FUNCȚIONARE ALE INSTALA ȚIILOR ENERGETICE CU MOTOARE [605582]
UNIVERSITATEA “DUN ĂREA DE JOS” DIN GALA ȚI FACULTATEA DE MECANIC Ă
TEZĂ DE DOCTORAT
– Rezumat –
CONTRIBU ȚII LA OPTIMIZAREA REGIMURILOR DE
FUNCȚIONARE ALE INSTALA ȚIILOR ENERGETICE CU MOTOARE
CU ARDERE INTERN Ă
Conducător științific:
Prof. Dr. Ing. Constantin IOSIFESCU
Doctorand: [anonimizat]. Mariana CARAGHIULEA (LUPCHIAN)
Galați
2012
CUPRINS
Pag.tez ă/ pag. rezumat
INTRODUCERE 5/4
Capitolul 1 NO ȚIUNI TEORETICE PRIVIND INSTALA ȚIILE ENERGETICE CU
MOTOARE CU ARDERE INTERN Ă 7/6
1.1. Componenț a instalației energetice cu motoare cu ardere intern ă
terestre. 7/6
1.1.1. Componen ța și scheme ale instala țiilor energetice cu
motoare cu ardere intern ă aplicate pe autovehiculele
rutiere. 7/-
1.1.2. Componen ța și scheme ale instala țiilor energetice cu
motoare cu ardere intern ă aplicate în transportul feroviar 10/-
1.1.3. Autoblindatele 12/-
1.1.4. Instalaț ia energetică cu motoare cu ardere intern ă
staționare 13/-
1.1.5. Instalaț ia energetică aplicate pe aeronave 13/-
1.1.6. Componen ța și schemele ale instala țiilor enegetice
navale cu motoare cu ardere intern ă 13/6
1.2. Concluzii 24/ –
Capitolul 2 REGIMURILE DE FUNC ȚIONARE ALE MOTOARELOR CU
ARDERE INTERN Ă 26/ 8
2.1. Regimurile de funcț ionare ale motoarelor cu ardere intern ă terestre 26/ –
2.2. Regimurile de funcț ionare ale motoarele cu ardere intern ă navale 31/ 8
2.2.1. Regimurile nesta ționare de funcț ionare a motoare cu
aprindere prin comprimare principale 32/ –
2.2.2. Particularit ăți principale ale re gimurilor de func ționare ale
Diesel-generatoarelor 34/ –
2.3. Caracteristica de elice și punctele de func ționare ale motorului 35/ 8
2.3.1. Diagrama de înc ărcare a motorului cu aprindere prin
comprimare 36/ 9
2.4. Concluzii 46/ 9
Capitolul 3 TERMOECONOMIA INSTALA ȚIILOR ENERGETICE NAVALE CU
MOTOARE CU ARDERE INTERN Ă 47/ 10
3.1. Indici tehnici ai instala țiilor de propulsie navale 48/ 10
3.2. Analiza termoeconomic ă a proceselor din instala țiile
energetice cu motoare cu ardere intern ă 56/11
3.2.1. Analiza economic ă a ansamblului în care func ționează
instalația energetic ă cu motoare cu ardere intern ă în funcție
de specificul sau destina ția lui 56/11
3.2.2. Analiza exergetic ă a proceselor din instala țiile
energetice cu motoare cu ardere intern ă 57/12
3.2.3. Bilanț ul exergetic 58/12
3.3. Concluzii 66/–
Capitolul 4 INTERAC ȚIUNEA DINTRE NAVA ȘI INSTALA ȚIA DE PROPULSIE 67/18
4.1 Estimarea rezisten ței la înaintare a navei petrolier 69/18
4.1.1. Estimarea factorilor de propulsie 74/18
4.1.2. Verificarea elicei la cavita ție 79/20
4.2. Calculul preliminar al puterii de propulsie la bordul navelor 81/–
4.3. Calculul puterii necesar ă pentru ac ționarea elicei 82/21
4.4. Concluzii 84/22
Capitolul 5 OPTIMIZAREA TERMOECONOMIC Ă A INSTALA ȚIILOR
ENERGETICE CU MOTOARE CU ARDERE INTERN Ă 89/24
5.1. Analiza termoeconomic ă a proceselor din instala ția energetic ă cu
motoare cu ardere intern ă 90/24
5.2. Formularea optimiz ării termoeconomice a proceselor din
instalațiile energetice cu motoare cu ardere intern ă 92/–
5.3. Criterii de optimizare a regimurilor de func ționare a
motoarelor cu ardere intern ă și posibilit ăți de implementare 93/–
Capitolul 6 OPTIMIZAREA REGIMURILOR DE EXPLOATARE ALE
INSTALA ȚIILOR DE PROPULSIE NAVALE, PE BAZA
CONSUMULUI MINIM DE COMBUSTIBIL 97/26
6.1. Optimizarea regimurilor de exploatare ale instala țiilor de
propulsie navale, pe baza consumului minim de combustibil 99/27
6.1.1. Consumul de combustibil dup ă caractristica de elice 104/30
6.1.2. Consumul specific efectiv de combustibil al motorului 109/32
6.2. Optimizarea regimurilor de exploatare ale instala țiilor de
propulsie navale pe baza cost ului minim al trasnportului 112/34
6.2.1 Determinarea num ărului de voiaje efectuate de petrolier 112/34
6.2.2 Determinarea capacit ății utile de înc ărcare a navei 116/37
6.3. Costul specific al trasportului 122/37
6.4. Concluzii 140/48
Capitolul 7 Concluzii finale și contribu ții personale 143/51
7.1. Concluzii 143/51
7.2. Contribu ții personale 145/52
Bibliografie 167/54
Lista lucră rilor publicate 172/59
4
Introducere
Funcționarea instala ției energetice cu motoare cu ardere intern ă este rezultatul
interacțiunii și a corelării corecte a elementelor componente ale acesteia și anume dintre
motor, transmisie, propulsor și celelalte instala ții auxiliare.
Autonomia func ționării instalatiei energetice cu motoare cu ardere intern ă este conferit ă
de echiparea acestora cu motoare care transform ă energia chimic ă a combustibililor sau
energia electrica în energie mecanic ă.
Totalitatea mecanismelor care transmit energia mecanic ă dezvoltat ă de motor la
propulsor formeaz ă transmisia instala ției energetice cu motoare cu ardere intern ă.
Motorul împreun ă cu transmisia și propulsorul alc ătuiesc sistemul de propulsie, acesta
fiind mai simplu sau complex, în func ție de elementele componente, func ție și de domeniul în
care este aplicat ă instalaț ia energetică cu motoare cu ardere intern ă respectiv ă.
Componenta instala ției de propulsie, precum și amplasarea agregatelor acestuia
reprezintă un element de baz ă în organizarea general ă a instalației energetice cu motoare cu
ardere intern ă; varianta constructiv ă aleasă determin ă posibilitã țile de amplasare a celorlalte
insta
lații auxiliare, influen țând decisiv performantele dinamice, economice ș i de exploatare a
acesteia.
Energia necesar ă pentru buna func ționare a instala ției energetice este asigurat ă de către
motoarele cu care aceasta este echipat ă.
Din punct de vedere al func ționării instala ției energetice cu motoare cu ardere intern ă,
oportunitatea utiliz ării unui anumit tip de motor în cadrul instala ției energetice este dictată de
posibilitatea acestuia de a asigura puterea considerat ă optimă pentru multitudinea de condi ții
de exploatare, dar cu costuri specifice reduse.
În cadrul tezei de doctorat este aprofundat ă instala ția de propulsie naval ă,
deoarece prezint ă caracteristici deosebite de func ționare, determinate de condi ții
speciale de naviga ție și trafic.
În acest sens, a fost studiat ă o navă petrolier, pe care a fost efectua tă cercetarea
instalației energetice de propulsie cu motor cu ardere intern ă în timpul navigaț iei.
5
Teza este structurat ă pe 7 capitole, fiind completat ă cu anexe și referințe bibliografice
din literatura de specialitate.
Capitolul 1 al tezei trateaz ă noțiuni generale privind componen ța instalațiilor energetice
cu motoare cu ardere intern ă.
Capitolul 2 prezint ă particularit ǎți ale regimurilor de func ționare ale motoarelor cu
aprindere prin comprimare în instala ții de propulsie. Este prezentat ă caracteristica de elice și
regimurile de funcț ionare specifice ale motorului de propulsie.
Capitolul 3 trateaz ă analiza termoeconomic ă a instala țiilor energetice navale; sunt
analizate pierderile cauzate de ireversibilita tea proceselor de lucru ale motorului care
echipează petrolierul.
În capitolul 4 este preze ntat calculul rezisten ței la înaintare a navei și verificarea elicei
la cavitație. Capitolul con ține și calculul puterii necesar ă pentru ac ționarea elicei.
Capitolul 5 abordeaz ă problemele legate de optimizarea termoeconomic ă și criteriile de
optimizare a regimurilor de func ționare ale instala țiilor energetice cu motoare cu ardere
internă.
Capitolul 6 con ține studierea regimurilor de exploatare ale instala țiilor de propulsie
navale în vederea optimiz ării funcționării pe baza consumului specific minim de combustibil,
determinate dup ă caracteristica de elice.
Acest capitol prezint ă și optim izarea regimurilor de exploatare ale instala țiilor de
propulsie navală pe baza costului specific minim al transportului. Capitolul continu ă cu
rezultatele ob ținute cu programul de calcul Engi neering Equation Solver (EES).
Capitolul 7 con ține concluziile finale și contribu țiile personale.
În ultima sec țiune a tezei sunt prezentate anexe care con țin programul de calcul și
rezultatele ob ținute.
6Capitolul 1.
NOȚIUNI TEORETICE PRIVIND COMPONEN ȚA INSTALAȚ IILOR
ENERGETICE CU MOTOARE CU ARDERE INTERN Ă
1.1. Componen ța instalației energetice cu mot oare cu ardere intern ă
Motoarele cu ardere intern ă sunt cele mai raspândite surse de energie care se folosesc în
cadrul instala ției energetice ce sunt dispuse pe autovehicule cu ro ți sau șenile, pe locomotive,
pe nave maritime și fluviale cât și pe unele aeronave.
