic.

4.2. SISTEMUL HIDRAULIC AL THRUSTERULUI

Grupul propulsor hidraulic genereaz ă energia hidraulic ă necesar ă pentru angrenajul
pasului elicei. Tancul cu capacitate de 100 l este echipat cu:

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
54
– electromotor;
– pompa hidraulic ă cu ro ți din țate ;
– valvula direc țional ă;
– valvula de refulare cu debit variabil;
– valvula de reglare debit;
– valvula cu sens unic;
– valvula cu senzor pentru înc ărcare;
– indicator de nivel al presiunii;
– distribuitor nivel presiune (schimb ător nivel);
– sticla nivel;
– schimb ător nivel;
– filtru ulei pe retur;
– filtru scurgeri ulei;
– regulator aer.
Valvulele, indicatoarele de nivel și schimb ătoarele de presiune sunt situate pe o caset ă
de distribu ție aflat ă la partea superioar ă a tancului. Presiunea hidraulic ă de la pompa este
furnizat ă prin intermediul valvulei de reglare curgerii prin valvula direc țional ă și apoi este
pus ă în contact cu instala ția hidraulic ă de alimentare cu ulei la cap ătul liber al arborelui
portelice.

Angrenarea pasului elicei, controlul curgerii si pr esiunea de refulare
Când pasul elicei este sta ționar, pompa capacitiva purjeaz ă peste valvula de control a
curgerii si valvula direc țional ă prin filtrul de ulei de pe retur în tancul din ins tala ția de putere.
Când presiunea dep ăș ește presiunea de lucru a valvulei de reglare a curge rii si când
presiunea si când presiunea din valvula de direc ționare 4/3 este mai mare de 5 bari, valvula de
refulare a presiunii se deschide si restul de lichi d se scurge în tanc. F ără acest sistem, curgerea
total ă s-ar fi făcut prin valvula direc țional ă 4/3 cauzând pierderi mari de energie.
Când schimbarea pasului elicei este cerut ă, valvula direc țional ă 4/3 este ac ționat ă.
Presiunea necesar ă pentru angrenarea palelor elicei va închide valvul a unisens. Când, în caz
de nevoie, presiunea de angrenare este de 70 de bar i, curgerea în lungul cilindrului din butuc
va fi astfel încât presiunea ini țial ă s ă fie de 75 de bari.
În acest moment, valvula de refulare presiune se de schide si restul de fluid (de
scurgeri) se întoarce în tanc.

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
55
Prin ajustarea debitului valvulei de control a curg erii, rezisten ța la curgere și în
consecin ță presiunea de preaplin se vor schimba.
În acest caz, este posibil s ă ajust ăm (s ă modific ăm) pasul elicei, schimbând viteza
independent de necesarul de presiune pentru angrena re.
Când valvula direc țional ă 4/3 este angrenat ă în timp ce pasul elicei ori este blocat de
un obiect str ăin, ori c ăma șa cilindrului este la limita mecanic ă a tura ției, presiunea de refulare
a valvulei de refulare este dep ăș it ă.
Presiunea normal ă de refulare este setat ă la valoarea de 1/5 bari. Setarea
(programarea) acestei valvule poate fi modificat ă și ajustat ă doar atunci când c ăma șa
cilindrului de pe butuc este încercat ă pan ă la strângerea limitelor sale mecanice la tura ția
proprie.
Aceasta se poate realizat ac ționând manual valvula direc țional ă prin intermediul unui
pinion sau șurub de antrenare.
Prin sl ăbirea șurubului de ajustare a presiunii valvulei de refula re, presiunea este
mic șorat ă.

Sistemul de monitorizare al presiunii și de avertizare
Indicatoarele de presiune și comutatoarele sunt conectate la tubulatura de pre siune în
distribuitorul bloc. Comutatoarele sunt reglate s ă ac ționeze circuitul dac ă presiunea scade sub
valoarea de 5 bari.
Primul comutator este montat la începutul circuitul ui, și monitorizeaz ă amorsarea
pompei. Dac ă acesta indic ă lipsa presiunii pe circuit înaintea pompei este im posibil s ă se
porneasc ă instala ția.
Al doilea comutator este folosit în circuitul de av ertizare. Atunci când pompa și
sistemul de tubulaturi sunt în condi ții bune și nivelul uleiului din tanc este suficient de ridic at,
acest comutator semnalizeaz ă punerea în func țiune a pompei, respectiv a instala ției.

