Dimensiunile principale ale navei: [310950]

CUPRINS

Capitolul I

INTRODUCERE

Dimensiunile principale ale navei:

Deplasament : 8750 TDw

Lungimea maximă : 129,59 m

Lungimea între perpendiculare : 121,34 m

Lățimea maximă : 17,70 m

Înălțimea de construcție : 10,20 m

Pescaj mediu : 7,50 m

Caracteristici corp:

Constructor: S.N. GALAȚI

Material: oțel

Îmbinare: sudură

Număr punți. 2

Echipamente de navigație și radiocomunicație:

girocompas, [anonimizat], radiogoniometru, radiotelefon, [anonimizat]:

Număr magazii: 4

Număr guri magazii: 4

Instalație încărcare: 4 bigi, 5/3 tone

Caracteristici mașini:

Constructor: I.C.M. Reșița

Licență: MAN

Tip: 6L52/55A

Principiu de funcționare: diesel, ireversibil, 4 timpi, simplu efect

Număr cilindri: 6

Putere: 6000 CPE

Turație: 450 rpm

Propulsor: EPR

Tip combustibil: păcură

Bunker: 1141 t

Autonomie: 10.000 Mm

Viteză: 16,5 Nd

Generatoare: 3*504; 112 kw; 400 V; 50 Hz; [anonimizat]. Acestei ramuri extrem de importante a economiei i-a [anonimizat]. [anonimizat] a [anonimizat].

Oceanul planetar formează o [anonimizat]. [anonimizat] a prelungi transportul maritim cât mai adânc în interiorul continentelor și prin canaluri până la porțile marilor complexe industriale.

[anonimizat]. Acest fapt este deosebit de evident dacă se ia în considerare volumul comerțului mondial și valoarea globală a acestuia.

Situația mondială a transportului maritim se caracterizează astăzi printr-o evidentă complexitate. Există sectoare (cum sunt cele ale transportului de minereu și petrol), în care marile trusturi și organizații industriale creează transporturilor navale condiții de sporire a eficacității. [anonimizat], [anonimizat], anacronice.

Capitolul II

INSTALAȚIA DE GUVERNARE

2.1 ROL. CLASIFICARE

Instalația de guvernare are rolul de a menține nava pe drum în timpul navigației și de a realiza schimbarea direcției de drum în conformitate cu cerințele navigației.

Instalația de guvernare realizează rotirea navei în jurul centrului de girație în timpul manevrelor de acostare și de plecare de la cheu.

Mișcarea navei în diverse condiții de exploatare presupune numeroase schimbări de drum determinate de:

ruta de navigație;

direcția de acțiune a vântului;

direcția de propagare a valurilor;

configurația acvatoriilor porturilor în care se efectuează manevrele de acostare și de plecare de la cheu.

[anonimizat], nava trebuie să îndeplinească două calități nautico-dinamice și anume:

STABILITATEA DE DRUM, care reprezintă proprietatea navei aflate în mișcare de a se menține timp îndelungat pe o anumită direcție;

MANEVRABILITATEA, care reprezintă proprietatea navei aflate în mișcare de a efectua schimbări rapide de direcție cu ajutorul instalației de guvernare;

Guvernarea navei depinde de o serie de factori, dintre care cei mai importanți sunt:

mijloacele de guvernare folosite;

formele geometrice ale carenei (îndeosebi pupa);

forma geometrică și aria suprafeței de derivă;

rapoartele între dimensiunile principale (L/B, L/T);

numărul, poziția și sensul de rotație al propulsoarelor;

condiții hidro-meteorologice în care navigă.

Instalația de guvernare în timpul marșului lucrează în permanență, dat fiind faptul că navele cu propulsie prin elice nu au stabilitate de drum, înțelegându-se că direcția dorită de marș nu poate fi păstrată, deoarece asupra navei intervin forțe perturbatoare (valuri, vânturi), creând momente de girație.

Menținerea navei pe drumul dorit se face prin anularea momentelor de girație perturbatorii cu momente create de instalația de guvernare.

Datorită multitudinilor de nave apărute s-au diversificat și tipurile de instalații de guvernare. Astfel ele se pot clasifica în:

Instalația de guvernare cu cârmă simplă:

sunt cele mai eficace instalații de guvernare pentru menținerea navei pe drumul dorit;

sunt cele mai răspândite instalații de guvernare.

Instalații de guvernare cu cârmă activă:

realizează menținerea direcției în timpul marșului, datorită unui jet creat de instalație;

dezavantajul acestei instalații este că nu poate asigura manevrabilitatea la viteze mici;

majoritatea navelor dotate cu aceste instalații de guvernare au două sisteme:

I. INSTALAȚIA PENTRU ASIGURAREA STABILITĂȚII DE DRUM;

II. INSTALAȚIA PENTRU ASIGURAREA MANEVRABILITĂȚII ÎN TIMPUL MANEVRELOR;

cârma activă constă dintr-o elice amplasată în bordul de fugă al penei cârmei ce dă o împingere suficientă pentru asigurarea girației navei.

Instalații de guvernare cu duze orientabile:

sunt întâlnite frecvent la navele fluviale cu adâncimi mici;

pentru a simplifica instalația de guvernare s-au realizat duze orientabile;

această instalație nu s-a extins datorită dificultăților constructive ale duzei.

Instalația de guvernare cu propulsie specială:

formată din propulsoare tip VOITH-SCHNEIDER;

se caracterizează prin aceea că poate realiza împingerea în orice direcție și poate înlocui cârma.

2.2 CÂRME

2.2.1 Clasificarea cârmelor

Există mai multe criterii de clasificare a cârmelor.

După modul de asamblare a penei cârmei cu corpul navei se deosebesc:

cârmele simple, care sunt susținute de corpul navei atât la partea superioară, cât și la partea inferioară (fig. 2.1). Acest tip de cârme se utilizează la navele de transport care au coșul de dimensiuni mari;

Fig. 2.1 Cârme sprijinite pe pintenul navei

cârme semi-suspendate, care sunt suspendate pe ax și rezemate de corpul navei sau pe o consolă specială, într-un punct situat în apropierea jumătății înălțimii penei (fig. 2.2). Uneori, sunt prevăzute cu reazeme superioare suplimentare și se utilizează la navele maritime;

Fig. 2.2 Cârme semi-suspendate

cârmele suspendate, care sunt susținute numai de ax (fig. 2.3). Specifice ambarcațiunilor de sport și agrement, respectiv navelor pe aripi portante.

Fig. 2.3 Cârma suspendată

După poziția axului față de muchia de atac (muchia anterioară) a penei se disting:

cârme necompensate, cu axul amplasat în imediata apropriere a muchiei de atac (fig. 2.1 a, b). Se folosesc la ambarcațiunile de sport și agrement, la unele nave fluviale și la spărgătoarele de gheață;

cârmele compensate, cu axul față de muchia de atac, la o distanță egală cu 0.25…0.35 din lungimea penei (fig. 2.3). Acest tip de cârme se utilizează cel mai des, fiind întâlnite la orice tip de navă;

cârme semicompensate (parțial compensate), cu axul amplasat față de muchia de atac, la o distanță ce variază între 0.5÷0.25 din lungimea penei (fig. 2.2). Aceste cârme se întâlnesc frecvent la nave mari cu 2…4 arbori portelice.

După forma geometrică a secțiunii longitudinal-verticale a penei se deosebesc:

cârme de formă dreptunghiulară (fig. 2.1);

cârme de formă trapezoidală (fig. 2.3);

cârme de alte forme geometrice (fig. 2.2).

După forma secțiunii longitudinal-orizontale a penei se disting:

cârme plate, sunt formate dintr-o singură tablă sau din două table consolidate prin nervuri orizontale (se utilizează la navele fără propulsie proprie);

cârme cu profil hidrodinamic, utilizate la toate tipurile de nave cu propulsie proprie.

Profilele hidrodinamice întrebuințate la construcția cârmelor sunt simetrice. Geometria lor se determină pe baza cercetărilor teoretico-experimentale în cadrul laboratoarelor de hidrodinamică. Cele mai răspândite profile hidrodinamice sunt:

profile de tip NACA (National Advisorz Commitee for Aeronautics), obținute în laboratoarele din SUA și utilizate la navele de viteză moderată pentru cârmele amplasate în curentul elicelor;

profilele de tip NEJ, obținute după formulele lui N.E. Jukovski, folosite la construcția cârmelor navelor rapide;

profile de tip TAGHI, obținute experimental în laboratoarele din Rusia, folosite la construcția cârmelor navelor cu doi arbori portelice și cârmelor de prova;

profilele de tip GO, obținute experimental în laboratoarele de aerodinamică din Gottingen, folosite la construcția cârmelor la navele cu doi arbori portelice și cârmele amplasate în planul diametral al navei.

Cercetările teoretico-experimentale recente au stabilit unele soluții constructive de creștere a eficacității cârmelor. Astfel, au apărut: cârmele profilate cu parte fixă și parte mobilă; sistemele cu mai multe cârme acționate simultan; cârmele cu voleți.

La construcția cârmelor profilate cu parte fixă și parte mobilă se pot utiliza următoarele tipuri de profile: Oertz, având punctul de maxim dispus pe partea mobilă în dreptul axului; Seebeck, având punctul de maxim dispus pe partea mobilă în pupa axului; Seebeck-Oertz, având punctul de maxim dispus pe parte fixă. De multe ori, partea fixă a acestor cârme este folosită ca punct terminus pentru arborii portelice. Un astfel de ansamblu se numește cârma simplex.

Dintre sistemele cu mai multe cârme acționate simultan s-au detașat cele duble și triple (cu două și respectiv trei cârme). Pentru exemplificare, pot fi menționate următoarele:

sistem cu două cârme dispuse în pupa propulsorului și care se rotesc simultan la același unghi. Acest sistem este răspândit la remorchere-împingătoare de puteri mici;

sistem Balaban, compus din două cârme dispuse în pupa propulsorului și care se rotesc simultan la unghiuri diferite. Acest sistem este larg răspândit atât la navele cu propulsie, cât și la cele fără propulsie proprie, destinate navigației interioare în Europa de Vest și în România;

sistem Hitzler, compus din trei cârme dispuse în pupa propulsorului și care se rotesc simultan la același unghi. Acest sistem se utilizează la navele destinate navigației pe Dunărea superioară;

sistem Enkel, compus din trei cârme dispuse în pupa propulsorului și care se rotesc la unghiuri diferite (fig. 2.4). Acest sistem este răspândit la navele destinate navigației interioare din țările occidentale.

Fig. 2.4 Sistem de cârme Enkel

Din categoria cârmelor cu voleți se menționează două tipuri propuse de Universitatea din Galați:

cârma cu un volet extins;

cârma cu doi voleți.

Cârma cu un volet extins este dată în fig. 2.5 și are următoarele particularități:

voletul 2 are lungimea apropiată de a penei cârmei propriu-zise 1;

axul cârmei este format din doi arbori concentrici acționați independent de câte o mașină (arborele interior 6 este solitar cu pana cârmei propriu-zise; arborele exterior 7 este pus în legătură cu voletul printr-un mecanism cu culisa din manivela 3, culisa 4 și bara 5);

la regim de marș în linie dreaptă guvernarea se face numai cu ajutorul voletului;

la regim de manevră guvernarea se face atât cu ajutorul penei cârmei propriu-zise, cât și cu ajutorul voletului, obținându-se un unghi maxim de bandare de 80 grade.

Fig. 2.5 Cârma cu un volet

1. pana cârmei propriu-zisă; 5. bara;

2. volet; 6. arbore interior;

3. manivela; 7. arbore exterior.

4. culisa;

Cârma cu doi voleți este dată în fig. 2.6. Elementele componente și modul de acționare sunt similare cu cele de la cârma cu un volet extins. Voleții sunt rigidizați între ei prin două plăci orizontale (superioară și inferioară).

Fig. 2.6 Cârma cu doi voleți

Tot din grupa cârmelor cu voleți se evidențiază cârmele BECKER care au o mare eficiență la un moment hidrodinamic relativ redus la axul superior. Particularitatea construcției cârmelor BECKER constă în mecanismul comun de acționare a cârmei și a voletului.

Schema mecanismului de acționare este prezentată în fig. 2.7.

Fig. 2.7 Cârma tip BECKER

1. volet;

2. ax;

3. ghidaj;

4. cârmă principală;

unghiul făcut de pana cârmei cu PD;

unghiul făcut de volet cu PD.

Bandarea cârmei principale 4 se face cu ajutorul unui ax superior obișnuit în jurul axei voletul 1 se rotește în jurul axului 2. Poziția voletului față de cârma principală este determinată de ghidajul 3 care, fiind fixat rigid pe volet alunecă cu canalul său pe bolțul fixat pe corpul navei.

Înălțimea safranului cârmei BECKER este, de obicei, egală cu diametrul elicei și întreaga cârmă se găsește în jetul elicei. Alungirea relativă este de 0.6<<1.2. Coarda voletului, b3, reprezintă, de regulă, 25% din coarda cârmei bR.

Fig. 2.8 Safranul cârmei BECKER

2.2.2 Variante constructive de sisteme de cârmă multisafran și instalații de cârmă

cu duze rotitoare

Sistemele de cârmă multisafran se clasifică:

a) Două cârme în spatele unei elice în duză fixă

Complexul propulsor-cârmă este compus din elice în duză fixă și două cârme cu aria , fiecare cârmă cu alungirea relativă , cu coarda și cu coeficientul de compensare egal cu 0.2.