Sunt prezentate pe scurt instala țiille energetice cu motoare cu ardere intern ă aplicate pe
autovehiculele rutiere și feroviare; voi prezenta detaliat componen ța instalațiilor enegetice
navale cu motoare cu ardere intern ă.
1.1.6. Componenta și schemele ale instala țiilor enegetice navale cu motoare cu ardere
internă
Tendința actuală în construc ția motoarelor cu aprindere prin comprimare în 2T (doi
timpi) de mare putere lent e, este de a reduce tura ția de funcț ionare a acestora, ajungându-se la
turații nominale de circa 70 – 90 [rot/min], prin cre șterea raportului S/D (curs ă/alezaj) și a
îmbunătățirii indicilor termoeconomici, ajungându-se la randamentul efectiv pentru regimul
nominal % 50enom [35].
Instalațiile de propulsie cu transmisie direct ă cu motoare Diesel lent e, cuplate direct cu
propulsorul sunt instala ții simple, bazate pe tehnologie înalt ă fiind, în momentul de fat ă, cele
mai răspândite instala ții de propulsie.
De remarcat este faptul c ă prin folosirea transmisiei cu inversor reductor în cadrul
instalațiilor navale, s-au creat condi țiile pentru folosirea motoarelor cu aprindere prin
comprimare ireversibile construite pentru locomo tive, tractoare, autovehi cule grele; astfel de
instalații de propulsie se folosesc la remorchere, nave tehnice, șalupe și alte ambarca țiuni
turistice sau sportive.
O nava este construit ă pentru a transporta marf ă, pasageri sau pentru a îndeplini alte
obiective în condi țiile naviga ției pe mare. Nava este supus ă unor restric ții impuse de condi țiile
de exploatare. Aprecierea performan țelor cu care nava realizeaz ǎ obiectivele pentru care a fost
construită, implică analiza parametrilor care cuantific ă interacț iunea dintre nav ă și legăturile
ei cu mediul marin, în condi ții de exploatare date.
Nava poate fi considerat ă ca un sistem complex care realizeaz ă anumite funcț iuni și
care interac ționează cu mediul marin [29].
Pentru studiul navei pot fi aplicat e metodele teoriei sistemelor.
Ele oferă posibilitatea stabilirii parametrilor func ționa li ai sistemului în ansamblu și ai
susbistemelor navei în condi țiile date (de mediu, economice, tehnice).
Nava poate fi considerat ă compusă din patru subsisteme care concur ă la realizarea
funcțiilor principale:
1. Primul subsistem îl formeaz ă corpul navei. El asigur ă funcționarea de transport, în
siguranță, a mărfii în condi țiile de navigaț ie date. Corpul navei este considerat ca un
solid rigid, profilat hidrodinamic, având caracteristici hidrostatice și hidrodinamice
impuse.
2. Al doilea subsistem, cel de naviga ție, realizeaz ă controlul procesului de naviga ție și
conține instala țiile care permit controlul direc ției de mi șcare a navei, a pozi ției
acesteia în marș și instalațiile de comunicare și de evitare a coliziunilor.
3. Al treilea subsistem cuprinde instala țiile care realizeaz ǎ conversia energiei prin
arderea combustibilului primar în vederea al imentarii consumatorilor de energie de la
bord.
7
4. Al patrulea subsistem este cel de propulsie. El deriv ă din al treilea și se consider ă prin
componenta energiei ob ținute în urma conversiei primare și utilizate pentru propulsie.
Nava poate fi considerat ă ca un ansamblu format din patru subsisteme interac ționând
reciproc. Primul subsistem este în strâns ă dependen ță cu al patrulea deoarece mi șcarea navei
este determinat ă de forțele date de instala ția de propulsie. Miș carea corpului, considerat
subsistem, supus acț iunii mediului, influen țează instalaț ia de guvernare considerat ǎ în al
doilea subsistem cât ș i instalația de propulsie din al patrulea subsistem.
Modelarea navei ca un complex format din patru subsisteme, implic ă definirea cât mai
exactă a tuturor m ărimilor ce caraterizeaz ă fizic și funcțional subsistemele.
Descrierea matematic ă a comportă rii subsistemelor navei, a perturba țiilor introduse de
mediu precum și a legăturilor din subsisteme formeaz ă modelul matematic al navei.
Precizia cu care se realizeaz ă aceasta depinde de:
formularea cât mai complet ă a modelului prin considerarea elementelor
componente semnificative;
precizia model ării matematice a elementelor care compun subsistemele navei;
modelarea corect ă a legăturilor d intre subsisteme;
formularea complet ă a performan țelor introduse de mediu ș i de alți factori de
exploatare.
Funcție de parametrii urm ăriți la navă sau la subsistemele sale, modelul poate fi
complet, când se introduc toate elementele ce caracterizeaz ă subsistemele, leg ăturile sau
influențele mediului, sau simplif icat, când se neglijeaz ă anumite componente sau leg ături,
care influen țează mai puțin parametrii urm ăriți ai modelului.
Subsistemul energetic al navei are rolul de a realiza conversia energiei combustibilului
primar în diverse forme de energie, neces are la bordul navei, pentru a se asigur ă funcționarea
instalației de propulsie și a celorlalte instalaț ii de punte și de bord.
Soluții pentru instala țiile de propulsie corelate cu sistemul de transport naval
Din analiza datelor statistice privind transportul naval rezult ă tendința accentuat ă de
specializare a navelor după tipul mărfurilor transportate și de încadrare într-un sistem de
transport specific, determinat de navlul existent și de liniile de naviga ție deservite [29].
În prima faz ă se realizeaz ǎ un studiu din care, pentru condiț iile de transport impuse, se
obțin datele cu care se poate formula tema de proiectare.
Aprecierea eficientei unui sistem de transport naval se face dup ă următoarele criterii:
Criterii econom
ice în care, cu o pondere important ă intră și randamentul conversiei
de energie în instala ția energetic ă a navei;
Criteriile siguran ței funcț ionale a navei și a subsistemelor ei;
Criteriile sanitare și de confort pentru personalul navigant și pasageri.
Criterii de poluare a mediului aerian și marin.
NAVA CA SISTEM COMPLEX
Subsistem
(1)
Corp Subsistem
(2)
Instalație de
navigațieSubsistem
(4)
Instalație de
propulsie Subsistem
(3)
Instalație
energeticǎ
Figura 1.10. Nava și subsistemele com ponente [29]
8Capitolul 2
REGIMURILE DE FUNC ȚIONARE ALE MOTOARELOR CU
ARDERE INTERNĂ
Regimurile de funcț ionare stabilesc puterea, tura ția nivelul solicit ărilor mecano-termice,
consumul de combustibil, intensitatea procesului de uzur ă, deci și fiabilitatea motorului cu
ardere intern ă, mai ales în cazul în care motorul func ționează la regimuri cvasista ționare sau
nestaționare.
Stabilirea exact ă a acestor caracteristici, în func ție de regimul de func ționare al
motorului cu ardere intern ă este dificilă și de aceea se utilizeaz ă și rezultatele ob ținute prin
generalizarea datelor experimentale culese pân ă în prezent, rezultate care permit corec ția
nivelului solicit ărilor stabilite eventual cu anumite programe de calcul și simulare.
Alegerea ra țională a regimului poate fi realizat ă, mai exact, folosind fie metoda
statistică a probabilit ății regimurilor care apar în func ționarea motoarelor cu ardere intern ă, fie
metoda termoeconomic ă pentru minimizarea costului energiei produse (lei/kWh) sau a
transportului de m ărfuri (lei/tonakm).
2.2. Regimurile de func ționare ale motoarelor cu ardere intern ă navale
Instalațiile de propulsie cu motoare cu aprindere prin comprimare sunt montate pe toate
tipurile de nave, începând de la șalupe, având puteri instalate de numai câ țiva zeci de kW
până la cele mai mari nave de transport ca: petroliere, mineraliere, port-containere, etc.
Datorită avantajelor tehnice și econo mice pe care le prezint ă sistemele de propulsie cu
motoare cu aprindere prin comprimare, atât num ărul navelor dotate cu astfel de instala ții, cât
și puterea motoarelor navale a evolua t continuu, în prezent aceste instala ții devenind
preponderente în propulsia naval ă [35].
Regimurile de funcț ionare ale motoarelor cu apri ndere prin comprimare sunt
caracterizate de sarcin ă și turatie cât și de legea de varia ție a sarcinii, turatiei si a celorlal ți
parametri indicati, efectivi, în timpul func ționării motorului.
Pentru motoarele navale principale, cu apri ndere prin comprimare aplicate pe navele
comerciale, se impune cerin ța asigurării funcționării instala ției de propulsie intr-un timp cât
mai lung pân ă la repara ția capital ă, ceea ce interzice exploatarea motorului între regimul
nominal și cel de suprasarcina și impune exploatarea între regimul de exploatare și regimul de
exploatare la putere minim ă a motorului.
2.3. Caracteristica de elice și regimurile de func ționare ale motorului
Motoarele navale actuale cu ap rindere prin comprimare func ționează la regimuri
variabile de putere și turatie, ceea ce atrage dup ă sine, schimbarea parametrilor indicati,
efectivi, ce caracterizeaz ă regimul de func ționare al motorului. Dependen ța grafică a
parametrilor ce caracterizeaza func ționarea motoarelor cu aprindere prin comprimare func ție
de unii dintre parametri considera ți independenti, reprezint ă caracteristicile motoarelor cu
aprindere prin comprimare.