Sistemul filtrant (de filtre)
Uleiul returnat în butuc este trecut printr-un filt ru de ulei de retur. Acest filtru are o
valvul ă by-pass și un mic indicator de presiune pentru cazul indic ării unei bloc ări.
Dac ă cartu șul filtrului este obturat, indicatorul arat ă zona afectat ă. Sistemul hidraulic
este proiectat pentru a nu mai fi necesar ă schimbarea cartu șului.
Scurgerile de ulei din butuc și din unitatea de distribu ție a uleiului venit din flotorul
hidrodinamic, sunt trecute prin filtrul de scurgeri de ulei, situat într-un compartiment special

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
56
de scurgeri. Acest compartiment poate fi îndep ărtat din tanc pentru cur ățare si inspec ție
periodic ă.
Pe capacul de închidere a tancului de scurgeri este situat un regulator de aer, iar atunci
când capacul filtrului este de șurubat și filtrul îndep ărtat, tancul poate fi aerisit prin intermediul
corpului filtrului.
Pentru cur ățarea sau inspectarea tancului, unitatea de pompe, î mpreuna cu motorul
electric pot fi scoase prin demontarea capacului de acoperire a pompelor dup ă decuplarea
liniei de presiune.
Grupul propulsor hidraulic este utilizabil pentru t oate tipurile de ulei de la o
temperatur ă minim ă de pornire de 0 ] si o presiune maxim ă ambiental ă, la o temperatur ă
normal ă de lucru cuprins ă în intervalul 40 ÷60 0C, în ideea protej ării etan șă rii arborelui pinion
la valori mari ale presiunii uleiului, lungimea cal culat ă nu trebuie s ă dep ăș easc ă 15 m.

4.3. CONSTRUC ȚIA SISTEMULUI ÎN INTERIORUL NAVEI

Lista de componente și depozitarea echipamentului
Lista de componente trebuie verificat ă la livrarea echipamentului, deoarece lipsa unor
componente, sau defectarea unora în timpul transpor tului trebuie declarat ă imediat.
Echipamentul trebuie p ăstrat într-un loc uscat, acesta fiind protejat din momentul
părăsirii fabricii prin l ăsare unui procent de ulei de minim 2% (SHELL VSI 82 35) din timpul
testelor. Pentru o conservare optim ă se recomand ă s ă rămân ă în interiorul instala ției 10% din
ulei.
Acesta opera țiune de conservare nu are efect decât timp de patru luni, interval dup ă
care instala ția trebuie s ă fie umplut ă cu ulei, de un tip recomandat de fabricant.
Pentru a se prevenii cre șterea presiunii în interiorul flotorului hidrodinam ic, datorat ă
efectelor termice asupra uleiului, acesta va fi cup lat de o țeav ă vertical ă de aproximativ doi
metrii în ălțime, prin intermediul liniei de ventila ție a instala ției.

Construc ția tunelului
În general instala ția este furnizat ă cu flotorul și elicea montate în tunelul hidrodinamic.
Pentru a construi tunelul în nav ă, constructorul trebuie s ă respecte datele furnizate de
produc ătorul echipamentului și cerin țele speciale ale acestuia, dac ă este cazul.
În timpul transportului este posibil ca tunelul s ă se loveasc ă și, în consecin ță s ă se
deformeze, motiv pentru care, înaintea mont ării sale în nav ă, trebuie verificat ă m ărimea

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
57
spa țiului care trebuie s ă r ămân ă între palele elicei și tunel. Spa țiul minim care trebuie s ă
rămân ă trebuie s ă fie mai mare ca valorile care sunt date în tabelul urm ător:

Tipul CT/FT 125 150 175 200 225 250 275 300
Spa țiul minim [mm] 3 5 8

Dac ă dup ă controlarea spa țiului liber r ămas între palele elicei și tunel se constat ă c ă
acesta nu respect ă condi țiile impuse, șantierul naval care construie ște nava trebuie s ă
corecteze abaterile pentru a aduce dimensiunile spa țiului liber la valorile recomandate.
În cazul în care tunelul este livrat în avans, f ără a avea montate pe el propulsorul și
flotorul hidrodinamic, diametrul acestuia trebuie m ăsurat în trei pozi ții situate în intervalele 0 o
– 180 o, 60 o – 240 o și 120 o – 300 o. Cele trei valori ale diametrului trebuie s ă fie egale.
Diametrul minim local trebuie s ă fie mai mare decât diametrul elicei cu de dou ă ori minimul
distan ței prev ăzute în tabelul de mai sus. Dac ă exist ă diferen țe între valorile celor trei
diametre m ăsurate și/sau valorile unora dintre ele sunt mai mici decât cele specificate în
documenta ția tehnic ă a bowthrusterului, atunci șantierul naval trebuie s ă intervin ă și s ă
corecteze dimensiunile diametrelor.
În tipul sud ării trebuie protejate în mod special palele elicei împotriva stropilor de
metal topit.
Trecerea de la tunelul elicei la capetele tunelului , sudate de corpul navei trebuie s ă fie
fin ă, recomandându-se o sudare în “V”, f ăcut ă cu electrozi de patru sau cinci milimetri
diametru, alimentat ă la un curent de intensitate sc ăzut ă.
Toate sudurile trebuie f ăcute în sec țiuni, lungimea unei suduri f ăcute odat ă nu trebuie
să dep ăș easc ă 400-500 mm. Dup ă aceea trebuie executat ă o sudur ă similar ă în partea opus ă,
ob ținându-se astfel o sudur ă în “pas de pelerin”, care are avantajul ob ținerii unor deforma ții
ale materialului în urma efectelor termice foarte m ici. Sudurile trebuiesc f ăcute radial, iar în
timpul efectu ării acestora trebuie verificat ă continuu distan ța dintre vârful palelor și tunel,
dac ă acestea au fost livrate asamblate, sau trebuie m ăsurat frecvent diametrul tunelului dup ă
metoda prezentat ă anterior, c ăutându-se men ținerea valorilor celor trei diametre egale între
ele.
Dac ă este necesar se pot monta anozi de protec ție împotriva coroziunii în interiorul
tunelului.