Fig. 2.9 Sistem cu cârme în spatele unei elice în duză fixă

b) Două cârme în spatele unei elice deschise

Acest complex propulsor cârmă este compus din două cârme amplasate în spatele unei elice în duză.

În această categorie este inclus și sistemul BALABAL, compus din două cârme dispuse în urma propulsorului care se rotesc simultan la unghiuri diferite, deviind jetul parțial la 90. Acest mecanism este răspândit, datorită simplității lui, siguranței în exploatare și prețului de cost redus.

c) Cârme duble asimetrice

Complexul propulsor cârmă de acest tip a fost propus de ENKEL și se compune dintr-o elice liberă și un sistem asimetric de două cârme amplasate în spatele elicei.

Fig. 2.10 Sistem de cârme duble asimetrice

Înălțimea ambelor cârme este .

Bandarea cârmei centrale se face simetric în ambele borduri în limitele și după această bandare se face calculul unghiului de bandare, adică se adoptă .

d) Trei cârme în spatele propulsorului

Trei cârme montate în jetul unui propulsor formează o rețea de aripioare ce asigură rotirea efectivă a jetului.

Cele mai eficiente în acest caz sunt sistemele de trei cârme amplasate astfel încât două cârme la bandare sub unghiul maxim să formeze un profil unic, iar cea de-a treia cârmă să formeze împreună cu ele canalul de ieșire al jetului (sistemul HITZLER).

Fig. 2.11 Sistemul HITZLER

Avantajul schemelor cu trei cârme constă în faptul că reprezentând o rețea de cârme, ele asigură forțe considerabile când nava se deplasează inerțial (cu motorul în staționare) și la marș înapoi. Dezavantajul schemelor cu trei cârme constă în rezistența mărită a sistemului de cârme.

Instalații de cârmă cu duză rotitoare

Scopul duzei orientabile sau fixe dispuse pe o elice este acela de a mări randamentul total de propulsie, de a îmbunătăți caracteristica de tracțiune a complexului de propulsie. Pe navă pot fi amplasate una sau mai multe duze orientabile funcție de numărul de linii de axe, acționate simultan sau independent.

În fig. 2.12 sunt prezentate duze rotative suspendate și nesuspendate.

Caracteristic duzelor rotitoare este faptul că axul de rotație al duzei se află în planul normal pe axa elicei ce trece prin punctul de intersecție al generatoarei palei elicei cu axa elicei.

Fig. 2.12 Duze rotative suspendate și nesuspendate

2.2.3 Mijloace de guvernare activă

Propulsoarele cu aripioare

Sunt instalații eficiente atât pentru propulsie, cât și pentru manevră. Dacă propulsoarele cu aripioare îndeplinesc rolul de propulsor principal al navei, complexitatea constructivă și prețul de cost al lor sunt comparabile cu cele ale EPR și al coloanelor rotitoare cu elice.

Coloană rotitoare cu elice

Se compune dintr-o elice (sau complex elice duză) montată pe o coloană care permite modificarea direcției forței de tracțiune în limite foarte largi. Coloana rotitoare poate fi un propulsor principal sau auxiliar al navelor cu manevrabilitate mare și viteze mici. Dezavantajele acestora sunt: rezistență redusă la coroziune, protecție slabă la deteriorări mecanice ale propulsorului, construcție complexă.

Fig. 2.13 Coloană rotitoare cu elice

1. elice;

2. coloană rotitoare;

3. motor de acționare;

4. motor rotire coloană.

Propulsor în tunel transversal

În partea imersă a navei în prova și/sau pupa navei se amplasează un propulsor dispus în planul discului în PD al navei, într-un canal transversal din bord în bord. Deoarece forța de împingere este, de regulă, normală pe planul diametral al navei, nava poate gira pe loc, dacă viteza de deplasare este 0, în condițiile dispunerii a câte unui sistem în prova și în pupa.

Fig. 2.14 Propulsor în tunel transversal

Duze rotitoare independente

Ele se instalează la nave cu cel puțin două linii de axe. O caracteristică particulară este acționarea lor independentă prin mecanisme separate, cât și dotarea lor cu EPR pentru a schimba ușor sensul împingerii elicelor.

Duzele independente permit modificarea direcției vectorului tracțiune în limite foarte largi prin orientarea diferită a duzelor și acționarea în sensuri diferite a elicelor. Valoarea momentului obținut este:

unde m – poziția duzelor față de centrul de greutate al navei.

Fig. 2.15 Sisteme de guvernare cu duze rotitoare independente

2.2.4 Tipuri existente de mașini de cârmă

Mașina de cârmă cu hidromotor liniar

Aceste mașini de cârmă sunt realizate cu ajutorul unor perechi de hidromotoare liniare cu simplu efect, cu axe orizontale care acționează asupra echei de cârmă prin intermediul unor pietre de culisă.

Fig. 2.16 Schema hidraulică a unei instalații de guvernare cu hidromotoare liniare

1. piston; 7. bara de comandă;

2. cilindru; 8. cârma;

3. eche; 9. conducte hidrostatice;

4. piatra de culisă; 10. bara legăturii inverse;

5. pompa cu debit variabil; 11. tija de comandă a pompei;

6. electromotor de acționare; C = element de comandă.

În fig. 2.16 este reprezentată schema unei mașini de cârmă cu o pereche de hidromotoare liniare cu simplu efect.

Instalația de guvernare cu servomotor liniar și pompă cu debit variabil

Schema instalației este prezentată în fig. 2.17. Instalația de guvernare este electro-hidraulică, comanda realizându-se electromecanic sau manual, în cazul avariei, și hidraulic pentru transmisia de forță. Aceste instalații cu fiabilitate ridicată funcționează silențios și transmit momente mari (momentul transmis depinde de: presiunea de lucru din cilindru, mărimea echei și numărul de cilindri).

Pompa de debit variabil 11 poate fi o pompă cu pistonașe axiale sau radiale, antrenată de electromotorul 10 de curent alternativ, fără inversarea sensului de rotație.

Excentricitatea pompei cu debit variabil, se obține cu ajutorul transmisiei de comandă cu comparator cu pârghii. Mărimea de intrare se transmite de către timona 12 prin selsinele 13 și 14 și electromotorul 19 ce deplasează punctul C al elementului de comparație.

Instalația de guvernare poate fi acționată prin intermediul timonei și local cu acționarea manuală de avarie. Prin acționarea manuală a timonei 12 cu unghiul se introduce în selsinul 13 mărimea de comandă (unghiul de bandare al cârmei). Selsinul de urmărire indică mărimea cu care este bandată cârma ( – unghiul cu care este bandată cârma). Atât timp cât diferența electromotorului acționează presa de comandă C racordată la tija de comandă, se deplasează corespunzător cursei . Când , electromotorul 19 se oprește. În această schemă legătura mecanică este realizată mecanic prin pârghiile 7, 8 și 9.

Mașina de cârmă este realizată din două hidromotoare liniare 1 și 2, cu simplu efect, așezate orizontal, care acționează asupra echei cârmei 5 prin intermediul culisei 4.

Fig. 2.17 Instalația de guvernare cu servomotor liniar și pompă cu debit variabil

1. pistoane; 12. acționarea manuală a timonei;

2. cilindri hidraulici; 13. selsin transmițător;

3. limitatori de cursă; 14. selsin receptor;

4. culisă; 15. șurub melcat;

5. echea cârmei; 16. roată melcată;

6. axul cârmei; 17 cuplaj;

7. bara legăturii inverse; 18. acționare manuală de avarie;

8., 9. pârghii; 19. electromotor;

10. electromotor; 20. șurub fără sfârșit.

11. pompă de debit variabil;

Presa de comandă c1 (presă de comandă sun forma unei piulițe ce se deplasează în domeniul de-a lungul șurubului de comandă 20) a primit comanda de la timona 12 deplasându-se în , efectuând cursa . Articulația d de pe tija de comandă a pompei 9 ajunge în , iar tija de comandă 9 se deplasează, realizând excentricitatea pompei . Pompa cu debit variabil începe să debiteze în ramura BD (în sensul săgeților), alimentând hidromotorul din BD, iar hidromotorul din TD presează uleiul către aspirația pompei. Echea 5 se rotește în sensul acelor de ceasornic, deplasând punctul D în , deplasat de bara legăturii inverse 7 care se deplasează din în d. în această situație, și pompa funcționează cu debit nul, echea oprindu-se.

Instalația de guvernare cu servomotor liniar și pompă cu debit constant

Schema de principiu a acestei instalații este prezentată în fig. 2.18.

Fig. 2.18 Instalația de guvernare cu servomotor liniar și pompă cu debit constant

1. pistoane; 11. electromotor de c.a.;

2. cilindri hidraulici; 12. pompă cu debit constant;

3. limitatori de cursă; 13. tanc de circulație;

4. culisă; 14. timona de comandă;

5. echea cârmei; 15. roată dințată a timonei;

6. axul cârmei; 16. cremalieră de comandă;

7. bara legăturii inverse; 17 pistonașe de comandă;

8., 9. pârghii; 18. pistonașe de reacție.

10. distribuitor cu sertar;

Acționarea instalației de guvernare se face prin intermediul sistemului hidraulic de comandă format din elementele timona de comandă 14, roata dințată 15 a timonei, cremaliera de comandă 16 și pistonașele de comandă 17 a timonei. Prin rotirea timonei de comandă 14 cu unghiul , se rotește roata dințată 15, deplasând cremaliera 16 ce este solidară cu pistonașele de comandă 17. Datorită deplasării pistonașelor 17 se vor deplasa și pistonașele de reacție 18 cu distanța , deplasând tija de comandă (de comparație) 8, deplasând tija de comandă a distribuitorului cu sertar 10. În circuitul hidraulic de forță, pompa cu debit constant 12 este acționată de electromotorul de curent alternativ 11 cu turație constantă și sens unic. Uleiul debitat de pompa 12 este vehiculat prin distribuitorul cu sertar 10 și se întoarce în tancul de circulație 13.

Prin circuitul de comandă, articulația de comandă c s-a deplasat în , . În acest caz, punctul d s-a deplasat în , deplasând distribuitorul cu sertar cu distanța și astfel uleiul intră cu presiune în cilindrul din TD, iar uleiul din cilindru BD este canalizat către tancul de circulație. Echea va fi deplasată cu un unghi până când sertarul va reveni în poziția de comandă 8. În această poziție uleiul de la pompă circulă din nou prin sertarul 10 și revine în tancul de circulație 13.

Pentru a banda cârma în celălalt bord este suficient să rotim timona în sens invers primei rotiri și procesul se repetă în celălalt sens.

Instalația de guvernare cu servomotor oscilant

În compunerea mașinilor de cârmă cu hidromotor oscilant intră un hidromotor cu 2…4 perechi de paleți rigizi, încastrați pe rotor și stator.

Fig. 2.19 Mașina cu cârmă cu servomotor oscilant și cu debit variabil

1. hidromotor oscilant;

2. pompa de debit variabil cu pistonașe radiale;

3. pompa liniară de reacție;

4. pompa liniară a transmisiei de comandă;

5. transmisie mecanică de comandă cu cremalieră;

6. hidromotor liniar al transmisiei de comandă;

7. timona.

În fig. 2.19 este prezentată schema de principiu pentru acționarea hidrostatică cu hidromotor oscilant a instalației de guvernare a mineralierului românesc de 12.000 tdw.

Instalația de guvernare cu servomotor oscilant și pompă cu debit variabil

Schema de principiu a instalației de guvernare cu hidromotor oscilant cu pompă cu debit variabil este prezentată în fig. 2.19.

Circuitul de comandă este format din elementele: timonerie 7, roata dințată și cremaliera de comandă 5, pistonașul (hidromotor) de comandă a pompei 4.

Acționând asupra timonei 7, mișcarea unghiulară se transmite la roata dințată, ce acționează cremaliera 5, legată direct cu pistonașele 4. Pistonașele 4 ridică presiunea în una din ramurile de comandă și realizează excentricitatea pompei cu debit variabil 2.

În acest caz, pompa cu debit variabil 2 debitează ulei în una din ramurile de forță producând presiune pe o parte a paleților rotorului ce este solidar cu axul cârmei, iar din cealaltă parte aspiră pompa în în acest fel acționează echea și cârma, echea acționând asupra pistonașelor de reacție 3. Pistonașele de reacție deplasându-se, creează presiune și reduc excentricitatea pompei, astfel că pompa nu mai debitează și mașina de cârmă se oprește, cârma rămânând bandată. Pentru bandarea cârmei în celălalt sens este suficient să rotim timona în celălalt sens și procesul se repetă, dar pe alte circuite.

Instalația de guvernare cu servomotor oscilant și pompă cu debit constant

Schema de principiu a instalației de guvernare cu servomotor oscilant și pompă cu debit constant este prezentată în fig. 2.20.

Fig. 2.20 Instalația de guvernare cu servomotor oscilant și pompă cu debit constant

1. statorul mașinii cârmei; 9. electrovalvule;

2. rotorul; 10. pompă cu ulei în circuitul de comandă;

3. axul cârmei; 11. electromotor;

4. selsin de urmărire, legat de axul cârmei; 12. pompă cu ulei în circuitul de forță;

5. selsin de comandă legat de timonă; 13. tanc de circulație ulei;

6. timona; ……… circuitul de comandă electrică

7. distribuitor cu sertar; – – – – – circuitul de comandă hidraulic

8. pistonașe de comandă ale distribuitorului; ______ circuitul hidraulic de forță.