La motoarele navale cu apri ndere prin comprimare, func ție de parametrul de func ționare
considerat drept variabil ă independent ă, se disting urmatoarele caracteristici:
a) caracteriastici de vitez ă la care drept variabil ă independent ă este turația motorului, n și
care poate fi:
caracteristica extern ă;
caracteristici de tura ții parțiale:
caracteristica de mers în gol;
9
caracteristica pe elice.
b) caracteritici de sarcin ă la care drept variabil ă independent ă se admite sarcina motorului
(putere, presiune medie indicat ă);
c) caracteristica de regulator care caracterizeaza influen ța instalației de comand ă și reglare
a consumului de combustibil asupra func ționarii motoarele cu aprindere prin
comprimare;
d) caracteristici limit ă care dau regimurile limit ă de exploatere ale motoarelor cu aprindere
prin comprimare;
e) caracteristici de reglaj, care permit stabilirea influen ței unor paramatri de func ționare
importanți (unghiul de avans la inj ectie, presiunea de injec ție, presiunea maxim ă de
ardere, zp, temperatura gazelor arse evacuate, gT, etc) asupra func ționării optime a
motoarelor cu aprindere prin comprima re, caracteristici ce folosesc în cercet ările
experimentale ale motorului la standul de probe;
f) caracteristici comune pentru motoarelor cu aprindere prin comprimare supraalimentate;
g) caracteristicile complexe sau universale ale motoarelor cu aprindere prin comprimare.
Cea mai important ă pentru ma șinile navale principale este caracteristica de elice .
2.3.1. Diagrama de înc ărcare a motorului cu aprindere prin comprimare
Caracteristica de elice
Relația dintre puterea motorului și turația elicei este dat ă, pentru cazul elicei cu pas fix
EPF, prin rela ția:
unde P e este puterea de propulsie a motorului; n – tura ția motorului; c – constant ă.
2.4. Concluzii
Modul de varia ție a principalilor parametri ai motorului este determinat de regimul de
funcționare al acestuia, la tura ție constant ă și puteri diferite.
Astfel modificarea puterii motorului se ob ține prin modificarea cantit ății
combustibilului injectat ă în cilindru pentru un ciclu motor. La reducerea puterii trebuie sa fie
redusă cantitatea de combustibil injectat ă pentru un ciclu, c c, ceea ce conduce la scurtarea
procesului de injectie, în deoseb i în domeniul puterilor reduse.
Motoarele navale actuale cu ap rindere prin comprimare func ționează pe regimuri
variabile de putere și turație, ceea ce atrage dup ă sine, schimbarea parametrilor indica ți,
efectivi, ce caracterizeaz ă regimul de func ționare al motorului.
Regimul de func ționare al motorului de propulsie, depinde de: tipul navei, condi ții de
navigatie, construc ția corpului navei, tipul propulsorului și al modului de transmitere a
energiei de la motor la propulsor, înc ărcarea navei și starea carenei.
Motoarele de propulsie func ționează în diferite condi ții de exploatare determinate de
starea tehnic ă navei și a instala ției de propulsie precum și de factori externi, care au o
influență asupra func ționării.
Pentru aprecierea indicilor tehnico -economici ai motoarelor, care func ționează în
diferite condi ții, se folosesc caracteristicile func ționale. Prin aceste caracteristici se stabilesc
dependen țele funcționale între parametri principali ale motoarelor navale și factorii care
influentează funcționarea lor. În ansamblul lor condi țiile de exploatare, reliefate prin
indicatorii de putere, economicitate, poluare și altele, caracterizeaz ă regimul de func ționare al
motorului naval de propulsie. 3n c Pe (2.26)
10Capitolul 3
TERMOECONOMIA INSTALA ȚIILOR ENERGETICE NAVALE CU
MOTOARE CU ARDERE INTERN Ă
Instalațiile energetice ale navelor actuale sunt instala ții complexe, destinate pentru
transformarea energiei combustibililor în energie termic ă, mecanic ă și electrică, necesare
pentru satisfacerea nevoilor tuturor consumator ilor navei. Nu se vor considera instala țiile
energetice nucleare și cele cu turbine.
3.1. Indici tehnici ai instalaț iilor de propulsie navale
Indicii tehnici și termoeconomici s-au introdus pentru a caracteriza instala țiile de
propulsie și pentru a avea o baz ă de compara ție între ele, din punct de vedere constructiv și
respectiv din punct de vedere al gradului de folosire a c ăldurii dezvoltate în instala ție [1,35].
Se folosesc indici tehnici și termoeconomici absolu ți și relativi:
– Indici tehnici utiliza ți sunt:
indici de putere;
indici de gabarit;
indici de greutate.
Pierderile care înso țesc funcționarea elicei în instala ția de propulsie se împart
convețional în dou ă parți:
pierderi de energie în elice considerat ă izolată de corpul navei (elicea func ționează
în apă liberă, fără a exista interac țiunea elice-corpul navei);
pierderi de energie cauzate de interac țiunea elicei cu corpul navei.
Pierderile de energie în elicea func ționând în ap ă liberă , sunt introduse de r ăsucirea
vânei de ap ă și de vâscozitatea apei care conduce la apari ția forțelor de frecare între straturi.
Între corpul navei, propulsor și motorul termic principal exist ă o interdependen ță, care
influențează indicii tehnici și termoeconomici ai instala ției energetice navale și asupra
indicilor economici de exploatare a navei.
Dimensiunile de gabarit ale compartimentului de ma șini depind de tipul și mărimea
instalației de propulsie ș i de am plasarea compartimentului de ma șini pe nav ă și anume
compartimentul de ma șini se poate amplasa:
la pupa navei;
la prova navei;
la mijlocul navei;
între pupa și mijlocul navei numit ă amplasare intermediar ă a compartimentului de
mașini.
La navele de transport actuale se folose ște amplasarea compartimentului de ma șini la
pupa și amplasarea intermediar ă, prezentând avantajul principal al unei linii de arbori mai
scurte, și de aici, greutatea mai mic ă a instalației de propulsie și pierderi mecanice mai mici în
linia de arbori.
La proiectarea instala ției de propulsie se caut ă să se micș oreze dimensiunile de gabarit
ale compartimentului de ma șini în scopul m ăririi dimensiunilor magaziilor pentru transportat
mărfuri și sporirii spa țiilor pentru pasageri, ținând însa cont de prescrip țiile registrelor de
clasificare care reglementeaz ă mărimile trecerilor din compartimentul de ma șini, în vederea
unei exploat ări comode ș i sigure a instala ției energetice a navei.
În scopul mic șorării dimensiunilor de gabarit ale compartimentului de ma șini, se
utilizează motoare principale rapide prev ăzute cu instala ții auxilia re care le deservesc în
funcționare, amplasate pe acestea, reducându-se astfel lungimea tubulaturilor, gabaritul și
greutatea instala țiilor.
11
3.2. Analiza termoeconomic ă a proceselor din instala țiile energetice cu motoare cu
ardere intern ă
Instalațiile energetice cu moto are cu ardere intern ă prelucreaz ă energia chimic ă a
combustibililor transformând-o în lucru meca nic tehnic în urma unor procese gazo-
termodinamice ciclice.
Se impune ca atât în faza de proiectare cât și în faza de exploatare a instala ției
energetice cu motoar e cu ardere intern ă să fie formulate probleme de optimizare
termoeconomic ă cu acceptarea unor criterii de performan ță corespunz ătoare, legate de
costurile (specifice) de produc ție, de exploatare pentru activit ățile utile realizate de instala țiile
pe care se asamblează instalaț ia energetic ă cu motoare cu ardere intern ă [24].
În vederea realiz ării unui management performant al proiect ării și fabricării instala ției
energetice cu motoare cu ardere intern ă cu diverse destina ții sau a exploat ării instala ției
energetice cu motoar e cu ardere intern ă cu diverse destina ții se impune rezolvarea
următoarelor probleme:
analiza exergetic ă a proceselor din instala ția energetică cu motoare cu ardere
internă;
analiza termoeconomic ă (exergo-econom ică) a instala ției energetice cu motoare cu
ardere intern ă, cu considerarea pre țurilor de cost ale elementelor componente;
organizarea lucr ărilor de proiectare, fabrica ție, montare, reparare, între ținere și
exploatare a instala ției energetice cu moto are cu ardere intern ă cu diverse
destinații.
3.2.1 Analiza economică a ansamblului în care func ționează instala ția energetic ă cu
motoare cu ardere intern ǎ în funcție de specificul sau destina ția lui
Toate aceste probleme trebuiesc formulate și rezolvate avându-se în vedere fluxurile de
exergie care intervin, în conformitate cu form ularea principiului doi al termodinamicii aplicat
proceselor ireversibile care apar la nivel macroscopic în instala ția energetic ă cu motoare cu
ardere intern ă.
În instala țiile energetice cu motoare cu ardere intern ă de diverse destina ții au loc
procese complexe: mecanice; gazodinamice; hidrodinamice; electromagnetice; chimice;
termodinamice; tribologice, de control, monitorizare, comand ă de la distan ță și automatizare;
Acestea sunt înso țite de pierderi de energie însemnate, deterior ări ale stării tehnice, cu
scăderea indicilor siguran ței în funcț ionare, și consumuri de materii prime, materiale și forț a
de m
uncă care necesit ă cheltuieli corespunzatoare [45].
Considerând numai sistemul instala ția energetic ă cu motoare cu ardere intern ă în cadrul
oricărui sistem economic mai complex, în care se exploateaz ă și instalația energetic ă cu
motoare cu ardere intern ă, se pune problema optimizarii acest eia pe baza criteriilor economice
și ecologice.
Analiza energetic ă a proceselor din instala ția energetică cu motoare cu ardere intern ă
poate fi analizat ă după metode de analiz ă termodinamic ă a proceselor din sisteme
termodinamice care evolueaz ă în acestea [98].
Din categoria funcț iilor caracteristice (poten țialelor termodinamice) face parte și
exergia, rezultând ca urmare, analiza exergetic ă a proceselor din si stemul termodinamic.
În analiza termoeconomic ă a instalației energetice cu motoare cu ardere intern ă trebuie
realizate analize ale pre țurilor de cost implicate de proiectarea, fabricarea, montarea și
exploatarea instala ției energetice cu motoare cu ardere intern ă.
Optimizarea termoeconomic ă a instala ției energetice cu moto are cu ardere intern ă se
realizează pe baza unei formul ări a problemei de optimizare, cu sau f ără restricții și pe baza
m
etodelor matematice de optimizare actuale.
123.2.2. Analiza exergetic ă a proceselor din instala țiile energetice cu motoare cu ardere
internă
Considerând motorul cu ardere intern ă ca un subsistem închis într-un spa țiu de control
se pune problema stabilirii bilan țului exergetic al acestuia cu determinarea fluxurilor de
exergie care intr ă, a fluxurilor de exergie care ies și a pierderilor exergetice datorate
ireversibilit ăților interne și externe, func ție de parametrii independen ți ce caracterizeaz ă
regimurile de funcț ionare ale motorului.