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
58
Părțile submerse ale instala ției trebuie acoperite cu aceea și vopsea cu care este piturat
corpul navei. În mod normal numai flotorul hidrodin amic are o acoperire final ă, tunelul, în
interior și exterior, este vopsit asigurându-i-se doar o prot ec ție primar ă.
Dac ă este necesar ă sablarea, cu nisip sau grit, trebuie protejate, pr in acoperire,
urm ătoarele p ărți ale ansamblului:
– locul în care se monteaz ă piciorul palei pe butuc;
– locul în care se vor monta propulsorul, butucul și flotorul hidrodinamic.
În cazul în care durata, de la lansarea navei la ap ă pân ă la plecarea sa din șantier, este
lung ă, atunci trebuie verifica ți și înlocui ți, dac ă situa ția o cere, anozii de protec ție. Tot în acest
caz se pot solicita furnizorului componentelor inst ala ției de bowthruster informa ții
suplimentare cu privire la protec ția anticoroziv ă a p ărților din componen ța acesteia aflate sub
ap ă.

Montarea flotorului hidrodinamic cu butucul in inte riorul tunelului
Toate suprafe țele, tunelului și flotorului hidrodinamic, care urmeaz ă s ă fie în contact
trebuie s ă fie cur ățate perfect.
Se unge partea de sus a flotorului hidrodinamic și se introduce în loca șul special
executat în tunel, dup ă ce a fost uns și acesta.
Trebuie avut ă o aten ție deosebit ă asupra manevr ării echipamentului în momentul
introducerii acestuia în tunel, iar apoi pe durata deplas ării sale în interiorul acestuia, pân ă în
dreptul locului în care se prinde, pentru a fi evit ate ciocnirile urmate de deform ări plastice ale
flotorului sau ale tunelului.
Bol țurile cu care se prinde flotorul hidrodinamic de tu nel sunt unse cu vaselin ă pentru
a se evita coroziunea și se strâng u șor pe flan șa de prindere deoarece trebuie s ă permit ă o
mi șcare lejer ă a componentelor pentru ca acestea s ă poat ă fi centrate.
Se aliniaz ă cu grij ă axa central ă a flotorului hidrodinamic cu axa central ă a tunelului și
cu suportul motorului ce ac ționeaz ă elicea m ăsurându-se distan ța dintre butuc, pe care nu au
fost montate înc ă palele, și tunel, și aliniind axul cu pinion la suportul motorului. Du p ă ce
alinierea a fost f ăcut ă și controlat ă se strâng bol țurile la cuplul necesar. Controlul se face
folosind o sond ă de 0,03 mm. Se monteaz ă siguran țele bol țurilor, f ăcute din sârm ă de 5 mm
diametru.
Dup ă montare se fac g ăurile pentru scurgere.
Flotoarele bowthrusterelor tip CT200 și mai mari sunt deasemeni montate în tunel
prin intermediul suportului axului port elice, care se sudeaz ă conform indica țiilor:

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
59
– punctele de sudur ă trebuie cur ățate și marcate;
– pentru primul strat dintre suport și tunel se electrozi de 3,5 mm (36 D FILARC
sau un tip echivalent lor);
– al doilea strat se aplic ă cu electrozi de acela și tip, dar de 5 mm;
– ultimul strat de sudur ă se face în dou ă curse, una de-a lungul celeilalte, cu
electrozi de 4 mm (tip C 23 S sau un echivalent);
– intensitatea curentului trebuie men ținut ă cât mai mic ă pentru evitarea apari ției
tensiunilor în material și a deforma țiilor acestuia.