Rolul pompei cu debit variabil este preluat de distribuitorul cu sertar comandat hidraulic prin electrovalvulele 9. Poziția cârmei este transmisă în timonerie prinselsinul de comandă 4 legat la sistemul de urmărire 5 amplasat în timonerie.

Acționând asupra timonei 6, rotind-o un unghiul rotim selsinul de comandă 5 ce se dezechilibrează față de selsinul de urmărire 4 legat de mașina cârmei. Acest lucru se transmite tabloului electric care comandă valvulele 9 din circuitul hidraulic de comandă. Deschizându-se una din electrovalvulele 9, sertarul 7 se deplasează punând în comunicație refularea pompei cu mașina cârmei și returul de la mașina cârmei cu tancul de circulație.

În timpul cât asupra sertarului (distribuitorului) 7 nu se acționează, uleiul sub presiune de la pompa principală 12 trece prin distribuitor și ajunge în tancul de circulație 13.

În momentul când s-a comandat de la timonă bandarea cârmei un unghiul , se deschide corespunzător bordului electrovalvula 9, deplasează sertarul 7, presiunea de ulei din circuitul de comandă realizând legătura pompei principale cu mașina ce cârmă. Tabloul electric TE menține electrovalvula 9 deschisă atât timp cât există diferențe între selsinul de comandă 5 și selsinul de urmărire 4. Când această diferență s-a anulat, tabloul electric TE închide electrovalvula 9 și distribuitorul 7 se deplasează datorită resortului. În acest fel, mașina de cârmă rămâne bandată la unghiul atât timp cât la timonă nu se intervine cu un alt unghi .

Pentru bandarea cârmei în celălalt sens este suficient să rotim timona în celălalt sens și procesul se repetă, dar pe alte circuite.

2.3 ACȚIONAREA ELECTRICĂ AUTOMATIZATĂ A CÂRMEI ȘI SISTEME DE GUVERNARE

Acționarea electrică automatizată a cârmei și sistemele automate de guvernare a navei asigură rezolvarea principalei probleme de guvernare a navei, pe o anumită rută cu cheltuieli de exploatare minime.

Rezolvarea acestei probleme poate fi efectuată numai în condițiile automatizării complexe a guvernării navei. Automatizarea complexă permite transferarea diverselor operații de culegere și prelucrare a informațiilor de navigație, precum și a operațiilor de guvernare de către sistemul automat complex, eliminându-se astfel erorile operatorului (pilotului), mărirea siguranței navigației și asigurarea unei guvernări optime a navei. Se pot utiliza următoarele criterii de optimizare: criteriul securității maxime a navigației al abaterii minime de la programul de marș, criteriul economiei și altele.

Alegerea volumului de automatizare a guvernării navei reprezintă în sine o problemă de optimizare a guvernării, care apare din necesitatea satisfacerii unor cerințe contradictorii: pe de o parte mărirea volumului automatizării reduce cheltuielile de exploatare și mărește securitatea navigației, iar pe de altă parte complicarea echipamentului cere investiții mari și, uneori, conduce la reducerea fiabilității. Din acest motiv, volumul automatizării trebuie stabilit funcție de destinație și de condițiile de navigație.

Să analizăm principalele procese de guvernare a navei, a căror automatizare impune volumul automatizării guvernării navei în ansamblu.

Determinarea coordonatelor navei

Determinarea celor mai probabile valori ale coordonatelor curente ale navei se efectuează prin două metode:

Prima metodă – calcularea drumului parcurs de navă, în funcție de schimbarea vitezei și a direcției de mers. Sursele de informații în acest caz sunt axiometrele și loch-urile.

A doua metodă – constă în măsurarea unui parametru de navigație, care caracterizează poziția navei față de anumite repere fixe. Se folosesc o serie de traductoare și astfel se poate asigura stabilitatea navei pe un drum impus, fără participarea operatorului.

Guvernarea navei după un program dat

Pentru guvernarea navei după un program dat este necesar ca semnalele de comandă să se obțină pe baza informațiilor asupra poziției reale a navei.

Evitarea coliziunii cu obiecte periculoase

Cel mai important rol în evitarea coliziunii cu obiectele periculoase îl are automatizarea acționării electrice a cârmei și sistemele automate de guvernare a navei și a instalației de propulsie.

Manevrabilitatea în spații aglomerate

În cazul manevrelor în rada portului, apropierii de chei, trecerii prin canale etc., este necesar ca sistemul automat de guvernare a navei să asigure securitatea navigației.

Volumul automatizării proceselor de guvernare a navei depinde de tipul și destinația navei.

Nivelul zero de automatizare a navei

Acestui nivel îi corespunde comanda manuală a instalației de cârmă din compartimentul de cârmă. Comanda manuală este folosită numai în caz de avarie.

Primul nivel de automatizare îl constituie comanda de la distanță a acționării electrice a cârmei dintr-un post de comandă. Sunt posibile două tipuri de comenzi: fără reacție inversă după unghiul cârmei sau în regim de urmărire.

Al doilea nivel de automatizare asigură comanda automată a drumului navei, care se realizează de către sistemul automat.

Al treilea nivel de automatizare al guvernării navei îl reprezintă comanda program a drumului navei.

Al patrulea nivel de automatizare automatizează procedura de alegere a semnalului de la traductoarele de observații, care asigură precizia maximă a comenzii pentru zona respectivă.

Al cincilea nivel de automatizare se realizează cu ajutorul sistemelor automate ale flotei.

Obiectele comandate

Pentru rezolvarea cu succes a operațiilor de guvernare a navei, la proiectarea sistemelor automate de stabilizare a drumului navei trebuie să se cunoască proprietățile caracteristice ale obiectelor comandate, adică a cârmei și a navei, de asemenea să se dispună de descrierea lor matematică.

Manevrabilitatea

Capacitatea navei de a se deplasa pe o traiectorie dată sau de a-și schimba direcția de mers numai în conformitate cu poziția cârmei se numește manevrabilitate. Manevrabilitatea depinde în mare măsură de condițiile de navigație. Noțiunea de manevrabilitate reunește două proprietăți contradictorii ale navei: stabilitatea de drum și girația.

Stabilitatea de drum

Prin stabilitatea de drum se înțelege capacitatea navei de a-și păstra o deplasare liniară dată. Menținerea stabilă a drumului depinde nu numai în condițiile de navigație, ci și de rapiditatea reacțiilor sistemului automat. La marșul în linie dreaptă nava este supusă continuu unor forțe care tind să-i modifice direcția. Dacă nava se menține în linie dreaptă fără intervenția cârmei, ea se numește automat stabilă. Dacă stabilitatea se realizează automat cu ajutorul cârmei, atunci o asemenea stabilitate se numește stabilitatea de exploatare. Acest al doilea tip de stabilitate se întâlnește cel mai des. În practică pentru ambele tipuri de stabilitate trebuie să se folosească cârma, nava cu stabilitate automată necesitând unghiuri mai mici. După cum arată cercetările, o foarte bună stabilitate a navei se asigură prin deplasarea frecventă a cârmei dintr-un bord în altul cu unghiuri mici (4-6). Aceasta devine deci o cerință care se impune pentru acționarea electrică a cârmei. În acest caz, acționarea electrică a cârmei este conectată de 400-600 ori pe oră și cu precizia de oprire de 1. Motorul electric funcționează în acest caz în regim intermitent la curenți relativ mari.

Girația navei

Prin girația navei se înțelege capacitatea ei de a schimba drumul și, de asemenea, capacitatea sa de a menține o traiectorie curbă prestabilită. Girația se realizează prin deplasarea cârmei cu un anumit unghi și prin menținerea în continuare a acestui unghi. În acest caz, pe pana cârmei acționează forțe pentru învingerea cărora trebuie să se aplice pe echea cârmei un cuplu corespunzător. Acest cuplu are o valoare mare pentru o viteză mare de deplasare a navei, precum și timpul de deplasare a cârmei dintr-un bord în altul determină puterea motorului de acționare. Conform regulilor, timpul de deplasare a cârmei de la 35 într-un bord la 30 în celălalt bord nu trebuie să depășească 28 secunde.

Determinarea matematică a obiectelor comandate

Pentru alegerea și calculul elementelor principale ale acționării electrice a cârmei este necesar să se țină seama de particularitățile instalației de guvernare și să se dispună de ecuațiile de calcul a momentelor la echea cârmei, în funcție de suprafața penei cârmei, de poziția axului față de pană etc.

La proiectarea sistemului automat de guvernare a navei este necesar să se cunoască proprietățile dinamice ale navei ca obiect comandat. Descrierea matematică a acestor proprietăți se face cu ajutorul unui sistem de ecuații diferențiale neliniare. Simplificarea acestui sistem, în scopul liniarizării sale se face fără a se reduce veridicitatea acestui model matematic al navei.

Cârma ca obiect comandat

La bandarea cârmei cu un anumit unghi și la menținerea ei în această poziție asupra penei cârmei va acționa forța dată de presiunea apei, a cărei moment modifică drumul navei. Forțele care acționează asupra cârmei depind în principal de tipul cârmei, de profilul acesteia și de amplasarea arborelui cârmei.

Tipuri de cârmă

În funcție de profil, cârmele se împart în cârme plane și cârme hidrodinamice. În funcție de amplasarea relativă a penei cârmei față de arborele cârmei, acestea se clasifică în cârme obișnuite, semicompensate și compensate. Pe lângă cârmele enumerate, pentru îmbunătățirea manevrabilității la viteze mici ale navei, în practica construcției de nave se folosesc și cârme active. La cârma activă în pana cârmei se amplasează un sistem de propulsie ce constă într-un motor electric și o elice.

În afara cârmelor active, pentru îmbunătățirea manevrabilității la viteze mici, se mai folosește și duza în care se amplasează elicea de propulsie a navei și care schimbă poziția relativă a fluxului de lichid față de navă. În ultimii ani au început să se utilizeze și sisteme de propulsie reversibile de tipul „bow-thruster” amplasate în tunele transversale la prova navei.

Capitolul III

PREVEDERI PENTRU INSTALAȚIA DE GUVERNARE

3.1 GENERALITĂȚI

Fiecare navă, cu excepția barjelor purtate, trebuie să aibă o instalație de guvernare robustă și sigură, care să asigure stabilitatea și manevrabilitatea de drum.

Asemenea instalații pot fi: cârma cu profil hidrodinamic, instalație cu ajutaje orientabile și alte instalații aprobate de Registrele Navale Internaționale.

Mijloacele de guvernare activă ale navei sunt acele mijloace suplimentare minime reglementate, care să examinează de către Registrele Navale Internaționale numai din punctul de vedere al efectului pe care în produce instalarea, construcția și alte caracteristici ale lor asupra siguranței generale a navei.

În cazuri excepționale, cu luarea în considerare a destinației, particularităților și regimurilor previzibile de exploatare ale navei, cu acordul Registrelor Navale Internaționale se poate admite ca manevrabilitatea reglementată a navei, la viteze mici, să se asigure prin acțiunea conjugată a mijloacelor indicate mai sus și a mijloacelor de guvernare activă ale navei.

În astfel de cazuri, mijloacele de guvernare activă fac obiectul unor examinări speciale din partea Registrelor Navale Internaționale

Condiții generale impuse instalației de guvernare:

să asigure forța laterală necesară girației navei și să mențină valoarea ei până la următoarea comandă;

valoarea forței laterale trebuie să fie obținută într-un anumit timp impus;

la organul de comandă trebuie să fie asigurat controlul elementului de execuție (ex. unghiul de bandare a cârmei pasive sau active);

în transmisia de forță trebuie prevăzută posibilitatea limitării forței laterale, pentru a nu distruge organele transmisiei;

să aibă siguranță mare în funcționare, realizată și prin existența unei acționări de avarie.

Dacă nu sunt indicate alte cerințe în mod special, fiecare navă trebuie să fie prevăzută cu câte o instalație principală și auxiliară de guvernare.

Instalația principală de guvernare trebuie să asigure manevra de trecere a cârmei sau ajutajului orientabil, complet imerse, de la 35 dintr-un bord la 35 în celălalt bord, cu nava la pescajul maxim și la viteza maximă de serviciu. În aceleași condiții trebuie să se asigure manevra de trecere a cârmei sau ajutajului orientabil de la 35 dintr-un bord la 35 în celălalt bord, într-un timp care să nu depășească 28 secunde. Și la parametri care să nu depășească parametri nominali ai dispozitivului de acționare.

Instalația auxiliară de guvernare trebuie să asigure manevra de trecere a cârmei sau ajutajului orientabil, complet imerse, de la 15 dintr-un bord la 15 în celălalt bord, într-un timp care să nu depășească 60 secunde, cu nava la pescaj maxim și la viteza de marș maximă de serviciu sau la viteza de 7 noduri, în funcție de valoarea care este mai mare.

Atunci când instalația de guvernare cuprinde două sau mai multe agregate de forță identice, instalația auxiliară de guvernare nu este obligatorie dacă:

La navele de pasageri și la navele cu destinație specială, având la bord mai mult de 200 de oameni personal de specialitate, instalația principală de guvernare asigură îndeplinirea cerințelor necesare, în timp ce toate agregatele de forță sunt în funcțiune;

La navele de mărfuri și la navele cu destinație specială, având la bord 200 sau mai puțini oameni personal de specialitate, instalația principală de guvernare asigură îndeplinirea cerințelor necesare, în timp ce toate agregatele de forță sunt în funcțiune;

Instalația principală de guvernare va fi astfel concepută încât orice defecțiune unică în sistemul ei de tubulaturi sau la unul din agregatele de forță, să poată fi izolată în vederea menținerii sau redobândirii rapide a capacității de guvernare a navei.