Pentru regimurile de func ționare în instala ția energetic ă cu motoare cu ardere intern ă se
defineș te și un criteriu de performan ță al acestor procese, a șa cum se cunoa ște a fi
randamentul exergetic al motorului determinat de consumul specific ef ectiv de combustibil,
fluxul de exergie distrus, fluxul de exergie pierdut.
Din cele prezentate rezult ă că pentru o analiz ă exergetică completă , cu realizarea
optimizării criteriilor de performan ță ale motoarelor cu ardere intern ă, se impune considerarea
dependen țelor funcționale între criteriile de performan ță și variabilele inde pendente reliefate
și impunerea condi țiilor privind restric țiile în funcț ionarea motorului a șa cum sunt:
concentra ția produselor poluante, nivelul zgomotului și vibrațiilor, siguran ța în funcț ionare,
restricții impuse de norm
e interne și internaționale referitoare la sistemul tehnic pe care se
aplică instalaț ia energetică cu motoare cu ardere intern ă [41].
Cauzele principale ale pierderilor de exer gie sunt: arderea-pent ru motor, evacuarea
gazelor în atmosfer ă-pentru caldarina, pi erderile de caldură către mediu pentru turbosuflanta,
respectiv transferul de caldură la diferent ă finită de temperatura pentru ra citoare, pierderi prin
frecare, prin amestec, admisie și evacuare.
3.2.3. Bilan țul exergetic
Pe baza noț iunii de exergie, care reprezintă partea de energie transformabil ă în lucru
mecanic (energie ordonată ) în procese termodinamice revers ibile, considerând sursa rece
mediul exterior, se pot analiza procesele te rmodinamice macroscopice reale (ireversibile),
punându-se în eviden ță pierderile exergetice provocate de ireversibilitatea proceselor [84].
În vederea realiză rii analizei exergetice a proceselor din instala ția energetic ă cu motoare
cu ardere intern ă trebuie sa se stabileasc ă:
exergiile diverselor sisteme termodinamice;
exergiile energiilor transferate într e diverse sisteme termomecanice;
pierderile de exergie (dis trugerile exergetice) ce înso țesc diverse procese
ireversibile macroscopice, interne și externe din sistemul termodinamic.
Desfășurarea real ă a proceselor de lucru ale unui motor este înso țită de apariția unor
pierderi suplimentare care afecteaz ă negativ economicitatea și puterea motorului.
T M M R sle le la l la , , , , – reprezint ă pierderile cauzate de ireversibilitatea lamin ării
agentului la aspira ția aerului în suflant ă, în răcitor, la admisia aerului în motor, la evacuarea
gazelor din motor și la evacuarea gazelor din turbin ă [84].
arir- pierderea cauzat ă de ireversibilitatea procesului de ardere;
k
irkT R L
ar ln1110 0 (3.40)
– coeficientul de exces de aer;
] [0K T – temperatura mediului ambiant;
R[J/kg grd] – constanta agentului termic;
k – exponentul adiabatic al agentului termic;
– raporul de cre ștere a presiunii în arderea izocor ă; – raportul de cre ștere a volumului în
arderea izobar ă;
13
comb aerkg kg L/ [0 ] – aerul minim necesar arderii combustibilului;
bair – pierderile cauzate de ireversibil itatea proceselor de admisie baleiaj;
20 0 ln1 TT
kkT R La
aa
irba (3.41)
] [K Ta – temperatura amestecului ini țial la sfâr șitul proceselor de schimbare al gazelor și
începutul comprim ării;
] [2K T – temperatura aerului la ie șirea din răcitorul suflantei;
– coeficientul de baleiaj;
ak – exponentul adiabatic al aerului;
T sir ir, – pierderile cauzate de irever sibilitatea proceselor de comp rimare a aerului în suflant ă
și respectiv de destindere a gazelor în turbin ă;
1 00 0 ln ln1 pp
TT
kkT R LS S
aairS (3.42)
] [K TS – temperatura aerului refulat de suflant ă;
] [bar pS – presiunea de supraalimentare;
] [ ], [1 1K T bar p – presiunea, temperatura de aspira ție a aerului în suflant ă;
TTet tirTT
kk
ppT R L ln1ln 1
30 0 (3.43)
] [3bar p – presiunea de evacuarea gazelor din turbin ă;
] [K TTe – temperatura de evacuarea gazelor din turbin ă;
] [ ], [bar p K Tt t – temperatura, presiunea din amontele turbinei;
eir – pierderea cauzat ă de ireversibilitatea procesului de evacuare a gazelor din motor;
re
irTT
kkT R L
eln110 0 (3.44)
] [K Te – temperatura gazelor de evacuare liber ă și forțată înainte de deschiderea supapei de
admisie;
] [K Tr – temperatura gazelor reziduale din cilindru;
ebTir – pierderea datorit ă ireversibilităț ii transferului de c ăldură la diferen ță finită variabil ă
de temperatur ă în rǎcitor:
te
btirTT
kkLTT
kkL T R
ebTln11 ln110 0 0 (3.45)
] [K Tb – temperatura gazului la sfâr șitul procesului de destindere;
14Caracteristicile navei petrolier la care am pa rticipat în perioada de probe în iulie 2007
În timpul mar șului au fost realizate numeroase opera țiuni de reglare, m ăsurători și teste.
A fost reglat motorul, m ăsurată puterea lui și vibrațiile; au fost executate probe de
anduranță și nautice, a fost urm ărită func ționarea tuturor instala țiilor.
Petrolierul este echipat cu o singur ă elice, propulsia navei fiind asigurat ă de un motor
Diesel MAN B&W (6S 50 MC-C) cu 6 c ilindri, puterea motorului 9480[kW], tura ția
motorului 127[rot/min]; viteza navei 15.38[Nd], deadweight-ul în apa de mare este de 37000
tdw. Nava este dotat ă cu trei Diesel generatoare ( 651.101, 651.102, 651.103) fiecare având
câte șase cilindri în linie (Model 23/30H MAN B&W HOLEBY), puterea 960 kW, tura ția
900(rot/min).
Constructorul execut ă o cursă de probă la plin ă încarcătură, nava fiind balastat ă cu apă
de mare, la pescajul de 10,50 [m].
Echipajul navei este constituit din 31 persoane.
–
Caracteristicile navei:
Lungimea de construc ție a navei 179,96[m],
Lățime 32,20[m],
Înălțime 16,50[m],
– Motorul are urm ătoarele caracteristici principale [37]
-puterea efectiva P e=9480[kW];
-turatia n=127[rot/min];
-numărul de cilindri i= 6;
-alejazul cilindrul ui D =500 [mm]
-cursa pistonului S = 2[m];
pe=19,018[bar], sec]; / [ 46 . 8 vmpm
– Cilindreea unitar ă a motorului: SDVs 42= 0,393[m3];
– Volumul total: 428 , 01 SV V t
[m3];
– Volumul camerei de ardere: 036 , 01SmVV [m3];
Figura 3.1. Motorul care echipeaz ă nava
15
În tabelul 3.1. sunt prezentate rezultatele ob ținute pentru pierderile cauzate de
ireversibilitatea proceselor de lucru ale motorului care echipeaz ă nava.
Tabel 3.1. Pierderile cauzate de ireversibilitatea proceselor de lucru ale motorului care echipeaz ă petrolierul
Nr.
Crt
Denumirea parametrilor No tație U.M. Formula de calcul Rezultate
arir [MJ/kg cb] k
kT R L ln1110 0 7,67 1.
Pierderile cauzate de
ireversibilitatea proceselor
de ardere
arir [%] 100
iir
Har
18,0562
Rq [MJ/kg cb]
20 2 0 ln1 TTT T TkkR LS
S
aa
0,206 2.
Pierderea datorit ǎ
ireversibilit ǎții transferului
de cǎldurǎ între aer și
mediul ambiant în r ăcitorul
TS
Rq [%] 100
iq
HR
0,485
Tqe [MJ/kg cb]
0 00 0 ln 11) 1 (TT
TT
kkT R LT T e e
8,598 3.
Pierderile cauzate de
ireversibilitatea proceselor
de evacuare din turbin ǎ
Tqe [%] 100
iqe
HT
20,23
Sir [MJ/kg cb] ) ln ln1(
1 00 0pp
TT
kkT R Ls S
aa 0,79 4.
Pierderile cauzate de ireversibilitatea proceselor
de comprimare a aerului în
suflantǎ
Sir [%] 100
iir
HS
1,855
Tir [MJ/kg cb]
Tet t
TT
kk
ppT R L ln1ln 1
30 0 0,254 5.
Pierderile cauzate de
ireversibilitatea proceselor
de destindere a aerului în
turbinǎ Tir [%] 100
iir
HT
0,598
Vm sV) 1 ( sV V[m3]
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
10
20
30
40
50
60
70
80
p[bar]
Figura 3.2. Diagrana indicat ă a motorului
90
0
16bair [MJ/kg cb]
20 0 ln1 TT
kkT R La
aa 0,542 6.
Pierderile cauzate de
ireversibilitatea proceselor de admisie-baleiaj
bair [%] 100
iir
Hba
1,275
eir [MJ/kg cb]
re
TT
kkT R L ln110 0 1,290 7.
Pierderile cauzate de ireversibilitatea procesului
de evacuare a gazelor din
motor
eir [%] 100
iir
He
3,036
ebTir
[MJ/kg cb]
te
bt
TT
kkLTT
kkL T R ln11 ln110 0 0 0,155 8.
Pierderea datorit ǎ
ireversibilit ǎții transferului
de căldură la diferen țǎ
finită variabilǎ de
temperaturǎ între gazele
evacuate din motor și aerul
de baleiaj ebTir
[%] 100
iir
HebT
0,365
Sla [MJ/kg cb]
10 011ln T R L 0,024 9.
Pierderile cauzate de
ireversibilitatea lamin ǎrii
agentului la aspira ția
aerului în suflant ǎ Sla [%] 100
ila
HS
0,058
Rl [MJ/kg cb]
20 011ln
T R L 0,049 10.