Montarea palelor
Tălpile celor patru pale trebuie cur ățate de r ăș ina conservant ă. De asemenea trebuie
cur ățate și canelurile de pe butuc, în care se vor monta pale le. Dup ă cur ățare ambele suprafe țe
se care urmeaz ă s ă fie în contact se vor unge cu ulei.
Palele se monteaz ă în cruce, în ordinea urm ătoare: 1 – 3 – 2 – 4; fiecare dintre ele fiind
numerotat ă din fabric ă, între acestea și butuc se punându-se garnituri.
Bol țurile cu care se fixeaz ă palele trebuie unse cu vaselin ă pentru evitarea coroziunii și
strânse la cuplul necesar, apoi blocate cu siguran țe
Dup ă montare se verific ă din nou spa țiul r ămas între vârfurile palelor și tunel, care
trebuie s ă fie conform valorilor men ționate anterior.
Se verific ă la etan șeitate instala ția, prin conectarea echipamentului la o instala ție de
aer comprimat cu o presiune de 1,5 bar la cap ătul superior al flotorului:
– carcasa flotorului hidrodinamic;
– distan ța dintre cuzine ți și arbore;
– bol țurile și jocul dintre t ălpile palelor și butuc;
– corpul butucului și zona din jurul axului port-elice prin aplicarea u nei spume
de s ăpun.

Montarea motorului care ac ționeaz ă elicea
În scopul u șur ării centr ării motorului electric, atât pe carcasa acestuia, c ât și pe
suportul motorului sunt prev ăzute din construc ție ni ște marcaje. Ceste marcaje permit un joc
suficient pentru alinierea axei centrale a motorulu i cu axa central ă a p ărții din transmisie care
intr ă în contact cu motorul.

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
60
Pentru minimizarea for țelor radiale și axiale care apar atât pe axul transmisiei cât și al
motorului electric trebuie ca abaterile de la alini ere s ă fie men ținute la valori cât mai mici
posibil în cazul când nu pot fi eliminate complet.

Montarea sistemului hidraulic
Majoritatea componentelor instala ției hidraulice care controleaz ă propulsorul sunt
montate pe unitatea de for ță a instala ției.
Montarea instala ție se face conform schemei ac țion ării hidraulice prezentat ă în partea
desenat ă a proiectului.
Componentele instala ției se vor conecta între ele prin intermediul tubul aturii
respectând diametrele prescrise pentru fiecare elem ent, formând un circuit închis care se
alimenteaz ă cu ulei prin intermediul unei valvule de închidere amplasat ă cât mai aproape de
flotorul hidraulic. Aceast ă valvul ă poate fi substituit ă cu o pomp ă manual ă.
Tubulatura adoptat ă trebuie s ă fie conform ă normelor registrului de clasificare care
supravegheaz ă construc ția navei, inclusiv a instala ției hidraulice a bowthrusterului.
Conductele de preaplin și de ventila ție trebuie s ă fie instalate cu o pant ă cresc ătoare de
la flotorul hidrodinamic pân ă la tancul de ulei.
Toate țevile care intr ă în componen ța instala ției trebuie montate astfel încât s ă nu
transmit ă nici o tensiune mecanic ă subansamblelor sau componentelor pe care le leag ă, mai
mult chiar, acestea trebuie s ă fie protejate adecvat împotriva vibra țiilor.
Coturile și distribuitoarele trebuie s ă fie prevăzute cu flan șe pentru a permite inspec ția
instala ției și cur ățarea interiorului tubulaturii.
Tubulatura care a fost înc ălzit ă dintr-un motiv oarecare, sudare sau pentru a fi cu rbate,
trebuie ulterior scufundate într-o solu ție acid ă și apoi unse și montate.

Cur ățarea tubulaturii hidraulice
Înainte de operarea sistemului hidraulic, toate țevile componente trebuie sp ălate cu
ulei pentru a fi asigurat ă func ționarea instala ției cu un fluid curat. O instala ție hidraulic ă
murdar ă poate cauza disfunc ționalit ăți ale pompei și valvulelor unit ății de for ță a acesteia. De
aceea la instalarea tubulaturii unei instala ții hidraulice trebuie asigurat ă o cur ățare de calitate a
acesteia și a tuturor cuplajelor din instala ție, totodat ă și prevenirea p ătrunderii în circuit a
mizeriei.
În scopul efectu ării opera țiunii de cur ățare trebuie demontate mai întâi țevile care
conecteaz ă elementele componente ale instala ției și înlocuite cu tubulaturi temporare pentru a