Dacă acționările instalației principale și auxiliare de guvernare se află într-un compartiment situat în întregime sau parțial mai jos de cea mai înaltă linie de plutire de maximă încărcătură, atunci trebuie să se prevadă o acționare de avarie amplasată deasupra punților pereților etanși. Acționarea de avarie trebuie să asigure manevra de trecere a cârmei, complet imerse, dintr-un bord în celălalt bord, la viteza de marș înainte de cel puțin 4 noduri.

Dacă diametrul axului cârmei sau ajutajului orientabil este mai mare de 230 mm, fără a șine seama de majorarea pentru gheață, acționarea cârmei corespunzătoare trebuie să aibă o sursă suplimentară de energie electrică.

Acționarea instalației principale de guvernare trebuie să fie pusă în funcțiune de la o sursă de energie, dacă diametrul axului cârmei sau a ajutajului orientabil în dreptul echei, fără a lua în considerație intrările pentru gheață depășește 120 mm.

În celelalte cazuri, acționarea instalației de guvernare principale poate fi manuală dacă corespunde cerințelor.

Acționarea instalației auxiliare de guvernare trebuie să fie pusă în funcțiune de la o sursă de energie, dacă diametrul axului cârmei sau ajutajului orientabil în dreptul echei, fără a lua în considerație intrările pentru gheață depășește 230 mm.

Acționările instalațiilor principale și auxiliare de guvernare trebuie să funcționeze la axul cârmei sau ajutajului orientabil independent una de cealaltă; totuși se admite că aceste acționări să aibă unele părți comune (echea, sectorul, reductorul, blocul cilindrului etc.) cu condiția ca dimensiunile constructive ale acestor părți să fie în conformitate cu normele.

Acționarea instalației principale de guvernare a cârmei sau ajutajului orientabil trebuie să fie prevăzute cu un dispozitiv de comandă instalat atât pe puntea de comandă, cât și în compartimentul mașinii cârmei.

Acționările instalației principale de guvernare trebuie să fie prevăzute cu două sisteme independente de comandă și fiecare dintre acestea trebuie să poată fi pus în funcțiune de la timonerie. Se admite ca aceste sisteme să aibă în comun timona sau maneta de comandă.

Instalația de guvernare trebuie să fie prevăzută cu un sistem de limitare a mișcării cârmei sau ajutajului orientabil care să permită punerea acestora în fiecare bord numai la unghiul și să satisfacă condiția:

în care: – unghiul maxim al cârmei sau ajutajului orientabil la care este reglată instalația de comandă a acționării, dar nu mai mult de 35; folosirea unor unghiuri mai mari va face în fiecare caz obiectul unei examinări speciale din partea Registrelor Navale Internaționale.

Acționarea instalației auxiliare de guvernare a cârmei sau ajutajului orientabil trebuie să fie prevăzută cu un dispozitiv de comandă instalat în compartimentul mașinii cârmei. Dacă acționarea instalației auxiliare de guvernare este pusă în funcțiune de la o sursă de energie, atunci se va prevedea un dispozitiv de comandă și la timonerie. Acest dispozitiv trebuie să fie independent de dispozitivul de acționare al instalației principale de guvernare.

Lângă fiecare post de comandă de la distanță al acționărilor principale și auxiliare de guvernare, precum și în compartimentul mașinii cârmei trebuie să existe indicatoare pentru poziția cârmei sau ajutajului orientabil. Diferența dintre poziția indicată și cea reală nu trebuie să fie mai mare de:

1 – la poziția cârmei sau a ajutajului orientabil în plan diametral sau într-un plan paralel cu acesta;

1.5 – la poziția cârmei sau a ajutajului orientabil la unghiuri de la 0 până la 5;

2.5 – la poziția cârmei sau a ajutajului orientabil la unghiuri de la 5 până la 35.

Indicarea poziției cârmei sau ajutajului orientabil trebuie să fie independentă de postul de comandă al instalației de guvernare.

3.2 NORMATIVE PENTRU MAȘINA CÂRMEI

Pentru mașinile de cârmă (dispozitivele de acționare a cârmei) se au în vedere următoarele:

dispozitivele de acționare a cârmelor principale sau auxiliare trebuie să fie astfel amenajate încât avarierea separată a uneia să nu ducă la scoaterea din funcțiune a celeilalte;

dispozitivul principal de acționare a cârmei cu două sau mai multe instalații motoare de același fel trebuie să fie astfel construit încât defecțiuni izolate în tubulatura sa sau în orice altă instalație motoare a sa să nu ducă la scoaterea din funcțiune a celeilalte părți a dispozitivului de acționare a cârmei;

construcția dispozitivului de acționare al cârmei trebuie să asigure în caz de avarie, trecerea de la acționarea principală la cea de avarie în timp de maxim două minute;

dispozitivul de acționare al cârmei trebuie să asigure funcționarea neîntreruptă a instalației cârmei în cele mai grele condiții de exploatare;

ca moment de torsiune de calcul Mc al dispozitivului de acționare al cârmei se adoptă momentul de torsiune corespunzător unghiului de bandare al cârmei de 35 pentru dispozitivul principal și 15 pentru dispozitivul auxiliar, când acesta funcționează în regimul parametrilor nominali (presiune nominală în spațiile dispozitivelor hidraulice sau electrohidraulice, intensitatea și tensiunea nominală a curentului în electromotorul acționării electrice). În acest caz, momentul de torsiune corespunzător aducerii unghiului de bandare la 0 trebuie să fie de cel puțin 0.82 Mc;

puterea dispozitivului principal de acționare al cârmei trebuie să fie suficientă pentru a asigura bandarea cârmei de la 35 dintr-un bord la 30 în celălalt bord în timp de maxim 28 secunde în cazul acționării asupra cârmei a momentului de calcul al dispozitivului de acționare;

puterea dispozitivului de acționare auxiliar a cârmei trebuie să fie suficientă pentru a asigura bandarea cârmei de la 15 într-un bord la 15 în celălalt bord în timp de maxim 15 secunde.

Capitolul IV

CALCULUL ACȚIONĂRII ELECTROMECANICE A CÂRMEI

4.1 GENERALITĂȚI

Cea mai importantă etapă în proiectarea acționării electrice automatizate a cârmei, cu care se realizează primul și cel de-al doilea nivel de automatizare, în conformitate cu schema structurală a sistemului automat complex al navigației o constituie calculul static al acționării electrice.

Calculul complex se face în două etape: în prima etapă se aleg elementele acționării electrice cu ajutorul metodelor analitice (calcul în prima aproximație); în a doua etapă se verifică elementele alese, ținând seama de regimurile tranzitorii.

Se vor analiza două regimuri principale de funcționare a motorului care corespund celor două regimuri de manevră ale navei: regimul de manevră cu unghi de drum variabil, care se caracterizează prin deplasări frecvente ale cârmei dintr-un bord în altul, un unghiuri mari, într-un interval de timp nu mai mare de 30-60 minute și regimul de menținere al navei pe drumul impus care se caracterizează prin deplasări frecvente ale cârmei dintr-un bord în altul cu unghiuri mici 4-6, 400-600 conectări pe oră, într-un interval de timp mare de 1000-3000 ore. Practic, orice regim de funcționare, inclusiv regimul de manevră cu unghi de drum variabil, este descris de următorul sistem de ecuații diferențiale cu condiții inițiale date:

(1)

unde avem următoarele notații:

N – turația motorului în [rot/min]

– unghiul de deviere al cârmei de la planul diametral în grade

t – timpul de la începutul mișcării

i – raportul de transmisie al reductorului

– suma momentelor de inerție ale motorului și mecanismului comandat raportate la axul motorului în [kg.m2]

Mn – cuplul nominal de calcul în [N.m]

M(n) – caracteristica mecanică a motorului în unități relative

M(s) – caracteristica mecanică de sarcină în unități relative

În acest fel se poate calcula orice regim dacă se cunosc momentul de inerție J, caracteristica mecanică , caracteristica de sarcină și cuplul nominal Mn. În condițiile din ecuațiile (1) se poate determina unghiul , turația nt și cuplul mt ca funcție de timp.

Cu ajutorul funcției se poate calcula timpul T de deplasare a penei cârmei din poziția inițială în poziția finală , care de dă dinainte. Timpul T este cea mai mică rădăcină pozitivă a ecuației . Totuși, atâta timp cât motorul nu este ales, J și caracteristicile mecanice mn nu sunt cunoscute și de aceea nu este posibil să se rezolve sistemul (1). De aceea calculul în prima aproximație se face în regim staționar.

4.2 ALEGEREA CARACTERISTICII ȘI A MOTORULUI

ÎN REGIM STAȚIONAR

Datorită faptului că în regim staționar se atinge turația maximă se neglijează procesele tranzitorii de accelerare și de frânare, deoarece în acest regim , una din mărimile necunoscute ale sistemului (1) și, anume, J dispare.

În continuare, din familia caracteristicilor mecanice posibile, se alege caracteristica optimă, , care minimizează un anumit funcțional . Motorul cu asemenea caracteristică asigură (în prima aproximație) bandarea penei cârmei din poziția inițială în poziția finală , într-un timp nominal dat Tn, având turația cea mai mică:

(2)

Deci, având puterea cea mai mică, vom avea o caracteristică mecanică optimă.

În relația (2) avem , durata proceselor tranzitorii de accelerare ta, de frânare tf, care se aproximează.

Având turația astfel calculată și cuplul Mn se calculează puterea nominală Pn, iar din catalog se alege motorul cu caracteristica cea mai apropiată de cea obținută prin calcul.

După aceasta este necesar să se efectueze un calcul cu ajutorul relațiilor (1). Scopul calculului de verificare este de a verifica dacă motorul poate să asigure toate regimurile de funcționare. Dacă nu le asigură și are diferențe prea mari, atunci este necesar să se aleagă un nou motor (a doua aproximație) de putere mai mare sau mai mică, după caz.

Motorul ales din a doua aproximație se supune din nou unui calcul de verificare etc. Trebuie menționat că caracteristica mn considerată optimă pentru calculul motorului în prima aproximație, poate să nu fie optimă pentru calculul motorului în a doua aproximație, adică dacă alegerea motorului în a doua aproximație se face pentru același J, corespunzător caracteristicii anterioare mn din familia de caracteristici posibile, atunci puterea minimă care se obține pentru caracteristica nouă mn nu va fi aceeași cu cea care a fost optimă la calculul motorului în prima aproximație.

4.3 DETERMINAREA CARACTERISTICII DE SARCINĂ ȘI CALCULUL PUTERII MOTORULUI ELECTRIC

4.3.1 Caracterizarea geometrică a cârmei

La o navă de 7800 tdw avem următoarele dimensiuni principale:

1) Lungimea între perpendiculare L = 121,34 m

2) Pescajul corespunzător liniei de plutire de vară T = 7,50 m, în funcție de aceste dimensiuni se poate calcula:

a) suprafața minimă a cârmei aflată în jetul de apă al elicei:

b) înălțimea cârmei se ia hp = 3,8 m

c) înălțimea medie:

d) profilul cârmei: se alege o cârmă cu un profil NEJ, iar din atlasul de cârmă se iau dimensiunile profilului: b1 = 3,4 m

b = 3,7 m

Fig. 4.1

e) alungirea relativă:

f) coeficientul de compensare al cârmei:

Deși s-a ales o cârmă compensată cu un profil NEJ pentru micșorarea momentului la eche și pentru o bună manevrabilitate a navei, prin manevrabilitate reunindu-se cele două proprietăți contradictorii: stabilitatea de drum și girația.

4.3.2 Calculul forțelor hidrodinamice ce acționează pe cârmă și

diagrama de sarcină

La bandarea cârmei din planul diametral, secțiunea sa mediană SS formează cu direcția curentului de apă un unghi . Curentul de apă cu viteza V acționează diferit pe cele două fețe ale penei cârmei. Pe fața dinspre flux, presiunea apei crește, iar pe fața opusă scade. În acest fel apare o forță dată de presiunea apei P.

Fig. 4.2

Cuplul acestei forțe relativ la centrul de greutate al navei determină rotirea navei față de centrul său de greutate, iar componenta Px se opune propulsiei navei și se însumează cu rezistența la înaintare. Ca urmare a apariției forței P, apare cuplul Me la eche, cuplu care trebuie învins de servomotorul cârmei și reprezintă una dintre datele inițiale principale pentru calculul acționării electrice a instalației de guvernare. Conform teoriei aripii aerodinamice de Jukovski, forța dată de presiunea apei și normala la secțiunea medie SS, exprimată în Newtoni este:

unde: Cy – coeficientul adimensional al forței portante

Cx – coeficientul adimensional al rezistenței frontale

– unghiul dintre planul cârmei și direcția de marș

– densitatea apei în kg/m3

Sp – suprafața cârmei în m2

V – viteza navei în m/sec.

Fig. 4.3

Valorile coeficienților Cx și Cy depind de grosimea relativă a alungirii aerodinamice a cârmei, de unghiul de atac etc.

Pentru grosimea relativă t = 0,25 m și alungirea relativă avem următoarele valori ale coeficienților Cx, Cy, Cp

În atlasele de cârmă coeficienții se dau pentru alungirea relativă , pentru cârma reală alungirea relativă fiind . De aceea, coeficienții hidrodinamici trebuie corectați corespunzător alungirii relative reale cu ajutorul următoarelor formule:

Coeficientul Cp practic nu depinde de alungirea relativă a cârmei. Avem astfel următoarele valori ale coeficienților Cx, Cy, Cp, funcție de unghiul de bandare al penei cârmei față de planul diametral.