Pierderile cauzate de
ireversibilitatea lamin ării
agentului la aspira ția
aerului în r ăcitor
Rl [%] 100
il
HR
0,116
Mla [MJ/kg cb]
aT R L 11ln0 0 0,049 11.
Pierderile cauzate de ireversibilitatea lamin ǎrii
agentului la admisia aerului în motor
Mla [%] 100
il
HMa
0,116
Mle [MJ/kg cb]
eT R L 11ln 10 0 0,129 12.
Pierderile cauzate de
ireversibilitatea lamin ării
agentului la evacuarea
gazelor din motor Mle [%] 100
il
HMe
0,304
Tle [MJ/kg cb]
30 011ln 1 T R L 0,025 13. Pierderile cauzate de
ireversibilitatea lamin ǎrii
agentului la evacuarea
gazelor din turbin ǎ Tle [%] 100
il
HTe
0,060
– Randamentul exergetic al motorului:
13
11
jj t = 0,509; t =50,9 %. (3.46)
– Randamentul exergetic al arderii:
0,8194 1 ar ar ir E ; arE= 81,84 % (3.47)
– Randamentul exergetic al ciclului:
arclEt
E0,6522; clE=61,86 %; (3.48)
– Căldura cedată de gazele evacuate din turbina mediului ambiant este dat ă de:
9 , 19 11) 1 (
00 0
TT
kkT R L qT
Te
e [MJ/kg comb]; (3.49)
17
100
ie
eHq
qT
T= 46,91 %; (3.50)
– Caldura cedată de aer în r ăcitorul suflantei este dat ă de:
916 , 012 0 T TkkR L qS
aaR [MJ/kg comb]; (3.51)
100
iR
RHqq = 2,155 % (3.52)
100
ie
eHq
qT
T= 46,91 %; (3.53)
– Valoarea c ăldurii cedate mediul ui ambiant este:
R e oq q qT= 49,067 % (3.54)
În figura 3.3. este prezentat bilan țul exergetic al ciclului motorului cu ardere intern ă
care echipeaz ă nava.
arir
eTq
eir
ebT
bair
sir Tir
l
t =50,9 % (100%)
Figura 3.3. Bilanț ul exergetic al ciclului motorului cu ardere intern ǎ
18Capitolul 4
INTERAC ȚIUNEA DINTRE NAV Ă ȘI INSTALA ȚIA DE PROPULSIE
Funcționarea real ă a elicei în pupa navei are loc în curent neuniform, perturbat de corp.
În zona dârei de vârtejuri din pupa navei se formeaz ă un contracurent, care se
deplasează în sensul de mi șcare a navei și care poartă numele de siaj.
La deplasarea navei în me diul fluid elicea aspiră apa din fa ța sa, mărind viteza
curentului și determinând o sc ădere a presiunii în fa ța discului elicei [27]. Apare o for ță
suplimentar ă de presiune, orientat ă în sens contrar mi șcării navei, care conduce la cre șterea
rezistenței la înaintare.
În fazele preliminare de proiectare literatura de specialitate recomand ă o serie de
formule aproximative și diagrame pentru estimarea coeficien ților de siaj și sucțiune [76].
4.1. Estimarea rezisten ței la înaintare a navei petrolier
Rezistența la înaintare este una dintre cele mai importante calit ăți de naviga ție, de care
depinde puterea instala ției de propulsie.
Asupra unei nave care se deplaseaz ă cu viteza constant ă, v, acț ionează rezultanta
forțelor hidro-aerodinamice, Rt.
Forțele hidro-aerodinamice se datoresc presiunilor și tensiunilor tangen țiale care
acționează pe suprafe țele imerse și emerse ale corpului aflat în mi șcare și sunt influen țate de o
serie de factori: formele corpul ui, valoarea vitezei navei, direc ția curgerii fa ță de planul
diametral, zona de depl asare a navei (la suprafa ța apei, sau în imersiune, în canale înguste, sau
la adâncimi limitate), prezen ța vântului, valurilor, sau a curen ților marini, acoperirea carenei
cu alge ș i scoici, modificarea asietei și a pescajului.
Pentru studiul instala ției de propulsie, când se analizeaz ă mai multe variante de
dimensiuni principale și coeficien ți de form ă, apare necesitatea existen ței unei metode de
estimare a puterii de propulsie necesar ă.
În continuare se va prezenta metoda stabilit ă de J.Holtrop și G.GJ.Mennen pentru
determinarea rezisten ței la înaintare a navei [12].
Avantajul acestei metode const ă în aceea c ă se poate programa u șor în vederea realiz ării
unui program de optimizare.
Rezistența la înaintare a unei nave în ap ă a fost subdivizat ă în următoarele com ponente:
A TR B W APP F t R R R R R k R R ) 1 (1 [N] (4.16)
în care:
FR – este rezisten ța de frecare;
11k – factorul de form ă care face leg ătura între rezisten ța de vâscozitate a corpului în
corelare cu rezisten ța de frecare FR;
APPR – rezisten ța apendincilor;
WR – rezisten ța de val;
BR – rezisten ța de presiune adi țională a bulbului în apropierea suprafe ței apei;
TRR – rezisten ța de presiune adi țională a pupei tăiate;
AR – rezisten ța de corelare model nav ă (corecția de rugozitate).
4.1.1. Estimarea factorilor de propulsie
Caracteristicile navei petrolier pe care s-au f ăcut unele determin ări, sunt prezentate în
tabelul 4.1.
19
Tabel 4.1. Datele Navei
Denumirea U.M. Valoare
Lmax – lungimea navei [m] 179,960
LWL – lungimea la linia de plutire [m] 178,880
LPP – lungimea între perpendiculare [m] 172
B – lăț imea maxim ă [m] 32,2
Dconstrucție – înălțimea de construc ție [m] 16,5
Tj – pescajul [m] 10,5
– deplasamentul în apa de mare [t] 50262,4
∇ – volumul carenei [m3] 48744,0
DW – deadweight-ul [t] 37000
nr. Echipaj membri 31
Rezistența la înaintare a navei petrolier, considerat ă în analiz ă este calculată pentru
regimul de vitez ă v= 15,38 [Nd] și turația de n= 127 [rot/min].
Observație: Rezultatele obț inute din calcul sunt foarte apropiate de rezultatele probelor de bazin (tabelul 4.6).
Rezistența totală la înaintare R t[kN]
Tabel 4.6. Rezisten ța la înaintare a navei
Nr.
crt. Viteza
[Nd] tR
(balast)
[kN] tR
(plină încărcare)
[kN]
1. 11,00 253,260 326,150
2. 12,00 310,990 390,400
3. 13,00 380,850 463,870
4. 13,57 430,000 504,186
5. 14,00 466,380 541,370
6. 14,87 560,000 619.075
7. 15,00 573,420 636,780
8. 15,38 637,000 677,525
9. 16,00 696,440 753,360
Figura 4.1. Rezisten ța la înaintare
(din testele de bazin efectuate )2003004005006007008009001000
10 12 14 16 18
V [N d]Rt plina incarcare
Rt balast
[kN]
Rt balast Rt plina incarcare
20În figura 4.1. este reprezentat ă rezistența la înaintare a navei în func ție de viteza navei
pentru cele dou ă situaț ii de naviga ție
4.1.2. Verificarea elicei la cavita ție
Apariția cavitației intense pe elicea naval ă poate conduce la sc ăderea performan țelor, la
eroziune cavita țională, la zgomote și la vibrații [76].
Verificarea la cavita ție în cele dou ă condiții de naviga ție (balast și plină încă rcătură)
este prezentată în continuare (figura 4.2 și 4.3).
la navigația în balast elicea nu caviteaz ă
-la navigaț ia cu plină încărcătură elicea nu caviteaz ă
Figura 4.3. Foaie de calcul Excel pentru verificarea elicei la cavita ție la naviga ția cu plină încărcătură
Figura 4.2. Foaie de calcul Excel pentru verificarea elicei la cavita ție la naviga ția în balast
21
4.3. Calculul puterii necesar ă pentru ac ționarea elicei
Pentru o instala ție de propulsie cu transmisie direct ă și motor pincipal reversibil [88], se
consideră schema prezentat ă în figura 4.4.
Elementele componente din figura 4.4:
1 – motor de propulsie;
2 – linie de arbori;
3 – elice cu pas fix.
Puterea de remorcare a navei:
vtR P rem [kW] (4.85)
– tR [kN] – rezisten ța totală la înaintare a navei;
– v [m/s] – viteza de deplasare a navei.
Expresia randamentului de propulsie este:
elremprPP (4.86)
– elP – este puterea necesară pentru ac ționarea elicei:
30nM M Pel el el [kW] (4.87)
– elM [kNm] – momentul efectiv de rotire a elicei;
– n [rot/min] – tura ția elicei.
În cazul instala țiilor de propulsie cu transmisie direct ă, motorul de propulsie este cuplat
direct cu linia de arbori și deci, raportul de transmisie i tr =1 și în consecin ță, nel = n mot= n
(figura 4.4)[88].
30Mv
elt
nR
pr
(4.88)
– T – împingerea total ă a elicei; 1 Pm
2 Pel
Prem
3
Figura 4.4. Schema de calcul a puterii motorului la o instala ție de propulsie cu transmisie
directǎ cu motor de propulsie reversibil și elice cu pas fix [88]
22- vv v
vvAw – coeficientul de siaj; Av – viteza apei în discul elicei;
0
elA
0MvT
(4.90)
– 0 – randamentul elicei în apa liber ă; t – coeficientul de suc țiune;
Hwt
11
(4.91)
– Puterea necesar ă pentru ac ționarea elicei va fi:
R HT
prrem
elR PP
0v
(4.92)
– Puterea motorului la flan șa de cuplare cu linia de arbori va fi:
la R HT
la prrem
laelmR P PP
0v [kW]
(4.93)
– la – reprezintă randamentul liniei de arbori și cuantific ă pierderile prin frecare care au
loc în lagărele liniei de arbori (lag ărele intermediare și lagarele arborelui portelice) [12,76].