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
61
se face circula ția uleiului în instala ție în mai multe cicluri. Pentru antrenarea fluidulu i în
instala ție trebuie montat ă o pomp ă special ă de sp ălare, deoarece debitul asigurat de pompa
instala ției este prea mic, motiv pentru care aceasta nu poa te fi folosit ă.
În general debitul pompei de sp ălare trebuie s ă fie suficient de mare pentru a asigura o
vitez ă a uleiului utilizat în acest scop de minim 7 m/s.
Dac ă la sp ălarea instala ției se folosesc țevi de diametre corespunz ătoare celor care vor
fi utilizate permanent în instala ție, debitul pompei trebuie s ă fie urm ătorul:
– pentru tubulatur ă de joas ă presiune – 430 dm 3/min;
– pentru tubulatur ă de înalt ă presiune – 85 dm 3/min.
Pentru sp ălare este preferabil ă utilizarea unui ulei recomandat de produc ător, dar dac ă
nu este posibil ă îndeplinirea acestui lucru se poate folosii orice ulei special de cur ățare cu o
vâscozitate sc ăzut ă. Trebuie folosit întotdeauna un ulei curat, înc ălzit la o temperatur ă de pân ă
la 60 oC.
Uleiul trebuie s ă parcurg ă întregul circuit într-o perioad ă minim ă de dou ă ore și
jum ătate, la fiecare or ă f ăcându-se o pauz ă de cinci minute, iar dac ă este posibil, se schimb ă
sensul curgerii acestuia.
Filtrele de cur ățare trebuie verificate cu regularitate și înlocuite dac ă este necesar.
Ciclurile de sp ălare trebuie repetate pân ă când filtrele r ămân curate.
Dup ă constatarea faptului c ă instala ția a fost cur ățat ă cum trebuie, fluidul de sp ălare
este scos din instala ți cu ajutorul unui jet de aer uscat, iar tubulatura temporar ă demontat ă,
locul acesteia fiind luat de cea original ă.

Umplerea instala ției hidraulice
Pentru umplerea instala ției va fi utilizat ulei curat, cu impurit ăți în conformitate cu
regulile ISO 4406, introdus în instala ție prin intermediul unui echipamente care la rândul s ău
trebuie s ă fie foarte curat.
Fabricantul instala ției hidraulice a bowthrusterului asigur ă func ționarea acesteia în
parametrii doar cu condi ția utiliz ării uleiul recomandat, lipsit de impurit ăți.
Umplerea sistemului se face prin valvula de umplere /golire, prin filtru de aerisire pân ă
când uleiul iese prin linia de ventilare. Corpul hi drodinamic trebuie umplu încet pentru
prevenirea cre șterii accidentale a presiunii în interiorul s ău, fapt care ar putea duce la
deformarea garniturilor axului port-elice.
Pentru asigurarea ventila ției instala ției pe durata umplerii se sl ăbe ște dopul de
deasupra carcasei arborelui cu pinion.

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
62
Cel mai sigur mod de a verifica dac ă instala ția se umple este demontarea tubulaturii de
aerisire a instala ției și observarea uleiului.
Când flotorul hidrodinamic este umplut cu ulei și ventilat, dopul de scurgere al
cavit ății în care se afl ă butucul, situat între t ălpile palelor, trebuie s ă fie de șurubat pentru
asigurarea elimin ării aerului din cavitate.
Dup ă umplerea corpului hidrodinamic, se deschide valvul a ce permite umplerea
tancului de expansiune și se continu ă alimentarea cu ulei pân ă în dreptul marcajului “L”. Este
interzis ă umplerea tancului pân ă în dreptul marcajului “H”, deoarece spa țiul r ămas este
rezervat pentru dilatarea termic ă a uleiului, iar ocuparea acestuia în momentul umpl erii
instala ției poate avea efecte nedorite în timpul exploat ării.
La încheierea opera țiunii de umplere a instala ției nivelul uleiului din tanc trebuie
verificat în mod repetat, în timp ce instala ția se ventileaz ă. Ventila ția este asigurat ă automat
de linia de ventilare, dac ă aceasta a fost montat ă cu o pant ă cresc ătoare de la flotorul
hidrodinamic spre tanc.
Trebuie men ționat c ă umplerea cu ulei a instala ției hidraulice a bowthrusterului se face
înainte ca nava s ă fie lansat ă la ap ă, în doc uscat, acest lucru asigurând ventila ția instala ției.