Se observă că față de unghiul de bandare maxim apare un unghi în plus, . Acest unghi este unghiul de derivă și apare la efectuarea de către navă a unei deplasări în formă de S în timpul bandării cârmei dintr-un bord în celălalt bord.

La calculul forțelor hidrodinamice pentru diferite unghiuri de bandare a cârmei avem:

, suprafața minimă a cârmei

, densitatea apei

, viteza economică de deplasare a navei.

Astfel avem următoarele valori ale forțelor :

.

La marșul înainte al navei cuplul la eche pentru cârma compensată este:

Avem următoarele valori ale cuplului :

La marșul înapoi al navei cuplul este:

Se observă că pentru unghiuri la marșul înainte al navei avem un cuplu la eche negativ. Acesta apare datorită forțelor hidrodinamice care apar pe suprafața de compensare a cârmei. Diagrama de sarcină va avea deci un minimum pentru aceste valori ale unghiului de bandare a cârmei. Cea mai mare valoare a cuplului de sarcină apare în perioada de girație a navei la bandarea penei cârmei dintr-un bord în altul.

Cuplul de sarcină se poate determina cu ajutorul formulei empirice următoarele:

unde – cuplul de sarcină relativ;

– coeficienți ce depind de condițiile inițiale și finale;

y = 2 – coeficient ce depinde de tipul cârmei;

– cuplul de sarcină, în unități relative la trecerea cârmei prin planul diametral, datorită pierderilor la mers în gol;

– valoarea raportată a cuplului de sarcină pentru unghiul de cârmă maxim (final);

– unghiul de cârmă;

– unghiul de cârmă care corespunde unei valori minime a cuplului;

– valoarea finală sau maximă a unghiului de cârmă;

.

Avem astfel următoarele valori ale cuplului de sarcină la bandarea cârmei din planul diametral în bord:

Caracteristica de sarcină , la bandarea penei cârmei dintr-un bord până la planul diametral va fi:

unde:

Avem următoarele valori ale cuplului de sarcină :

Se observă că la bandarea cârmei din bord în planul diametral cuplul de sarcină este mult mai mic, datorită forțelor hidrodinamice care acționează în sensul aducerii penei cârmei în planul diametral.

4.3.3 Calculul puterii motorului în regim staționar

Deoarece nu se cunoaște caracteristica mecanică a motorului, nu se poate folosi metoda grafică, în determinarea caracteristicii optime. Pentru determinarea preliminară a caracteristicii optime se folosește metoda analitică.

Timpul total de bandare a penei cârmei dintr-un bord în celălalt este:

unde: – timpul de bandare a penei cârmei din planul diametral într-un bord;

– timpul de bandare a penei cârmei din bord în planul diametral;

– durata proceselor tranzitorii.

RNR prevede ca timpul de bandare T să fie mai mic sau egal cu 28 sec. De asemenea, trebuie ca accelerarea sau frânarea să se facă cu variații bruște de viteză pentru a asigura o oprire precisă a penei cârmei.

Exprimând unghiul de cârmă în grade se poate scrie:

deci:

unde: i – raportul de transmisie al mecanismului;

– unghiul maxim de bandare a cârmei;

– turația nominală a motorului.

Din ultima relație se poate scoate turația nominală .

Pentru calculul funcționalului al caracteristicii optime avem:

La cârma compensată, .

unde:

.

Cunoscând funcționalul se calculează raportul de transmisie i:

unde: – coeficient de suprasarcină al motorului.

Puterea nominală de calcul este:

Din catalog se alege motorul cu următoarele caracteristici tehnice:

motor asincron trifazat cu rotor bobinat;

puterea nominală ;

turația nominală ,

turația de mers în gol ;

randamentul motorului ;

factorul de putere ;

curentul nominal la o alimentare de 380 V este ;

tensiunea nominală rotorică (rotorul fiind calat) ;

coeficientul de suprasarcină ;

greutatea motorului .

Motorul este de tip MIB 2-315M 90-10 și are o execuție ermetică pentru a fi protejat la eventualele inundări ale compartimentului mașinii cârmei.

Capitolul V

CALCULUL CARACTERISTICILOR MECANICE ALE MOTORULUI ELECTRIC DE ACȚIONARE

5.1 CALCULUL CUPLULUI NOMINAL LA ARBORE ȘI A ALUNECĂRII

Motorul electric fiind ales se poate determina cuplul nominal la arbore la turația nominală:

Cuplul critic al motorului va fi:

Alunecarea nominală este:

Alunecarea critică se determină cu formula:

5.2 CALCULUL CARACTERISTICII MECANICE NATURALE

Cu ajutorul formulei lui Kloss se determină caracteristica mecanică naturală:

Dacă se dau diferite valori alunecării S se va obține caracteristica .

Turația va fi: .

Calculul caracteristicii mecanice naturale , în unități relative, se face cu ajutorul formulei:

unde: – turația relativă

– cuplul în unități relative;

Caracteristicile și vor arăta astfel:

Se observă că pentru S = 1 se obține un cuplu de pornire , care este insuficient pentru a realiza pornirea la sarcini mari.

5.3 CALCULUL REZISTENȚELOR DE PORNIRE ȘI REGLAJ

Pentru a mări cuplul de pornire și a micșora curentul de pornire la motorul cu inele se folosește o rezistență de pornire.

Pornirea se face pe o caracteristică artificială, corespunzătoare unei anumite valori a rezistenței rotorice, după care se trece pe altă caracteristică artificială până se ajunge la caracteristica naturală.

Pentru fiecare treaptă de rezistență, cuplul variază între o limită maximă și una minimă, astfel încât să se asigure un cuplu mediu de accelerare.

De asemenea, curentul va varia între limitele:

Avem următoarele valori ale cuplurilor minime și maxime:

Limitele de variație ale curentului de pornire sunt:

Calculul rezistențelor de pornire se va face prin metoda analitică. Cunoscând cuplul critic și alunecarea critică , se determină alunecările de pe caracteristica mecanică naturală corespunzătoare limitei maxime și minime ale cuplului.

unde:

Avem, deci, următoarele valori ale alunecărilor:

Cu ajutorul acestor alunecări se determină numărul de trepte al rezistenței.

trepte

Cunoscând numărul de trepte, se calculează rația cu relația:

Determinăm rezistența rotorică cu relația:

Având rezistența rotorică, numărul de trepte al rezistenței de pornire și valoarea rației, se determină valorile treptelor de rezistență:

Rezistența de pornire s-a dimensionat pentru pornirea în plină sarcină.

Rezistențele de pe fiecare fază sunt egale, iar comanda de scurtcircuitare se face simultan.

5.4 CALCULUL CARACTERISTICILOR MECANICE ARTIFICIALE REOSTATICE

Din relațiile: , unde , se observă că, introducând o rezistență în circuitul rotoric, cuplul critic nu se modifică în timp ce alunecarea critică va crește.

Noua valoare a alunecării critice va fi:

Creșterea alunecării odată cu rezistența rotorică atrage creșterea alunecării mașinii la aceeași încărcare a motorului.

Avem următoarele caracteristici mecanice artificiale reostatică și

Avem pentru cea de-a treia caracteristică artificială următoarele valori ale cuplurilor și .

Pentru treapta a patra a rezistenței avem:

unde: ; ; .

Pentru treapta a doua a rezistenței vom avea:

; ;

Pentru cea de-a doua caracteristică artificială avem:

Pentru treapta a treia a rezistenței vom avea:

Pentru cea de-a treia caracteristică artificială avem următoarele valori ale cuplurilor și :

Trebuie menționat că transmisia motorului electric la eche se realizează mecanic prin intermediul unui reductor.

5.5 SCHEMA CINEMATICĂ A MAȘINII CÂRMEI CU SECTOR

Motorul electric M prin intermediul unui cuplaj elastic CE este cuplat cu șurubul melcat SM care se află în angrenaj cu roata melcată RM care se află rigid fixată pe același ax cu roata dințată cilindrică Z1. Roata dințată Z1 se află în angrenaj cu sectorul dințat S de a cărui raze sunt fixate resorturile de amortizare RA care asigură amortizarea șocurilor provenite de la valul ce lovește pana cârmei P în caz de mare rea. Pana cârmei este rigid fixată la axul cârmei AC care reprezintă și centrul de rotație al echei cârmei E.

Avem următorii parametri caracteristici acestui tip de transmisie:

viteza unghiulară a cârmei:

viteza unghiulară a motorului electric:

coeficientul de transmisie total:

unde este coeficientul de transmisie al reductorului cu melc – roată dințată, iar este coeficientul de transmisie al roții dințate cilindrice.

Fig. 5.1

5.6 CALCULUL PUTERII CERUTE DE REZISTENȚA DE PORNIRE ȘI REZISTENȚA DE FRÂNARE.DETERMINAREA CUPLULUI DE FRÂNARE

La funcționarea motorului pe treapta întâi de viteză, când avem introdusă în circuitul rotoric toată rezistența de pornire, pe aceasta se va disipa puterea:

Pe treapta a doua de viteză avem:

Pe treapta a treia de viteză avem:

Pe treapta a patra de viteză avem:

Când motorul funcționează pe caracteristica naturală, pierderile în înfășurarea rotorică sunt:

Ca metodă de frânare vom folosi metoda de frânare dinamică. Motorul trece în regim de frânare dinamică prin separarea înfășurării statorice de la rețeaua trifazată și conectarea a două faze la o sursă de curent continuu aleasă în mod corespunzător.

În același timp se introduce în circuitul rotoric o rezistență de frânare Rf. Curentul continuu produce în stator un câmp magnetic fix ca poziție în spațiu și invariabil în timp care induce în rotorul în mișcare un sistem trifazat de tensiuni electromotoare. Circuitul rotoric fiind închis peste rezistența de frânare, sistemul trifazat de tensiuni determină apariția unui sistem trifazat de curenți, care interacționând cu câmpul trifazat statoric dau naștere unui cuplu electromagnetic de frânare sub acțiunea căruia turația motorului se micșorează brusc. În acest fel, motorul fiind excitat în curent continuu în stator și continuând să se rotească pe seama energiei cinetice înmagazinate de masele în mișcare, va începe să funcționeze în regim de generator sincron cu turația descrescătoare. Motorul asincron devine, deci, în acest regim de frânare un generator sincron cu frecvență variabilă, statorul având rol de inductor, iar rotorul de indus. Energia cinetică a corpurilor în mișcare de rotație care face parte din sistemul de acționare se transformă prin intermediul energiei cinetice debitate de rotor integral în căldură, fiind, deci, nerecuperabilă.

Alimentarea înfășurării statorice de curent continuu se poate face atât de la rețeaua de alimentare, cât și de la o sursă separată. Pentru a putea face legătura între funcționarea mașinii ca motor asincron și ca generator sincron, se consideră că înfășurarea statorică este parcursă în locul curentului continuu , de un sistem trifazat simetric de curenți de valoare efectivă . Pentru ca cuplul mașinii să rămână neschimbat, tensiunea electromagnetică produsă de curentul continuu trebuie să fie egală cu cea produsă de sistemul trifazat de curenți echivalenți.

Alimentarea în curent continuu se face ca în schema de mai jos:

Fig. 5.2

Tensiunea magnetomotoare creată de curentul va fi:

Amplitudinea armonicii fundamentale a tensiunii magnetomotoare creată de sistemul trifazat simetric de curenți echivalenți va fi:

Din echivalența tensiunilor magnetomotoare rezultă următoarea relație:

Curentul continuu:

Rezistența statorică R1 se poate calcula cu formula:

Curentul echivalent:

Tensiunea sursei de curent continuu este:

Puterea sursei de curent continuu este:

Pentru a calcula cuplul de frânare cu ajutorul formulei lui Kloss trebuie să cunoaștem alunecarea critică de frânare.

unde: Rf – rezistență de frânare;

Xm – reactanță de magnetizare;

– reactanță rotorică.

Reactanța de magnetizare Xm se calculează din caracteristica de magnetizare generală cu formula , unde avem:

– tensiunea electromotoare;

– curentul de magnetizare.

Fig. 5.3

unde K1 și K2 sunt coeficienții care rezultă din caracteristica de magnetizare și care vor fi aleși din figura de mai sus, generală.

Reactanța de magnetizare va fi:

Reactanța rotorică X2 se calculează cu formula:

unde Xsc este reactanța de scurtcircuit:

Cunoscând reactanțele de magnetizare rotorice și statorice, precum și rezistențele de frânare și cea rotorică, se poate determina alunecarea critică de frânare.

Alunecarea de frânare se calculează considerând că frânarea începe la turația nominală.

Momentul critic de frânare va fi:

Momentul de frânare este:

Dându-se valori alunecării de frânare se obține caracteristica de frânare:

Capitolul VI

VERIFICAREA MOTORULUI ELECTRIC DE ACȚIONARE A CÂRMEI

6.1 GENERALITĂȚI

Timpul total de bandare a penei cârmei dintr-un bord în altul este:

unde sunt: timpul de accelerare, timpul de bandare din planul diametral în bord până la începutul frânării, timpul de deplasare a cârmei din bord în planul diametral după terminarea accelerării și, respectiv, timpul de frânare.

În general, timpul de accelerare este compus din timpul de accelerare pe caracteristica artificială și timpul de accelerare pe caracteristica naturală.