4.4. Concluzii
Rezistența la înaintare a navei este una dintre cele mai importante calit ăți de naviga ție
de care depinde puterea instalaț iei de propulsie. Rezisten ța la înaintare a fost determinat ă prin
metoda Holtrop ș i Menen, care se poate programa u șor în vederea optimiz ării formelor navei
considerând cele șase componente : frecare, apen dici, valul, bulbul, pupa și adițională.
Au fost estima ți factorii de propulsi e iar rezultatele obț inute prin calcul pentru nou ă
viteze au fost foarte apropiate de r ezultatele probelor de bazin (tabelul 4.6 și figura 4.1).
În completare a fost verificat ă elicea la cavita ție pentru regimurile de mar ș considerat ă
(diferă viteza , navă încărcată și balast).
Având rezisten ța la înaintare s-a determinat puterea necesar ă la flanșa motorului,
considerând randamentele de propul sie, elicei, liniei de arbori, ținând cont că unele
randamente depind de viteza navei. Rezisten ța la înaintare, randamentul elicei și puterea
motorului au fost reprezentate grafic în func ție de viteză și de încă rcătură.
23Figura 4.6. prezint ă dependen ța puterii de remorcare, puterea necesar ă pentru ac ționarea
elicei, puterea motorului de propulsie și rezisten ța la înaintare față de viteza navei (plin ă
încărcătură).
Figura 4.8. prezint ă puterea de remorcare a navei, puterea necesar ă pentru ac ționarea
elicei și puterea motorului (nav ă balastată).
Figura 4.6. Dependen ța puterii de remorcare, puterea necesar ă pentru
acționarea elicei, puterea motorului de propulsie și rezisten ța la
înaintare în func ție de viteza navei (plin ă încărcătură) 100030005000700090001100013000
10 11 12 13 14 15 16 17
v [Nd]Pmotor
Pel
Prem
[kW]
200300400500600700800Rt [kN]
Rt [kN] Prem [kW] Pel [kW] P motor [kW]
Figura 4.8. Puterea de remorcare a navei, puterea necesară pentru ac ționarea elicei
și puterea motorului (nav ă balastată) 500.0001500.0002500.0003500.0004500.0005500.0006500.0007500.0008500.0009500.00010500.00011500.000
10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
v [Nd]Pmotor
Pel
Prem
[kW]
100.000150.000200.000250.000300.000350.000400.000450.000500.000550.000600.000650.000700.000750.000Rt [kN]
Pmotor balast Pel [kW] Prem [kW] Pezistenta la inainatare
24Capitolul 5
OPTIMIZAREA TERMOECONOMIC Ă A INSTALA ȚIILOR
ENERGETICE CU MOTOAR E CU ARDERE INTERN Ă
Optimizarea termoeconomic ă a instala țiilor energetice cu moto are cu ardere intern ă
constă în găsirea solu țiilor optime sau optimale ale proceselor termomecanice din instala ția
energetică cu motoare cu ardere intern ă prin maximizarea sau minimizarea unor func ții
obiectiv, unor criterii de optimizare, eventual cu admiterea unor compromisuri acceptate tot
pe criterii economice.
Optimizarea proceselor termomecanice din instala țiile energetice cu motoare cu ardere
internă se realizeaz ă cu metode matematice specifice.
Problemele de optimizare economic ă ale proceselor termodinamice din instala ția
energetică cu motoare cu ardere intern ă conduc, în general, la optim izarea sistemelor generate
de sisteme de ecua ții diferen țiale ordinare, ce constituie obiectivul controlului optimal și al
programării dinamice [98].
Optimizarea termoeconomic ă se ocupă cu minimizarea costurilor, incluzând și costurile
implicate de ineficien ța termodinamic ă.
Criteriile de optimizare stau la baza formul ării problemei de optimizare [17].
Criteriile de optimizare pot fi economice (investi ția totală de capital, costurile nivelizate
anuale totale, profitul net niveli zat anual, recuperarea investi ției), tehnologice (eficien ța
termodinamic ă, timpul de producere, rata produc ției, fiabilitatea, greutatea total ă, etc) ș i de
mediu (natura, cantitatea și vitezele de emitere a poluan ților).
Criteriile de optimizare se pun în competi ție pentru că po ate fi realizat ă optimizarea
completă , cu respectarea optimului tuturor criteriilor de optimizare.
Se acceptă un criteriu de optimizare primar, care m ăsoară performan ța – costul nivelizat
total anual al produselor sist emului, iar celelalte criterii sunt tratate drept restric țiile problemei
sau parametri (returnarea investi ției, fiabilitatea, performan țe de mediu, etc).
Modelul matematic al optimiz ării reprezint ă formularea optimiză rii și constă din:
funcții obiectiv, care vor fi ma ximizate sau minimizate;
restricții de tip egalitate;
restricții de tip inegalitate.
Funcția obiectiv depinde de variabil ele independente sau dependente.
5.1. Analiza termoeconomic ă a proceselor din instala ția energetic ă cu motoare cu
ardere intern ă
Pentru a formula corect problemele optimiz ării termoeconomice a instala țiilor
energetice cu motoare cu ardere intern ă trebuie făcută o analiză economic ă a acestora.
Pentru realizarea cu succes a proiectului unei instala ții termice se cer s ă se estimeze
costurile majore implicate (ex: inves țiile totale de capital, costurile combustibilului (ale
fluidelor de lucru), cheltuielile de exploatare, de reparare ș i costurile produselor finale)
considerând diverse presupuneri și predicții referitoare la dome niile economic, tehnologic,
legislativ și folosind tehnicile di n ingineria economic ă.
Trebuiesc conturate deci considera țiile economice pentru:
estimarea costurilor de investi ții capitale;
calcularea costurilor principale de producț ie prin evaluarea realist ă a influen ței, a
creșterii costurilor, a stabilirii costurilor, a costurilor de depreciere a produselor, a
costurilor pentru achitarea taxelor și finanțarea uzinei.
Realizarea proiectului este determinat ă în cea mai mare parte de costul produselor
finite.
25Prețul de piață al produsului este da t, în general, nu numai de costul de produc ție ci și
de alți factori precum: profitul dorit, cerin ța pieții, oferta, competi ția, poluarea, dispozi țiile
legale, și subvențiile în domeniu.
În proiectarea sistemelor termice suntem interesa ți în primul rând de costurile de
producție iar de folosirea pre țurilor de pia ță este interesat ă compania pentru produsele
societății.
Estimarea bun ă a costului este un factor cheie în succesul realiz ării proiectului
planificat. Estim ările de cost trebuie sa fie f ăcute în timpul tuturor stadiilor proiectului pentru
a obține o bază în vederea lu ării deciziilor în fiecare stadiu.
Estimarea costului se face pe baza unei sc heme a procesului tehnologic (fluxului
tehnologic), în care s ă se prevad ă fluxurile, st ările termodinamice, cantit ățile și condițiile
cerute materialelor, precum și necesarul de echipament și operațiile unitare specifice [82].
În contrast cu costurile combustibilului (fluidelor folosite) și a cheltuielilor de
exploatare și reparații, care sunt continue și au caracter repe titiv, investi ția totală de capital se
realizează o singură dată.
Capitalu
l necesar pentru achizitionarea teritoriului, construc țiilor necesare, alimentarea
cu necsit ăți, achiziționarea și instalația mașinilor și echipamentelor pentru realizarea
instalației energetice cu motoare cu ardere intern ă formează investițiile fixe de capital.
Investiția fixă de capital se refer ă la costurile totale care se realizeaz ă într-un timp foarte scurt.
Investiția totală de capital este suma dintre investi ția fixă de capital și de alte cheltuieli.
Analiza termoeconomic ă a instala țiilor energetice cu motoare cu ardere intern ă constă
în combinarea analizei termodinami ce (exergetice) cu analiza economic ă, pe baza costurilor
care intervin în proiectarea, fabricarea și exploatarea acestora.
În cazul când analiza termodinamic ă se referă la o analiz ă exergetic ă, atunci combinarea
celor doua metode de analiz ă conduce la analiza exergoeconomic ă.
Analiza termoeconomic ă sau exergoeconomic ă a unui produs, în anumite condi ții,
permite s ă se stabileasc ă metodele de îmbun ătățire a intregii activit ăți necesare producerii și
exploatării instalației en ergetice cu motoare cu ardere intern ă.
Obiectivele analizei termoeconomice sunt:
calculul separat al costurilo r pentru un produs realizat de societatea comercial ă;
înțelegerea procesului de formare a costurilor în societate comercial ă;
optimizarea variabilelor sp ecifice pentru un produs;
optimizarea variabilelor specifice pent ru întreaga societate comercial ă (companie).
Pentru o instala ție energetică cu motoare cu ardere intern ă, produsă de că tre o
companie, se poate stabili pre țul de produc ție, avându-se în vedere studiul procesului de
producție, cu evaluarea tehnologiilor adopt ate plecând de la proiectare pân ă la obținerea
produsului final.
În exploatarea instala ției energetice cu motoare cu ardere intern ă se realizeaz ă schema
fluxurilor costurilor, pe baza costurilor unit ății de exergie pentru subsistemele acesteia și
întreaga instala ție. Se au în vedere particularit ățile constructive și funcționale ale instala ției
energetice cu motoare cu ardere intern ă.
În general pentru o instala ție energetic ă cu motoare cu ardere intern ă distingem
subsistemele:
motorul cu ardere intern ă;
consumatorul (consumatorii);
mecanismele și instalațiile auxiliare ale instala ției energetice cu motoare cu ardere
internă.
La instala țiile energetice cu motoare cu ardere intern ă, cu diverse destina ții trebuie
avute în vedere subsistemele specifice din componen ța acestora.
26Capitolul 6
OPTIMIZAREA REGIMURILO R DE EXPLOATARE ALE
INSTALA ȚIILOR DE PROPULSIE NAVALE
Optimizarea sistemului de exploatare are obiective economice și de siguran ță, în raport
cu care se determin ă numărul și tipul navelor aferent societ ății de exploatare, capacitatea de
transport, viteza prescris ă, dotările acestora, parametrii care rezult ă din analiza func ției
obiectivă după un criteriu economic (optimi zarea profitului), cu restri țiile impuse de normele
de siguran ță a exploat ării.