4.4.ELEMENTE DE EXPLOATARE A BOWTHRUSTERELOR

Norme de exploatare
Operarea bowthrusterului trebuie s ă respecte urm ătoarele etape:
1. Pornirea :
– se verific ă nivelul uleiului în tanc;
– se porne ște sistemul de comand ă de la distan ță ;
– se porne ște sistemul hidraulic;
– se face ajustarea pasului elicei sta țiile de control al acestuia;
– se verific ă indicatoarele de control al pasului elicei;
– se porne ște motorul electric care ac ționeaz ă elicea.
2. Oprirea :
– se aduce pasul elicei pe pozi ția zero;
– se opre ște motorul electric;
– se opre ște sistemul hidraulic;
– se opre ște sistemul de comand ă.

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
63
Demontarea componentelor
Pe durata exploat ării sale, instala ția bowthrusterului este supus ă interven țiilor în
scopul între ținerii sau a repara țiilor, procedee pentru care este necesar ă asisten ța fabricantului
sau executarea acestora de c ătre speciali ști, deoarece opera țiunile trebuie s ă beneficieze de
toate precau țiile necesare. În cele ce urmeaz ă voi prezenta câteva instruc țiuni cu privire la
demontarea unor elemente din cadrul instala ției.
– Demontarea palelor se poate face numai dup ă e se gole ște de ulei butucul și corpul
hidrodinamic. Uleiul este scos din aceste component e pe returul instala ției hidraulice cu
ajutorul aerului pompat în instala ție pe tubulatura de ventilare. Trebuie avut în vede re c ă
presiunea aerului nu trebuie s ă dep ăș easc ă 1 bar. Pentru asigurarea jetului de aer poate fi
folosit ă o pomp ă manual ă.
– O alternativ ă la aceast ă metod ă de golire a butucului și corpului hidrodinamic este
demontarea dopului de scurgere situat în partea inf erioară a flotorului.
– Se rote ște elice astfel încât o pal ă s ă fie fixat ă în dreptul orei 12 sau 6, și se fixeaz ă
în aceast ă pozi ție, apoi se scot siguran țele de la bol țuri și se de șurubeaz ă. Se scoate cu grij ă
pala de pe butuc. În momentul remont ării palei la loc se recomand ă înlocuirea garniturilor.
– Scoaterea corpului hidrodinamic din interiorul tunelului se face dup ă preg ătirea
unor mijloace suficiente de sus ținere a acestuia și dup ă demontarea palelor. Elementele de
prindere ale flotorului hidrodinamic, dac ă exist ă, trebuie t ăiate, apoi se scot componentele
cuplajului flexibil, sau arborele intermediar. Dac ă se întâmpin ă dificult ăți în opera țiune se
poate demonta electromotorul care antreneaz ă elicea. Se scurge uleiul din instala ția hidraulic ă,
se demonteaz ă tubulatura și se astup ă capetele acesteia, apoi se demonteaz ă bol țurile și se las ă
corpul hidrodinamic pe structura suportului preg ătit în prealabil.
– Pentru demontarea butucului se amenajeaz ă un loc de depozitare a acestuia dup ă
demontare, apoi se desface carcas ă corpului hidrodinamic și se rote ște butucul pân ă ajunge
într-o pozi ție favorabil ă extragerii, care se face dup ă înl ăturarea tuturor bol țurilor de prindere
de pe flan șa ce îl cupleaz ă de arbore. Dac ă scoaterea butucului este îngreunat ă de tubulatur ă,
datorit ă lungimii sale, accesata poate fi mi șcat ă dup ă ce butucul este tras afar ă din corp pe o
distan ță relativ scurt ă.
– Demontarea arborelui se face dup ă desfacerea carcasei flotorului hidrodinamic și
așezarea acestuia vertical, cu partea dinspre butuc î n jos. Se demonteaz ă toate cupl ările,
cuzine ții, alimentarea cu ulei și garniturile. Trebuie demontat mai întâi butucul r espectând
etapele demont ării acestuia, apoi carcasa protectiv ă se ridic ă, arborele r ămânând sus ținut de
suportul pe care a fost a șezat.

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
64
– Dup ă ce au fost demontate toate elementele componente e numerate anterior prin
procedeele specifice fiec ăruia, se poate demonta și arborele cu pinion. De remarcat c ă acesta
nu poate fi demontat din ansamblu decât ultimul, du p ă ce toate celelalte componente au fost
dezasamblate. Pentru scoaterea din carcas ă a acestui arbore, se pot folosii șuruburi cu ochi
montate în g ăurile bol țurilor, de care se aga ță și se trage afar ă cu grij ă arborele cu tot cu
lag ăre.
Procedeele de asamblare a elementelor trebuie execu tate în ordine invers ă celor
prezentate anterior, cu men țiunea c ă trebuie avut ă în vedere o aten ție deosebit ă pentru
urm ătoarele opera țiuni:
– toate componentele trebuie s ă fie curate;
– toate componentele trebuie s ă fie în perfect ă stare de func ționare;
– toate bol țurile trebuie strânse la cuplul specificat;
– o aten ție deosebit ă trebuie acordat ă deterior ării garniturilor și siguran țelor prin
montarea componentelor.