Timpul se poate determina aproximativ, pornind de la ipoteza că această caracteristică mecanică a motorului, în perioada de pornire este liniară pentru toate tipurile de motoare și că cuplul de sarcină este constant.

Constanta electromecanică de timp se calculează cu formula:

unde: , coeficient ce ține seama de momentul de inerție al acționării;

, momentul de inerție.

Din caracteristicile de pornire ale acționării avem următoarele valori ale cuplurilor relative de pornire și de trecere , și ale turațiilor relative de pornire și de trecere , .

Timpul de accelerare pe caracteristica naturală va fi:

unde sunt timpii de accelerare pe fiecare caracteristică artificială.

Timpul de accelerare al motorului pe caracteristica naturală pornind de la aceleași considerente se poate calcula cu formula următoare:

în care avem și care este cuplul care corespunde unei turații relative .

Cunoscând că accelerarea pe caracteristica artificială , obținem expresia pentru calculul aproximativ al unghiului de rotație al penei cârmei în grade.

Corespunzător pe caracteristica naturală avem:

Considerând că cuplul de frânare dinamică descrește liniar, se poate obține timpul de frânare:

unde – unghiul de bandare al cârmei la frânare.

Timpul de bandare al cârmei dintr-un bord în celălalt este:

Valoarea timpului total de bandare și a proceselor tranzitorii este:

Deoarece timpul total înseamnă că motorul asigură timpul de bandare limită admis care trebuie să fie mai mic sau egal cu 28 sec.

6.2 VERIFICAREA MOTORULUI ELECTRIC LA ÎNCĂLZIRE

Verificarea la încălzire se face pentru două regimuri principale: regimul de manevră a navei și regimul de menținere a navei pe un drum impus.

Pentru verificarea motorului la încălzire în regimul de manevră al navei se construiesc cu aproximație diagramele de sarcină, considerând că cuplul de sarcină variază liniar, în funcție de unghiul de cârmă. Divizând diagrama de sarcină într-o serie de porțiuni elementare, se determină cuplul echivalent.

Cuplul echivalent corespunzător diagramei de sarcină se calculează cu formula:

unde:

Momentul echivalent fiind subunitar, motorul ales nu se va încălzi în acest regim.

Pentru verificarea la încălzire a motorului în condițiile de menținere a navei pe un drum impus se pornește de la numărul de conectări pe oră și de la unghiul mediu de bandare a cârmei .

Unghiul de bandare în regim stabilizat este:

În acest caz, durata ciclului în secunde este:

Cuplul echivalent corespunzător diagramei de sarcină a acționării cârmei la menținerea navei pe un drum impus este:

Coeficienții și țin seama de schimbarea condițiilor de răcire în perioada pauzei , accelerării și frânării:

Deoarece valoarea radicalului din ultima expresie este subunitară, motorul va satisface condițiile de încălzire și în acest regim.

6.3 VERIFICAREA MOTORULUI ELECTRIC LA NUMĂRUL DE CONECTĂRI

La o frecvență mare a conectărilor care au loc în regimul de marș al navei, o mare influență asupra încălzirii atât a motoarelor asincrone, cât și a motoarelor de curent continuu o au pierderile de accelerare și frânare, având în vedere că pierderile în înfășurări sunt proporționale cu curentul. Din această cauză, motorul ales trebuie verificat la numărul admis de conectări pe oră, la care temperatura medie nu va depăși valoarea admisă.

Dacă se notează pierderile variabile de putere din înfășurarea motorului în regim nominal în timpul accelerării cu , în timpul regimului stabilizat cu , iar la frânare cu , pornind de la condițiile bilanțului termic se poate scrie următoarea expresie:

unde avem:

unde .

Înlocuind în formula numărului de conectări vom obține următoarea valoare a lui Z:

conectări pe oră.

Deoarece , rezultă că motorul nu se va încălzi și că verifică numărul de conectări pe oră.

6.4 CALCULUL CUPLULUI ȘI A CARACTERISTICII DE SARCINĂ

Cuplul de sarcină este:

Cuplul de sarcină pentru unghiul se cârmă maxim:

Caracteristica de sarcină la bandarea penei cârmei dintr-un bord până în planul diametral va fi:

6.5 CALCULUL PUTERII MOTORULUI ÎN REGIM STAȚIONAR

Timpul total de bandare al penei cârmei dintr-un bord în altul este:

Pentru calculul funcționalului y al caracteristicii optime avem:

Puterea nominală de calcul este:

În funcție de puterea obținută se alege motorul electric din catalog.

6.6 CALCULUL CARACTERISTICII MECANICE A MOTORULUI

Cuplul nominal la arbore este:

Cuplul critic al motorului este:

Alunecarea critică este:

Calculul caracteristicii mecanice naturale:

6.7 VERIFICAREA MOTORULUI ELECTRIC

Timpul total de bandare a cârmei dintr-un bord în altul este:

Timpul de accelerare este de forma:

Constanta electromecanică de timp este:

Timpul de accelerare pe caracteristicile artificiale va fi:

Timpul de accelerare pe caracteristica naturală are următoarea formulă:

Timpul de bandare este:

Cuplul echivalent se determină cu formula:

Unghiul de bandare în regim stabilizat este:

Durata ciclului în secunde este:

Cuplul echivalent corespunzător diagramei de sarcină este:

Deoarece valoarea radicalului din ultima expresie este subunitară, rezultă că motorul va satisface condițiile de încălzire.

Capitolul VII

ALEGEREA SCHEMEI ELECTRICE DE PRINCIPIU ȘI DE CONEXIUNI. ALEGEREA APARATELOR ELECTRICE ȘI A CONDUCTOARELOR DE LEGĂTURĂ

7.1 ALEGEREA SCHEMEI ELECTRICE DE PRINCIPIU ȘI DE CONEXIUNI

La alegerea schemei electrice de principiu s-a ținut cont de funcțiile pe care trebuie să le îndeplinească motorul electric, precum și de condițiile ce se impun pentru o funcționare la parametri normali.

Astfel, schema electrică asigură:

schimbarea sensului de rotație a motorului;

pornirea și funcționarea pe mai multe trepte de viteză;

frânarea dinamică a motorului;

protecția la scurtcircuit (prin decuplarea de al rețea) și semnalizarea la suprasarcină (acustică și optică), prezenta tensiune;

semnalizarea poziției cârmei și limitarea unghiului de bandare.

Schema electrică de comandă a motorului asincron cu rotor bobinat este alimentată în curent alternativ la o tensiune de 220V, 50 Hz. Schema electrică de semnalizare este alimentată prin intermediul unui redresor la o tensiune de 24 V curent continuu. Tot de la rețea se alimentează prin intermediul unui redresor, înfășurarea statorică pe timpul frânării dinamice.

Elementele componente ale schemei:

motor electric asincron cu rotor bobinat;

T, B – contactoare de sens;

1A, 2A, 3A, 4A – contactoare de sens;

F – contactor de frână;

1RT, 2RT, 3RT, 4RT, 5RT – relee de timp;

1RM, 2RM – relee maximale de curent;

RS – releu de suprasarcină;

S – releu de semnalizare;

m1, m2 – transformatoare de tensiune;

b – controler de comandă;

LC1, LC2 – contactele limitatoarelor de cursă;

IP – întrerupător de alimentare;

b7 – buton pentru anularea semnalului sonor;

n1, n2 – punți redresoare;

n3÷n8 – diode semiconductoare;

h1÷h6 – lămpi de semnalizare;

e1÷e6 – siguranțe fuzibile;

h – hupă;

b – buton test lămpi de semnalizare.

La aplicarea tensiunii de la rețea prin închiderea întrerupătorului IP, considerându-se controlerul pe poziția 0 și cârma în planul diametral, schema de comandă este pusă sub tensiune. Astfel este alimentat releul de timp 1RT, care își deschide contactele 1RT (1, 2) și se aprinde lampa h indicând poziția cârmei în planul diametral. Celelalte elemente ale schemei rămân neschimbate.

La punerea timonei pe poziția „Tribord” se închide b2 (1, 2), este alimentat T și se închide T (9, 10). Prin deschiderea lui T (5, 6) se va întrerupe alimentarea lui 1RT și acesta își va deschide cu temporizare contactul 1RT (1, 2), pregătind pentru funcționare treapta următoare. Închizându-se T (9, 10) se stabilește circuitul de alimentare al releelor de timp 2RT, 3RT, 4RT, 5RT, care își vor deschide contactele normal închise.

Pe poziția 2T a controlerului se închide în plus b3 (1, 2). Este alimentat contactorul 1A, care șuntează prima treaptă a rezistenței de pornire, iar prin contactele auxiliare 1A
(1, 2) întrerupe alimentarea releului 2RT și contactul releului 2RT (1, 2) se va închide cu temporizare. Scoaterea primei trepte a rezistenței din circuitul rotoric va duce la creșterea turației motorului.

Mutând maneta controlerului pe pozițiile 3, 4, 5 sunt scoase în același mod rezistențele R2, R3, R4 din circuitul rotorului. Pe poziția 4 a controlerului, motorul se găsește pe caracteristica mecanică naturală și turația va fi turația nominală. Prezența releelor de timp împiedică trecerea bruscă a punctului de funcționare de pe o treaptă pe alta.

Timpii de acționare ai releelor sunt astfel aleși încât să fie depășită durata regimurilor tranzitorii de accelerare pe o anumită treaptă.

Dacă se trece brusc controlerul de pe poziția 0 pe poziția 5, motorul pornește mai întâi pe o treaptă inferioară și apoi temporizat se trece pe celelalte trepte până se ajunge la turația nominală.

La revenirea controlerului pe poziția 0, motorul este deconectat de la rețea și trecut în regim de frânare dinamică. Durata regimului de frânare dinamică este dată de temporizarea la deschiderea contactului 4RT (1, 2). Pentru rotirea în celălalt bord se pune timona pe poziția „Babord” și funcționarea este asemănătoare, cu singura deosebire că în locul lui T funcționează B, care inversează două faze între ele, schimbând sensul de rotație al motorului. La funcționarea cu viteză maximă, dacă sarcina crește peste valoarea nominală, acționează releul RS care deschide contactul RS (1, 2) și întrerupe alimentarea circuitelor lui 2A, 3A, 4A. Contactele principale ale acestora se închid și în circuitul rotoric sunt introduse R2 și R3, având ca rezultat scăderea vitezei și sporirea cuplului.

Releul de sarcină RS este reglat să acționeze la un curent de sarcină:

Releele maximale de curent 1RM și 2RM vor acționa la sarcini mari. Curentul de acționare va fi:

Protecția schemei de comandă se face cu ajutorul siguranțelor e3 și e4.

Semnalizarea poziției cârmei se face cu lămpile h1 și h3 (babord și tribord), h2 semnalizând poziția cârmei în plan diametral. La apariția suprasarcinii se aprinde lampa h3. Lămpile pot fi controlate cu ajutorul butonului b7.

Scurtcircuitele vor fi semnalizate de h6 și de hupa h, care este pusă în funcțiune de releul S. Limitarea unghiului de bandare al penei cârmei se face cu ajutorul limitatoarelor LC1 și LC2.

De asemenea, releele și contactoarele din pornitorul magnetic trebuie astfel amplasate încât să fie ușor controlate și verificate.

Trebuie menționat că, pe lângă schema electrică de acționare a instalației, apar o serie de aparate în plus care nu sunt obiectul acestui proiect și care asigură nivelele trei, patru și cinci de automatizare. Dintre aceste aparate care au scheme de comandă ce se interconectează, menționăm: selsine transmițătoare, selsine receptoare, telemotoare, servomotoare, centrale de calcul etc.

Închiderea acestui sistem de acționare deschis este realizată de timonier, care trebuie să urmărească tot timpul axiometrul care indică poziția cârmei.

7.2 ALEGEREA APARATELOR ELECTRICE

La alegerea aparatelor electrice ale sistemului de acționare electrică trebuie să avem în vedere atât parametri nominali de funcționare, cât și cei de avarie.

Controler de comandă

Se va lua un controler cu acționare mecanică tip CA6, care are următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea nominală:

Curentul nominal:

Durata de viață mecanică: 1000000 acționări

Durata de viață electrică: 100000 acționări

Factor de putere:

Curentul de deconectare:

Tipul de protecție: IP 300

Poziția de montare: oricare

Codul aparatului: 6020

Masa aparatului: 22 kg.

Acest tip de aparat a fost ales avându-se în vedere că acționează la o tensiune de 220 V și că în schema de comandă curentul este mai mic de 10 A. De asemenea, acest aparat este foarte solicitat în timpul menținerii navei pe un drum impus și de aceea s-a ales un aparat cu viață mecanică și electrică mare.

Limitatoare de cursă

Sunt limitatoare cu pârghie de oprire a contactoarelor de sens și au următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea nominală:

Curentul nominal:

Frecvența tensiunii de alimentare: 50 Hz

Durata de viață mecanică: 10000 conectări

Durata de viață electrică: 10000 conectări

Factor de putere:

Curentul de conectare:

Frecvența de conectări pe oră: 10

Curentul de deconectare:

Tensiunea de încercare:

Pauzele între două cicluri:

Tipul de protecție: IP 541

Poziția de montare: oricare

Conductoare de legătură: min. 1 mm2, max. 2,5 mm2

Codul aparatului: 4480

Masa aparatului: 18 kg.

Aceste aparate acționează destul de rar, deoarece nu se bandează decât la probe sau în cazuri extreme.