Optimizarea navei ca subsistem al sistemului de exploatare urm ărește determinarea
parametrilor de exploatare (forme, pute re, consum de combustibil) în condi țiile în care func ția
obiectiv stabilită pentru navă atinge valorile extreme corespunz ătoare pentru parametrii
stabiliți prin optimizarea sistemului de exploatare în care se încadrează nava.
Considerând nava definită ca subsistem al sistemului de exploatare, prin caracteristicile
principale (capacitate, vitez ă, autonomie, etc), se pune probl ema stabilirii pa rametrilor de
formă, energetici și funcționali care determin ă condițiile optime de operare pentru nava dat ă.
Parametrii energetici și funcționali rezult ă din analiza regimurilor de naviga ție considerate
reprezentative pentru expoatarea navei în condi țiile impuse de sistemul de transport
considerat.
Optimizarea elicei are o importan ță m a r e î n î m b u n ătățirea performan țelor navei,
deoarece mare parte din energia stocat ă la bord, sub form ă de combustibil, se consum ă pentru
propulsie.
Optimizarea func ționării elicei se face în doua situaț ii:
– în cazul instala ției de propulsie cu elice cu pas fix, când singurul parametru ajustabil
este turația;
– în cazul elicei cu pas re glabil când optimizarea func ționării elicei poate fi realizat ă
prin ajustarea simultan ă a doi parametri func ționali: tura ția și pasul [29].
Cazul elicei cu pas fix ( EPF)
Elicea cu pas fix permite modificarea performan țelor de propulsie prin ajustarea unui
singur parametru func țional: tura ția elicei. Domeniul de modificare a tura ției pentru
maximizarea randamentului elicei este limitat, pe de o parte datorit ă vitezei de mar ș, impusă
din condi ția de optim a sistemului de transport naval, pe de alt ă parte de motor, care are
domeniul tura țiilor admise pentru func ționarea fără restricț ii, riguros controlat ș i definit de
fabricantul motorului. Optimizarea regimului func țional al elicei cu pas fix se va face în faza
de proiectare prin adoptarea “eli cei optime” cu parametrii stabili ți numai la regimul considerat
reprezentativ, ace știa ieșind din domeniul optim dac ă regimul de exploatare se modific ă.
Optimizarea elicei în faza de pr oiectare se poate face pe dou ă căi: utilizând modele
analitice de priectare sau prin fo losirea diagramelor experimentale.
În primul caz se utilizeaz ă programul de proiectare a el icei care permite definirea
completă a geometriei elicei pentru anum ite date de intrare: împingerea și condiț iile
cinematice în care func ționează elicea. Programul se introduce înt r-o procedur ă de optimizare
care urmărește obținerea randamentului maxim a elicei impunându-se: împingerea, viteza ș i
diametrul, și modificându-se tura ția, până când se atinge valoarea maxim ă a randamentului.
Se obț ine astfel “tura ția o ptimă” pentru condiț iile date, cu care se alege motorul.
Cazul elicei cu pas reglabil (EPR)
Modificarea pasulu i în timpul func ționării oferă posibilitatea adapt ării regimului
funcțional al motorului la condi țiile de naviga ție și la caracteristica carenei, prin modificarea a
doi parametri: tura ția și pasul, ceea ce face posibil ă atingerea oric ărui punct din domeniul
admis de funcț ionare a motorului, putându-se ob ține regimuri optime, după criteriul
randamentului maxim, pentru si stemul propulsor-motor care formeaz ă instalaț ia de propulsie.
27Problema optimiz ării sistemului de propulsie implică două obiective: primul se refer ă la
adoptarea unui propulsor în care conversia energetic ă să se facă cu randament maxim, ceea ce
necesită alegerea elicei cu pas reglabil optim pent ru regimul reprezenta tiv de exploatare a
navei. Al doilea obiectiv const ă în adaptarea parametrilor ajustabili ai elicei cu pas reglabil
astfel ca regimul optim la sistemului s ă fie menținut în orice condiț ii de exploatare.
Primul obiectiv poate fi atins considerând elic ea cu pas reglabil ca orice elice cu pas fix
funcționând în condi ții date de regimul reprezentativ de exploatare, pentru care se determin ă,
după metodele prezentate la optimizarea elicelor cu pas fix, diametrul optim D opt când se
impune tura ția la liniile de arbori cu antrenare direct ă, sau tura ția optimă nopt, la liniile de
arbori cu reductor, când este dat diametrul, iar pasul care rezult ă din diagrame define ște
raportul de pas constructiv opt
kopt
kD P) / ( , cu care se execut ă elicea cu pas reglabil [29].
Pentru realizarea celui de-al doilea obiectiv este necesar ă stabilirea legilor de comand ă a
parametrilor func ționali ajustabili ai elicei cu pas reglabil pentru a atinge regimul optim de
funcționare pentru ansamblul motor-propul sor. În acest sens este necesar ă stabilirea
domeniului optim de func ționare pentru sistemul nav ă-elice-motor, dup ă un criteriu stabilit
printr-o funcț ie obiectiv impus ă. Amplasarea punctului de func ționare al instala ției de
propulsie în domeniul optim, pentru o anumită structură a sistemului și pentru un regim
definit de exploatare a navei, implic ă modificarea parametrilor ajustabili care sunt: tura ția
elicei, pasul definit pr in raportul de pas ( D P/ ) și cantitatea de combustibil injectat ă pe
ciclu (c c), concretizat ă prin parametrul “u”( umplerea) propor țional cu c c, deci un cuplu motor
Mm, în așa fel încât s ă se realizeze condi ția de optim concretizat ă prin atingerea extremului
funcției obiectiv impuse.
6.1. Optimizarea regimurilor de exploatare ale instala țiilor de propulsie navale pe baza
consumului minim de combustibil
Instalațiile de propulsie navale actuale, în cea mai mare parte, au în componen ță lor
motoare cu aprindere prin comprimare. Regi murile de exploatare ale acestor instala ții
energetice sunt, de regul ă, cvasista ționare, fiind date de caract eristicile mecanice statice de
funcționare ale motorului de propulsie, transmis iei de putere, consumatorului de putere și de
pozițiile organelor de comand ă ale acestora.
Se pune problema optimiz ării regimurilor de exploatare ale instala ției de propulsie
navală pe baza consumului specific efectiv minim de combustibil, prin stabilirea poziț iilor
optime ale organelor de comand ă, controlate manual sau de un calculator de proces de la
bordul navei [88].
Caracteristicile mecanice principale de func ționare ale transmisiei de putere
Aceste caracteristici la regimuri termice optime sunt date de dependen țele:
ηtr = η tr (n, i tr, Pe) (6.17)
– ηtr – randamentul total al transmisiei de putere;
– itr = n/n el – raportul de transmisie al transmisiei de putere;
– nel, [rot/min] – tura ția arborelui de ie șire al transmisiei de putere (tura ția elicei).
Caracteristicele mecanice de func ționare ale propulsorului (elicei) în ap ă liberă , sunt
date de dependen țele [88]:
T = ρ nel2D4KT(λp,H/D, A/A d, z) [kN], (6.18)
Mt = ρnsel2D5KQ(λp,H/D, A/A d, z) [kNm], (6.19)
ηel = η el (λp,H/D, A/A d, z), [kN], (6.20)
– vA – viteza de avans [m/s];
28- nel – [rot/s] – tura ția elicei;
– A/A d – raportul de disc al elicei;
– Del [m] – diametrul exterior al elicei;
– ρ [kg/m3] – densitatea apei în care funcț ionează elicea;
– H/D – pasul relativ al elicei;
– z – numărul de pale ale elicei;
– T, [kN] – for ța de împingere a elicei care func ționează în apă liberă;
– Mt [kNm] – cuplul consumat de elice, care func ționează în apă liberă;
– TK – coeficientul de împingere a elicei care func ționează în apă liberă;
– QK – coeficientul momentului de torsiune a elicei care func ționează în apă liberă .
Caracteristica rezisten ței la înaintare a navei este dat ă de relația:
R = (ξf + ξ w + ξ v + ξ ap + ξaer)2103 2 v [kN] (6.21)
– ξf = ξ f(Re) – coeficientul rezisten ței de frecare;
– L veR – numărul Raynolds;
– ν [m2/s] – coeficientul de vâscozitate cinematic ă al apei în care se deplaseaz ă nava;
– ξw = ξ w(Fr, L/B, B/d, c B, Hapa/d) – coeficientul rezisten ței de val;
–
L gFr
v – numărul Froude;
– ξv – coeficientul rezisten ței de form ă;
– ξap – coeficientul rezisten ței apendicilor navei;
– ξaer = ξ aer(Tv, θv) – coeficientul rezisten ței aerului;
– v [m/s] – viteza de înaintare a navei;
– L, B, D constr, Tj, [m] – lungimea, l ățimea, înălțimea de construc ție și pescajul navei;
– Ω [m2] – aria suprafe ței carenei navei proiectat ă în secțiunea maestr ă;
– cB – coeficientul de fine țe bloc al navei;
– Hapa, [m] – adâncimea senalului navigabil;
– Tv [m/s] – viteza vântului;
– θv – unghiul dintre direc ția de înaintare a navei și direcția vântului.
Interacț iunea dintre elice și corpul navei la func ționarea instala țiilor de propulsie se
evaluează prin mărimea adimensional ă:
w 1t 1
corp (6.22)
–
DHJ tTT T
TTte, – coeficientul de suc țiune;
–
DHJ wvv v
vvwa, – coeficientul de siaj;
– Te [kN] – împingerea efectiv ă realizată de elice;
În cazul exploat ării instala ției de propulsie naval ă. cu motor cu aprindere prin
comprimare date, variabilele independente ale problemei de optimizare a consumului specific
efectiv minim de combustibil c e sunt: v, d, dHapa, Tv, v, carma (carma – unghiul de bandare
a cârmei instala ției de guvernare a navei).
29Cunoscând
, , T , dH
d, v,carma v vapa R R determinat ă după date oferite de
bazinele de încercă ri a carenelor sau din calcule, pentru domeniile de varia ție a variabilelor
independente, se poate ob ține, prin dezvoltare în func ții independente polinomiale și aplicarea
metodei abaterii p ătratice minime, expresia analitic ă aproximativ ă optimă a dependen ței.