Între ținerea instala ției
În cadrul acestui paragraf vor fi men ționate opera țiunile care trebuie efectuate în
scopul între ținerii în stare func țional ă a bowthrusterului dup ă intrarea navei în serviciu.
Majoritatea lucr ărilor de între ținere a instala ției bowthrusterului pot fi efectuate doar
atunci când nava se afl ă în șantier, în doc uscat, sau amarat ă. În orice moment al voiajului
navei se pot executa, îns ă, controale și verific ări în ceea ce prive ște zgomotul sau vibra țiile
produse de aceasta și sistemule hidraulic și de ungere.
Așadar, propulsorul trebuie s ă fie supus unei examin ări exterioare, care const ă în
verificarea palelor, a t ălpii de fixare a acestora, a garniturilor, siguran țelor bol țurilor care le
prind de butuc, butucului însu și și a tuturor p ărților sale exterioare.
În general palele ar trebui recondi ționate în mod profesionist în perioadele andoc ării
navei în doc uscat, pentru men ținerea eficien ței elicei în condi țiile func țion ării de-a lungul
voiajului navei. Tot în perioada aceasta trebuie in specta ți și, eventual înlocui ți anozi de
protec ție anticoroziv ă. Este necesar ă verificarea periodic ă a dopului de scurgere a uleiului din
instala ție la etan șeitate pentru a se evita p ătrunderea apei de mare în instala ție.
Siguran țele montate pe talpa palelor trebuie în locuite în mod obligatoriu o dat ă la
patru ani.
Angrenajul cu ro ți din țate trebuie verificat s ă nu aib ă scurgeri de ulei, iar carcasa sa s ă
nu fie deformat ă. Dac ă nava este andocat ă se poate verifica condi ția în care se afl ă ro țile din

4. Considera ții asupra sistemelor de manevrare tip bowthruster
65
angrenaj, opera țiune ce se efectueaz ă vizual și prin m ăsurarea jocului dintre acestea. În
general se recomand ă schimbarea garniturilor și siguran țelor de fiecare dat ă când ansamblul
este demontat.
Cuplajul elastic trebuie verificat doar în ceea ce prive ște uzura sa.
La sistemul hidraulic trebuie verificate cu regular itate tubulatur ă și îmbin ările dintre
flan șe. Filtrele de ulei trebuie înlocuite dup ă trecerea primelor o sut ă de ore de func ționare,
dup ă fiecare schimbare a uleiului sau atunci când indic atoarele din instala ție semnalizeaz ă
aceast ă necesitate. Uleiul din instala ții trebuie schimbat la fiecare unu sau doi ani fapt ce
depinde de num ărul de ore în care a func ționat instala ția. Schimbarea uleiului trebuie s ă fie
înso țit ă și de sp ălarea tancului instala ției. La intervale regulate se iau probe de ulei din
instala ție și se analizeaz ă pentru determinarea gradului de uzur ă al uleiului și a instala ției. În
fiecare an trebuie testate valvulele și comutatoarele, set ările acestora.
Trebuie verificat frecvent nivelul uleiului din tan c.

Concluzii

66
CONCLUZII

La navele tip Rolldock operarea m ărfii se efectueaz ă în timp foarte scurt prin
introducerea/scoaterea vehiculelor rutiere sau a va goanelor de marf ă, pe ro ți, sau a
materialelor și pieselor submersibile direct în/din spa țiul de înc ărcare al navei.
Primul capitol al lucr ării prezint ă principalele dimensiuni și instala ții ale navei, printre
care amintim instala ția: de propulsie, de guvernare, înc ărcare-desc ărcare, salvare, centrala
auxiliar ă, ancorare. Nava propus ă pentru studiu are un deplasament de 8000 tdw, o lu ngime
de 142,0 m, l ățimea de 24 m și pesajul de 12,5 m. Pentru manevrarea m ărfii este dotat ă cu o
dou ă macarale cu sarcina de 350 tone iar rampa pupa se poate l ăsa atât la cheu cât și în
imersiune.
Capitolul doi prezint ă o scurt ă analiz ă a guvern ării și propulsiei laterale a navelor.
Astfel au fost analizate aspecte privind rolul inst ala ției de guvernare, clasificarea acesteia,
tipurile de instala ții de guvernare existente și utilizate în practic ă, principalele metode de
optimizare a cârmelor utilizate în practica de spec ialitate, mijloacele de guvernare activ ă,
func ționarea propulsorului lateral.
La final este analizat un sistem de o mare noutate EPS thruster. Raportul dintre putere,
performanta, zgomot, greutate ,robuste țe este foarte favorabil acestei variante constructi ve.
Lipsa angrenajelor si arborelui portelice reprezint ă un mare avantaj. Paletele, amovibile, sunt
fixate pe un inel, la exterior lor, asem ănător cu un butuc de roata. Modul de fixare a paletel or
permite o mai buna între ținere sau repara ție.
Reducerea nivelului de zgomot a determinat si o red ucere considerabila a vibra țiilor
produse de sistemele de guvernare cu jet transversa l.
Avantajele oferite de aceasta varianta constructiva sunt:
– un bun raport intre putere si performantele tehnice ;
– nivel de zgomot extrem de sc ăzut;
– o putere mai mare la o sec țiune transversala similara;
– construc ție simpla si solida;
– lag ăre ceramice de înalta performanta;
– greutate sc ăzuta;
– construc ție foarte compacta.
Capitolul trei prezint ă sistemul electric al bowthrusterului analizând no țiunile generale
ale sistemelor de ac ționare electric ă, determinarea puterii motorului electric de ac ționare,