Relee maximale de curent

Acestea protejează motorul electric la scurtcircuite și acționează prin decuplarea acestuia de la rețea.

Curentul de acționare al releelor este:

S-au ales relee maximale de curent de tipul RC-1cu următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea de serviciu:

Curentul de serviciu:

Puterea absorbită:

Durata de viață mecanică: 500 conectări

Durata de viață electrică: 500 conectări

Poziția de funcționare: verticală

Timpul de acționare:

Codul aparatului: 609-57

Masa aparatului: 1,5 kg.

Au două contacte normal deschise și două normal închise.

Relee de accelerare

Releele de accelerare sau intermediare sunt de tipul RI4 și au următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea de serviciu:

Frecvența tensiunii de alimentare: 50 Hz

Puterea absorbită de bobină:

Durata de viață mecanică: 1200000 conectări

Durata de viață electrică: 1000000 conectări

Factor de putere:

Curentul de conectare:

Constanta de timp: L/R = 0 ns

Frecvența de conectare: 3600

Timpul de revenire: 45 ns

Tipul de protecție: IP 000

Poziția de funcționare: verticală

Codul aparatului: 1797-65.

Au două contacte normal deschise și unul normal închis.

Relee de timp

Se folosesc pentru a evita trecerea directă de pe poziția „0” a controlerului de comandă pe celelalte poziții de turație ridicată, această trecere făcându-se succesiv.

Aceste relee sunt de tipul RTpC-1 și au următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea de serviciu:

Durata de viață mecanică: 1000000 conectări

Durata de viață electrică: 1000000 conectări

Factor de putere:

Tipul de protecție: IP 000

Poziția de funcționare: verticală

Norma internă (N.I.): 610-57.

Releele se reglează la următoarele valori:

– timpul de blocare al lui 1RT

– timpul de blocare al lui 2RT

– timpul de blocare al lui 3RT

– timpul de blocare al lui 5RT

– timpul de blocare al lui 4RT

La reglarea timpilor de acționare s-a ținut seama de timpul propriu de acționare al releelor de timp care este de 0,02 sec.

De asemenea, este bine ca acționarea să se facă înainte ca punctul de funcționare să ajungă la noua caracteristică artificială.

Relee de sarcină

Este un releu de tip RC-2 și are următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea de serviciu:

Curentul de serviciu:

Curentul de acționare:

Durata de viață mecanică: 100000 conectări

Durata de viață electrică: 1000 conectări

Timpul de acționare:

Masa aparatului: 0,5 kg

Norma internă: 2780-70.

Are un contact normal deschis și un contact normal închis.

Relee de semnalizare

Este un releu de curent continuu de tip RH-3 cu următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea de serviciu:

Curentul de serviciu:

Durata de viață mecanică: 100000 conectări

Durata de viață electrică: 100000 conectări

Tipul de protecție: IP000.

Contactoare de sens

Sunt contactoare tripolare în aer de tip TCA-32 cu următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea nominală:

Curentul nominal:

Tensiunea de alimentare a bobinei de acționare:

Tipul de protecție: IP000

Timpul de acționare:

Codul aparatului: 4010.

Toate releele, limitatoarele de cursă, precum și contactoarele de sens sunt produse de către Întreprinderea Electroaparataj București.

Transformatoare

Sunt transformatoare monofazate pentru circuitele auxiliare cu câte una, respectiv, două înfășurări secundare.

Transformatorul m1 este de 380/220/15 V, de putere 0,25 KVA și are următoarele caracteristici tehnice:

Execuție uscată, deschisă, tropicalizată TH-III

Tipul TMA-0,25.

Transformatorul m2 este de 220/24 V, de putere 0,05 KVA și are următoarele caracteristici tehnice:

Execuție uscată, deschisă, tropicalizată TH-III

Tipul TMA-0,5.

Punți redresoare

Se folosesc punți redresoare cu diode semiconductoare cu seleniu. Diodele sunt de tipul PL, cod 001 produse de IPRS Băneasa și au rolul de a da polaritatea pozitivă lămpilor de semnalizare pentru a verifica dacă funcționează.

Lămpi de semnalizare

Au următoarele caracteristici tehnice:

Execuție: THA-III

Tensiunea de alimentare:

Sunt cu glob: alb, roșu, verde

Cod: 64000.

Butoane de acționare

Butoanele de pornire, oprire și anulare a semnalului acustic au următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea de serviciu

Curentul de serviciu

Protecție IP000.

Hupa de semnalizare

Are următoarele caracteristici tehnice:

Tensiune nominală

Puterea absorbită de bobină

Protecție IP340.

Rezistența de pornire

Calculul puterii disipate pe rezistența de pornire se găsește mai sus. Se va lua rezistența de tipul RA-II cu următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea nominală:

Curentul nominal:

Tensiunea pe fază:

Numărul de trepte de pornire: 4

Tipul de protecție: IP333

Poziția de montare: orizontală

Conductoare de legătură: min. 10 mm2, max. 25 mm2.

Siguranțe fuzibile

Deoarece în circuitul frânei avem un curent de 19,5 A, se vor lua siguranțe fuzibile cod 5050 N cu următoarele caracteristici tehnice:

Tensiunea nominală:

Curentul de serviciu:

Material fuzibil: Ag

Diametrul fuzibilului: .

Pentru circuitul de comandă trebuie să calculăm curentul ce trece prin ele la încărcarea maximă. La puterea maximă absorbită de bobinele releelor, se va calcula curentul ce trece prin siguranțe.

P = 250 VA

Deci, în circuitul de comandă se vor lua siguranțe de 6 A, cod 4020.

Pentru circuitul de semnalizare avem:

P = 50 VA

Deci, în circuitul de semnalizare se vor lua siguranțe de 6 A, cod 4020.

Întrerupător din TDP

Se va lua un întrerupător USOL 100-III LF-CA, cod 4102 produs de E.A. București.

7.3 ALEGEREA CONDUCTOARELOR ELECTRICE DE LEGĂTURĂ

În dimensionarea cablurilor pentru întreaga rețea am ținut cont de prescripțiile RNR, partea a XI-a, paragraful 2.13, care precizează că:

pe nave se admite folosirea cablurilor necombustibile și care nu propagă flacără, de tip naval;

în circuitul instalațiilor principale trebuie să se folosească cabluri și conductori multifilări, cu o arie a secțiunii transversale a conductorului de minim 1,5 mm2 pentru circuitele de alimentare, comandă și de semnalizare a instalațiilor de propulsie și a instalațiilor de guvernare;

temperatura maximă admisibilă pentru izolația conductorului cablului instalat sau a conductorilor trebuie să fie cu cel puțin 10 mai mare decât temperatura previzibilă a mediului ambiant;

în locurile în care cablurile pot fi supuse deteriorărilor mecanice trebuie montate cabluri cu o armătură corespunzătoare, iar cablurile de alte tipuri trebuie să fie protejate cu capace sau mantale protectoare.

Sarcinile admisibile ale curenților de lungă durată trebuie să corespundă valorilor indicate în tabelul următor. Încărcarea de lungă durată a cablurilor și conductoarelor din cauciuc termorezistent sau din policlorură de vinil, pentru temperatura limită a izolației de 75C și temperatura mediului ambiant este:

Valorile menționate în coloanele 2, 4, 6, 8, 10, 12 ale tabelului se referă la următoarele cazuri de montare ale cablurilor:

maxim 6 cabluri, care aparțin aceluiași curent sau sunt marcate uniform de un curent apropiat de cel nominal;

mai mult de 6 cabluri în două straturi, dar între fiecare grup de cabluri există spații ce permit circulația liberă a aerului.

Valorile încărcărilor menționate în coloanele 3, 5, 7, 9, 11 se referă la un număr mai mare de 6 cabluri ce aparțin aceluiași circuit sau care sunt încărcate uniform cu un curent apropiat de cel nominal și sunt montate într-un mănunchi comun, astfel încât circulația aerului între cabluri nu este posibilă.

Verificarea alegerii cablurilor este făcută conform RNR partea a XI-a, paragraful 2.13 în care se precizează că această cădere de tensiune să fie mai mică de 10% pentru instalațiile de forță.

A verifica dacă secțiunea cablului este aleasă, de , este corectă înseamnă că această cădere de tensiune pe cablu de la TPD până la motorul electric trebuie să fie mai mică de 10%.

La pornire avem un curent maxim de:

Densitatea de curent trebuie să fie:

Se observă că .

Deci, secțiunea cablului este corect aleasă din punct de vedere al încălzirii.

Din punct de vedere al căderii de tensiune avem:

unde: – curentul nominal al motorului;

l – lungimea cablului;

– factorul de putere;

S – secțiunea cablului;

U – tensiunea de linie;

Deci, cablul ales verifică și căderea de tensiune.

Pentru circuitul de comandă se va alege un conductor cu secțiunea de 2,5 mm, întrucât curentul prin el este mai mic decât 5 A.

De asemenea, pentru schema de semnalizare se va alege un conductor cu secțiunea de 2,5 mm2.

Pentru șuntarea treptelor rezistenței se folosesc cabluri cu secțiunea de 10 mm2, deoarece curentul prin ele este de 22,2 A.

Capitolul VIII

REGULI DE ÎNTREȚINERE ȘI EXPLOATARE A SISTEMULUI DE ACȚIONARE ELECTRICĂ

Sistemul de acționare electrică a instalației de guvernare se întreține prin:

revizii tehnice;

reparații curente;

reparații mijlocii.

Prin reviziile tehnice periodice se stabilesc principalele piese supuse uzurii, în vederea înlocuirii lor la prima reparație care se execută. Pentru a se asigura funcționarea neîntreruptă și fără avarii periculoase la reviziile tehnice se curăță, se reglează, se consolidează unele piese și subansamble și, eventual, se execută unele reparații de mică importanță fără a demonta aparatul din instalație. O revizie tehnică mai importantă se execută lunar sau în situațiile când nava se află la cheu și nu se folosește de sistemul de acționare electrică a instalației de guvernare.

Cu această ocazie se efectuează următoarele lucrări:

Se șterg aparatele de praf;

Se verifică uzura contactelor;

Se încearcă funcționarea releelor;

Se analizează starea carcaselor și a suprafețelor de contact;

Se verifică legăturile la corpul navei ale carcaselor metalice;

Se strâng șuruburile bornelor de legătură;

Se verifică starea izolației electrice.

Pentru reparațiile curente, aparatele se demontează din instalație, fapt ce permite efectuarea unor curățări mai minuțioase și identificarea mai ușoară a defectelor. Se înlocuiesc: contacte electrice, legături flexibile, camere de stingere.

În cadrul reparațiilor mijlocii se înlocuiesc subansamblele ale căror defecțiuni pot provoca în timp avarii grave. Pe timpul funcționării pot apare defecțiuni ale sistemului de acționare a instalației de guvernare ce trebuie rapid înlăturate, având în vedere importanța acestei instalații, în special, atunci când nava efectuează manevre de intrare – ieșire din porturi sau treceri prin strâmtori sau canale.

În continuare vom prezenta câteva defecțiuni ale sistemului de acționare electrică, cauzele acestora și modul de remediere.

Electromotorul nu pornește, deși controlerul este pus și în babord și în tribord.

Cauze și mod de remediere:

siguranțele fuzibile de protecție ale schemei de comandă sunt arse – se înlocuiesc;

circuitul rotoric este deschis – se verifică și se înlătură locul defecțiunii;

transformatorul m1 defect – se verifică și se înlocuiește;

contactoarele de sens sunt defecte – se verifică starea bobinelor, contactelor și se înlocuiesc dacă sunt arse sau dacă sunt uzate;

controlerul de comandă defect – se verifică starea contactelor sale și se înlocuiesc cele defecte;

limitatoarele de cursă au rămas deschise – se verifică starea lor și se înlocuiesc dacă sunt defecte.

Poziția penei cârmei nu se stabilește la cea indicată de timonă.

Cauze și mod de remediere:

contactorul de frână; nu funcționează – se verifică starea bobinei și a contactelor și se înlocuiesc piesele defecte;

siguranțele de protecție a punții redresoare sunt arse – se înlocuiesc;

puntea redresoare este străpunsă – se înlocuiește;

transformatorul m1 este defect – se înlocuiește.

Timpul de bandare al penei cârmei este mai mare de 28 sec.

Cauze și mod de remediere:

releele de timp sunt defecte – se verifică și se înlocuiesc cele defecte;

releele de accelerare sunt defecte – se verifică dacă contactele acestora introduc în mod corect rezistențele în circuitul rotoric;

rezistența de pornire și reglaj este defectă – se verifică valoarea rezistenței;

controlerul nu mai lucrează cu toate contactele – se verifică starea lor și se înlocuiesc după caz.

Pana cârmei se bandează într-un bord până la limitatoare și nu revine în poziția „0”.

Cauze și mod de remediere:

contactorul pentru celălalt sens nu lucrează – se verifică și contactele lui și se înlocuiesc dacă sunt defecte;

contactele contactorului care a lucrat au rămas blocate – ase verifică, se înlocuiesc dacă s-au deteriorat.

Schema de semnalizare nu funcționează.

Cauze și mod de remediere:

siguranțele de protecție sunt arse – se înlocuiesc;

transformatorul m2 defect –se înlocuiește;

puntea n2 este străpunsă – se înlocuiește;

circuitul este întrerupt – se verifică și se înlătură defectul;

releul de semnalizare defect – se înlocuiește.

Aceste defecte ale sistemului de acționare electrică se datorează, în parte, defectării aparatelor electrice.

Dintre defectele ce apar la aparatele electrice menționăm:

Înnegrirea, încălzirea și apariția de mici scântei în locurile de contact.

Cauze și mod de remediere:

scăderea presiunii de contact – se înlocuiesc contactele și resorturile deformate;

oxidarea contactelor – se curăță bine locul de contact cu o pilă fină și cu benzină.

Piesele izolante se înnegresc, prezintă spărturi sau fisuri.

Cauze și mod de remediere:

depășirea temperaturii de lucru pentru materialele izolante – piesele izolante se înlocuiesc cu piese din textolit sau pertinax cu șelac;

deteriorarea pieselor izolante din șocuri sau vibrații – se lipesc piesele izolante cu clei de celuloid dizolvat în acetonă sau clei epoxid.

La aparatele cu mecanism de sacadare manevrarea contactelor se face fără sacadare sau blocare.

Cauze și mod de remediere:

slăbirea resortului de sacadare – se înlocuiește;

ruperea resortului de sacadare – se înlocuiește.

Electromagneții contactoarelor sau releelor încep să vibreze puternic.

Cauze și mod de remediere:

s-a stricat fața de lucru a electromagnetului – se rectifică fețele de lucru pe o mașină de rectificat cu abraziv;

așezarea incorectă a armăturii mobile – se verifică dacă suportul acesteia nu a cedat;

ruperea spirei în scurtcircuit – se lipește spira în scurtcircuit sau se înlocuiește cu una nouă.

La întreruperea tensiunii de alimentare armătura mobilă rămâne lipită de miezul fix.

Cauze și mod de remediere:

apariția fenomenului de remanență magnetică – se întărește resortul antagonist, se reface întrefierul, se introduce între armătura mobilă și miezul fix o foiță de cupru.

Aparatul nu mai funcționează cu toate că este alimentat.

Cauze și mod de remediere:

bobina de acționare este ruptă, arsă sau scurtcircuitată – se înlocuiește bobina cu alta nouă;

pentru releele de suprasarcină arderea înfășurării de Cr-Ni, pentru încălzirea bimetalului – se reface înfășurarea cu conductor de Cr-Ni;

trecerea unui curent foarte mare prin bimetal – se înlocuiește lama bimetalului deteriorat.

Acestea sunt doar o parte din modalitățile de remediere a defectelor ce pot apare la sistemul de acționare electrică a instalației de guvernare.

Capitolul IX

CONCLUZII

În general, prin acționare electrică navală se înțelege o instalație de la bordul navei compusă din unul sau mai multe electromotoare de acționare, din care unul este de rezervă, transmisia mecanică și aparatura de comandă.

Acționarea electrică a cârmei este una dintre cele mai importante acționări electrice de la bordul navei. Calitățile de manevrabilitate ale navei, date în special de instalația de guvernare, sunt puse în evidență atunci când se navigă în porturi, strâmtori, canale sau zone aglomerate. Pierderea posibilității de conducere a navei, datorită ieșirii din funcțiune a instalației de guvernare constituie o avarie extrem de gravă care, în condițiile unei navigații dificile, a reprezentat cauza scufundării navei. Având în vedere importanța crucială a instalației de guvernare pentru siguranța navigației, societățile de clasificare impun condiții drastice acestor instalații:

fiecare navă trebuie să aibă o instalație de guvernare robustă și sigură în funcționare;

instalația trebuie să asigure manevra de trecere a cârmei dintr-un bord în altul cu nava la pescaj maxim;

instalația de guvernare trebuie prevăzută cu un sistem de limitare mecanică a mișcării cârmei;

comanda acționării instalației de guvernare se poate face local sau de la distanță;

lângă fiecare post de comandă trebuie să existe indicator pentru poziția cârmei;

fiecare acționare electrică trebuie să fie alimentată prin două circuite separate, din care unul este de rezervă.

Instalația de guvernare este o instalație complexă cu un grad ridicat de automatizare ce se încadrează în nivelul doi de automatizare. La acest nivel, în comparație cu primul, se mărește calitatea comenzii în sensul că se realizează menținerea constantă a drumului navei și datorită pilotului automat se reduc sarcinile de comandă a personalului de cart. Cu acest sistem, prin evitarea unor drumuri sinuoase, timpul de parcurgere al unei distanțe se reduce cu cca 3-6 %, fapt care mărește distanțele parcurse de nava în linie dreaptă cu aceeași cantitate de combustibil.

Timonierul este eliberat de efortul de a acționa timona manual, putând prelua însă oricând comanda manuală drumului navei. Se micșorează, de asemenea, numărul de conectări ale cârmei și unghiurile de deplasare ale cârmei dintr-un bord în altul, fapt care duce la micșorarea uzurii instalației de cârmă și, implicit, la mărirea fiabilității acesteia. Rezultatele cercetărilor au arătat că, utilizând aceste sisteme, puterea motorului principal se reduce cu 2-2,5 %, iar numărul de corectări ale cârmei se reduce uneori cu 30-40 %. În afară de aceasta, devine posibilă scăderea numărului membrilor de echipaj. Tendința actuală este de a realiza un grad mărit de automatizare, cu toate că apar o serie de dificultăți tehnice în realizarea și funcționarea acestor sisteme.

În aceste condiții, personalul de exploatare trebuie să cunoască instalația, precum și normele de întreținere și exploatare, să le aplice cu conștiinciozitate, să cunoască procesele ce duc la apariția defecțiunilor și să ia măsuri pentru diminuarea efectelor acestor procese.

Accidentele cauzate de erori de proiectare și de fabricație sunt evidențiate de probele de mare în perioada de garanție a navei. Erorile de exploatare sunt posibile pe toată durata de exploatare a navei.

Studiul fiabilității instalației de guvernare este de importanță majoră și eforturile depuse în acest sens sunt mari, justificate de:

caracterul vital al funcționării ireproșabile a instalației de guvernare legată de stabilitatea de drum și manevrabilitate;

caracterul economic al fiabilității care este legată de pierderile de marfă transportată, determinate de întreruperi cauzate de defecțiuni la mașina cârmei.

Avem și un alt sistem de acționare electrică a cârmei la o navă având 7800 tdw, care are:

1. Destinație: Instalația electrică este adaptată pentru a funcționa cu instalația de guvernare electrohidraulică, având posibilitatea de a separa circuitele hidraulice în cazul avarierii unuia dintre cele două circuite.

2. Părți componente ale echipamentului: Echipamentul constă în:

pornitor pompă grup pompare principal babord, tribord – 2 buc.,

placă cu aparate – 1 buc.;

panou comandă și semnalizări – 1 buc.

3. Date tehnice:

tensiune de alimentare: ;

tensiunea de comandă a circuitelor de comandă: 200 V;

tensiunea de comandă a circuitelor de semnalizare: 24 V c.c.;

tensiunea de alimentare a valvulelor solenoidale: : 24 V c.c.

4. Funcțiuni: Această instalație asigură:

posibilitatea de a cupla fiecare din cele două grupuri de pompare principale babord, tribord: – local – din compartimentul cârmei; – de la distanță – din pupitrul de navigație;

cuplarea automată a grupului de pompare când tensiunea revine după căderea sa momentană;

posibilitatea interblocării funcționării pompelor principale cu pompa de avarie;

posibilitatea separării circuitelor din pornitoare;

verificarea: – lipsa tensiunii de comandă; – nivel minim tanc ulei consum; – funcționare pompă comandă împrospătare; – funcționare pompă principală;

separarea circuitelor hidraulice principale în cazul avariei provocate de scurgerea uleiului de la un circuit.

5. Sistemul de semnalizare: Constă dintr-un panou de comandă și semnalizări, montat în pupitrul de navigație, module de semnalizare montate în pupitrul de comandă și semnalizări din postul central de comandă.

Panoul de comandă și semnalizări face posibilă verificarea următoarelor stări de funcționare și avarie:

funcționare pompă grup pompare babord, tribord;

comandă locală pompă grup pompare babord, tribord;

lipsă tensiune de comandă grup pompare babord, tribord;

suprasarcină pompă grup pompare principal babord, tribord;

suprasarcină pompă comandă împrospătare babord, tribord;

întrerupere fază pompă grup pompare principal babord, tribord;

nivel minim tanc ulei consum grup pompare babord, tribord;

nivel critic tanc ulei consum grup pompare principal babord, tribord;

nivel minim tanc ulei rezervă.

Stările de avarie sunt semnalizate astfel:

optic;

acustic prin sonerie la timonerie sau la postul central de comandă.

Echipament electric pentru instalația de generatoare de avarie

Instalația electrică de distribuție este destinată să funcționeze cu blocul de acționare de avarie al mașinii de cârmă.

Avem ca părți componente:

pornitor pompă avarie;

placă cu aparate;

panou comandă și semnalizări.

Date tehnice:

tensiune de alimentare: ;

tensiune de alimentare circuite de comandă: 220V;

tensiune de alimentare circuite de semnalizare: 24 V c.c.;

tensiune de alimentare valvule solenoidale: 24 V c.c.

Sistem de acționare:

sistemul de acționare dă posibilitatea cuplării locale de pe pornitor sau cuplare de la distanță;

cuplarea automată a pompei grupului de pompare de avarie, când tensiunea vine după căderea sa momentană;

cuplarea pompei grupului de pompare de avarie este posibilă numai în cazul nefuncționării celor două grupuri de pompare principale.

BIBLIOGRAFIE

Abedian B., „Electric charging in the flow of low conductivity fluid”, Encyclopedia for fluid mechanics, New York, vol. 6, 1996;

Asano K., „Electrostatic potential and field in a cylinder tank containing charget liquid”, I.E.E.E., nr. 12, 1977;

Beziris A., Bamboi Gh. „Transportul Maritim" Ed. Tehnică, București, 1988,vol I-II;

Bibicescu Gh., „ Transportul de mărfuri pe mare în comerțul internațional" Ed. Sport-Turism, București, 1986;

Caraiani Gh., Serescu M. „Transporturile Maritime" Ed. Lumina Lex, București, 1998;

Crețu I., Stan Al., „Transportul fluidelor prin conducte”, Editura Tehnică, București, 1984;

Deboveanu M. „Tratat de manevra navei" Ed. Lumina Lex, București, 1999, vol. I;

Dăscălescu L., Samoilă A., Morar R., „Variables which influence spark production due to static electricity in tank truck loading”, Conference on lighting and static electricity, Toronto, Canada, 1995;

Egorov A., „A new theory of static field”, Revista Marinei Militare, Moscova, 1984, nr. 2;

Elton G.A.H., „Sedimentation potentials; The measurement of sedimentation potentials in some aqueous and non aqueous media”, Journal of the Chemical Society, London, 1956;

Florea J., Petrovici T., Robescu D., „Dinamica fluidelor polifazice”, Editura Tehnică, București, 1987;

Glor M., „Hazards due to electrostatic charging of powders”, Conference on Static Electrification, London, 1985;

Gibson N., „Static electricity in fluid”, Static Electrification on Conference, nr. 11, London, Institute of Physics, 1971;

Holdsworth M.P., Van der Minne J.L., „Electrostatic charging during the white oil loading of tankers”, Institute Marine Engineer, Amsterdam, 1962;

Horenstein M.N., „Measurement of electrostatic fields, voltages and charges”, Handbook of Electrostatic Processes, Marcel Dekker Inc, New York, 1995;

Ifrim A., Notingher P., „Materiale electrotehnice”, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1992;

Ioniță C., ș.a. „Instalații navale de bord" Ed. Tehnică, București, 1986;

John Bates, Tim Tompkins – Utilizare Visual C++6.0, Editura Teora, 2001;

John Clark Craig, Jeff Webb – Visual C++ 5.0 – Manualul programatorului, Editura Teora, 1998;

Klinkenberg A., Van der Minne J.L., „Electrostatics in the petroleum industry”, Elsevier, Amsterdam, 1958Ș

Kramer H., Asano K., „Incenditivy of sparks from surface of electrostatically charged liquids”, Journal of Electrostatics, vol. 6, 1979;

Leonard J.T., „Lighting and static electricity”, Laboratory Wright-Patterson, A.F.B., Ohio, 1972Ș

Leca A., Pop G.M., „Tabele, monograme și formule termotehnice”, Editura Tehnică, București, 1987;

Mândru Gh., Rădulescu M.M., „Analiza numerică a câmpului electromagnetic”, Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1996;

Maier V., „Mecanica și construcția navei" Ed. Tehnică, București, 1989, vol. III;

Nicolaide A., „Bazele fizice ale electrotehnicii”, Editura Scrisul Românesc, Craiova, 1983;

Pazda R.J., Jones T.B., „Effect of surface conduction on charge relaxation in partially filled vessels”, Journal of Electrostatics, 1992, vol. 28;

Rees W.D., „Static hazards during the top loading of road tankers with highly insulating liquids: flow rate limitation to minimise risk”, Journal of Electrostatics, 1981;

Samoilescu Gh., „Contribuții la diminuarea influenței fenomenelor electrostatice la nave”, Buletinul Marinei Militare, Constanța, nr. 1, 1995;

Toacă Ion „Exploatarea Tancurilor Petrolier" Ed. Muntenia, Constanța, 1995, vol I-II;

*** CD-ROM „Tanker Operation";

*** „The International Convention for the preventing of Pollution from ships" 73/78;

*** „Ships Routeing", Fourth Edition, London 1978;

*** „Ocean Passages for the world", Third Edition, Somerset, 1993;

*** „ Catalogue of Admiralty Charts and other Hydrographic Publications", London, 2001.