Concluzii

67
dimensionarea instala ției de for ță și a motorului electric a unit ății de comand ă precum și
func ționarea comenzii.
Corespunz ător puterii necesare, de 560,13 kW, la arborele mot orului electric calculate
la punctul mai sus, bowthrusterul ales pentru aceas t ă nav ă este de fabrica ție John Crane –
Lips, CT 125 H având urm ătoarele caracteristici :
o diametru tubului interior – 1280 mm;
o lungime tubului – 3500 mm;
o diametru elice – 1250 mm;
o tura ția elicei – 519min -1.
o num ăr de pale – 4;
o putere motor antrenare – 600KW;
o tip – MODK 315L – 4b.
Ultimul capitol prezint ă exploatarea instala ției de propulsie lateral ă precum: structura
general ă a sistemului, sistemul hidraulic, construc ția sistemului în interiorul navei, elementele
de exploatare propriu-zise,

Bibliografie

68

BIBLIOGRAFIE

1. Novac Iordan , “ Instala ții navale speciale ”, Editura EXPONTO, 2004, Constan ța.
2. Novac Iordan, L Chiotoroiu, “ Rezisten ța la înaintare ”, Editura EXPONTO 2003,
Constan ța.
3. Novac Iordan, I. Patrichi, Hidrodinamice și construc ția navelor din PAFS, Editura
Gaudeamus, 2001, Constan ța.
4. www.macgregor-group.com ;
5. www.cargotec.com ;
6. Ali Beazit, Ma șini hidropenumatice navale, Editura Academiei Navale “Mircea cel
Bătrân” Constan ța, 2010;
7. Ali Beazit, Ac țion ări hidraulice, Editura Academiei Navale “Mircea cel B ătrân”
Constan ța, 2010;
8. Bidoae I., Sârbu N., Chiricã I., Iona ș O. – Îndrumar de proiectare pentru teoria navei ,
Universitatea din Gala ți, 1986
9. Ioni ță C., Apostolache J, Instala ții navale de bord , Editura Tehnic ă, Bucure ști, 1986;
10. Lamb, T., Naval Architecture and Marine Engineering ; University of Michigan
nalamb@umich.edu;
11. Maier, V., Mecanica și construc ția navei . Editura Tehnic ă Bucure ști, 1989, vol 3;
12. Maier V., Mecanica și construc ția navei , Editura Tehnic ă Bucure ști, vol. 2;
13. Patrichi I., Exploatarea și repararea instala țiilor și sistemelor navale, Constan ța 2000;
14. Lloyd Register.
15. B. Anton – Transport maritim – probleme tehnice si de exploata re vol. 1 Editura Tehnica
Bucuresti 1988
16. I. Dragomir – Instala ția de balast la nave. Curs pentru lucr ătorii din marina comercial ă.
CPLMC – Constanta
17. N. Gheorghe – Hidraulic ă și ma șini hidraulice . Note de curs – Facultatea de
electromecanic ă naval ă. Catedra motoare și ma șini termice navale 1985
18. Popa Ionel – Instala ții mecanice și hidropneumatice navale , Editura Muntenia 2005;
19. Lloyd’s Register of Shipping , 2000;
20. Creang ă Valeriu, Paraschivescu C-tin, Lungu Adrian – Instala ții navale de bord Gala ți
1993;

Bibliografie

69
21. N. Ganea Alegerea , exploatarea, între ținerea și repararea pompelor – Editura Tehnic ă
Bucure ști, 1982;
22. A. Oprean și al ții – Ac țion ări și automatiz ări hidraulice , Editura Tehnic ă, Bucure ști ,
1985;
23. http://www.pumpbiz.com ;