Metoda de optimizare
, , T , dH d, v, cos cos , , 1carma v vapa 4 2
1 R D nDHJ kDHJ tel (6.25)
– – unghiul de înclinare a liniei de ar bori în raport cu planul orizontal;
– – unghiul de înclinare a liniei de arbori în raport cu planul diametral al navei;
i , , i , , Tv, , DH,dH d, v, , mot la tr carma vapa e k e ec y n c c (6.31)
Pentru naviga ția în condi ții date, dependen ța (6.31) devine:
n c ce e , DH v, (6.33)
care se optimizeaz ă, în sensul g ăsirii valorilor optime
optimoptimoptim
n nDH
DHv v
(6.34)
mine ec c (6.35)
Pentru aceasta se va rezolva sistemul de ecuaț ii diferențiale:
000v
ncDHcc
eee
(6.36)
Prin rezolvarea sistemului de ecua ții diferențiale rezult ă noptim,
optimDH
, (n) optim, voptim.
Modelul fizico-matematic al problemei de optimizare a regimurilor de exploatare a
instalației de propulsie naval ă cu motor cu aprindere prin comprimare și algoritmele
corespunz ătoare pot fi implementate pe un calculator de proces, care supravegheaz ă
exploatarea instala țiilor și determin ă regimul optim considerând restric țiile de naviga ție.
Pentru instalaț ia energetic ă de propulsie cu moto are cu ardere intern ă folosite pe
mijloacele de transport apare ra ționala alegerea costurilor specif ice în exploatare, în perioada
de viață a acestora. Pentru instala ția de propulsie naval ă dotată cu motoare cu ardere intern ă,
de o structur ă dată, drept variabile inde pendente se consider ă cele care dau regimuri de
exploatare ale acesteia, la rândul lor date de caracteristicile func ționale ale motorului cu
ardere intern ă, caracteristicile transmisiei de puter e, caracteristicile consumatorului.
30
% turația navei % P MP
Figura 6.2. Diagrama de înc ărcare a motorului
(din documenta ția tehnică a navei) 6.1.1. Consumul de combustibil dup ă caracteristica de elice
În figura 6.2. este diagrama de înc ărcare a motorului, dată în documenta ția tehnică a
navei [37].
În general puterea motorului de propulsie naval ă după caracteristica de elice se poate
scrie ca fiind dat ă de relația general ă:
3n c PMP (6.37)
În figura 6.3. este puterea motorului la arborele intermediar unde au fost fă cute
măsurătorile (P
B) și turația navei (pentru plin ă încă rcare și balast) în funcț ie de viteza navei.
Distribuția de presiuni este neuniform ă, atât de-a lungul coardei profilului, cât și de-a
lungul razei elicei, fa pt ce conduce la apari ția variațiilor mari de presiune, în special în zona
vârfului palelor.
31Putere -viteza
020004000600080001000012000
11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16
Viteza navei V [Nd]Puterea la flansa de cuplare Pm [kW]
0102030405060708090100110120130140150
Turatia [rpm]
Pm balast Pm incarcatura n- incarcatura n- balast
Figura 6.3. Puterea la arborele intermediar unde s-au f ăcut măsurătorile
(din probele efectuate pe nav ă în marș) Puterea la arborele intermediar [kW]
În tabelul 6.1. este prezentată puterea motorului (P
MP,m), pentru regimurile de
funcționare analizate (nava înc ărcată) conform diagramei de înc ărcare a motorului furnizat ă
de firma produc ătoare [37].
Tabel 6.1. Puterea motorului principal (plin ă încărcare)
Nr.crt. nm
[rot/min] vm
[Nd] PMP,m
[kW]
1. 84,80 11,00 3105
2. 94,38 12,00 4019
3. 103,96 13,00 5150
4. 109,42 13,57 6029
5. 113,54 14,00 6684
6. 121,87 14,87 8090
7. 123,12 15,00 8572
8. 127.00 15.38 9480
9. 132.70 16.00 11276
32În tabelul 6.2. este puterea motorului (P MP,b), pentru regimurile de func ționare analizate
(nava balastat ă).
Tabel 6.2. Puterea motorului principal (nav ă balastată)
Nr.
Crt. nb
[rot/min] vb
[Nd] PMP,b
[kW]
1. 80.86 11.00 2559.399
2. 90.55 12.00 3473.100
3. 100.50 13.00 4660.829
4. 105.50 13.57 5428.743
5. 110.00 14.00 6203.134
6. 118.20 14.87 7713.290
7. 119.50 15.00 8102.370
8. 123.30 15.38 8996.876
9. 129.50 16.00 10520.574
În figura 6.7. este reprezentat ă puterea motorului de propulsie (plin ă încarcătură și
balast) în func ție de viteza navei.
6.1.2. Consumul specific efectiv de combustibil al motorului
Consumul specific efectiv de combustibil al motorului c
e [kg/kWh] se calculeaz ă cu relația:
eh
ePCc[kg/kWh] (6.38)
– Consumul orar de combustibil C h = C h(n,h); dat în documenta ția tehnică a navei [37].
– h este pozi ția cremalierei pompei de injec țieFigura 6.7. Puterea motorului de propulsie (plin ă încărcătură și balast) 20004000600080001000012000
10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
v [Nd]Pmotor [kW]
Poly. (Pmotor plina incarcare)
Poly. (Pmotor balast)
33Tabel 6.3.Consumul orar de combustibil
Navă balastată Nav ă încărcată
PMPb nb Ch b PMP,m nm Ch m
[kW] [rot/min] [kg] [kW] [rot/min] [kg]
2559,399 80,865 481,000 3105 84,80 589,000
3473,100 90,553 644,500 4019 94,38 753,000
4660,829 100,500 856,000 5150 103,96 955,000
5428,743 105,500 989,300 6029 109,42 1107,388
6203,134 110,000 1122,309 6684 113,54 1221,000
7713,290 118,200 1380,403 8090 121,87 1472,000
8102,370 119,500 1420,300 8572 123,12 1528,800
8996,876 123,300 1560,109 9480 126,76 1725,600
10520,574 129,500 1847,850 11276 132,70 2100,000
În tabelul 6.4. – Consumul specific efectiv de combustibil dup ă caracteristica de elice
(plină încărcare), pentru câteva din regimurile de func ționare analizate.
Rezistența la înaintare a navei R= f(Tj), nava inc ărcată are pescajul Tj = 10,5 m.
Tabel 6.4. Consumul specific efectiv de combustibil dup ǎ caracteristica de elice (plin ă încărcare)
Nr.
Crt. nm
[rot/min] vm
[Nd] Rt
[kN] PMP,m
[kW] Ch,m
[kg] m p MP CS , ,
[kg/kWh]
1. 84,80 11,000 326,150 3105 589,000 0,1897167
2. 94,38 12,000 390,400 4019 753,000 0,1873529
3. 103,96 13,000 463,870 5150 955,000 0,1854240
4. 109,42 13,570 504,186 6029 1107,388 0,1836671
5. 113,54 14,000 541,370 6684 1221,000 0,1826765
6. 121,87 14,870 619,075 8090 1472,000 0,1819503
7. 123,12 15,000 636,780 8572 1528,800 0,1783555
8. 127,00 15,380 677,525 9480 1725,600 0,1820312
9. 132,70 16,000 753,360 11276 2100,000 0,1862362
În figura 6.10. este reprezentat consumul specific efectiv de combustibil dup ă
caracteristica de elice (plin ă încă rcare)
Figura 6.10. Consumul specific efectiv de combustibil dup ă
caracteristica de elice (plin ă încărcare) 0.17600.17800.18000.18200.18400.18600.18800.19000.1920
10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
v [Nd]ce[kg/kWh]
0.5900.6000.6100.6200.6300.6400.6500.6600.6700.6800.6900.700raandamentul elicei
Consumul specific efectiv de combustibil randamentul elicei
34Consumul minim de combustibil CS MP,p,m = 0,1783555 [kg/kWh], a fost obț inut pentru
regimul de func ționare cu tura ția: n m =123,12 [rot/min] și viteza: v m = 15 [Nd], nava având
rezistența la înaintare R t = 636,780 [kN].
În tabelul 6.5. – Consumul specific efectiv de combustibil dup ă caracteristica de elice
(navă balastată ). Rezisten ța la înaintare a navei R= f(Tj), nava balast ă are pescajul Tj = 7 m.
Puterea motorului de propulsie, consumul efec tiv de combustibil, au fost calculate în
funcție de viteza navei, tura ția motorului, pescajul navei.
Tabel 6.5. Consumul specific efectiv de combustibil dup ă caracteristica de elice (nav ă balastată)
Nr.
Crt. nb
[rot/min] vb
[Nd] Rt
[kN] PMP,b
[kW] Ch,b
[kg/h] b p MP CS, ,
[kg/kWh]
1. 80,865 11,00 253,260 2559,399 481,000 0,187935
2. 90,553 12,00 310,990 3473,100 644,500 0,185569
3. 100,500 13,00 380,850 4660,829 856,000 0,183658
4. 105,500 13,57 430,000 5428,743 989,300 0,182234
5. 110,000 14,00 466,380 6203,134 1122,309 0,180926
6. 118,200 14,87 560,000 7713,290 1380,403 0,178964
7. 119,500 15,00 573,420 8102,370 1420,300 0,175294
8. 123,300 15,38 637,000 8996,876 1560,109 0,173406
9. 129,500 16,00 696,440 10520,574 1847,850 0,175642
Consumul minim de combustibil c e = 0,173406 [kg/kWh], a fost ob ținut pentru regimul
de funcționare cu tura ția: n b = 123,300 și viteza: v b = 15,38 [Nd], nava având rezisten ța la
înaintare R t = 637,000 [kN].
6.2. Optimizarea regimurilor de exploatare ale instala țiilor de propulsie naval ă pe baza
costului specific mi nim al trasnportului
Beneficiul navei e propor țional cu cantitatea de produse transportate în unitatea de timp,
deci e direct proporț ional cu viteza de depl asare a navei dar în acela și timp cre ște costul
combustibilului consumat pentru trans port. Trebuie avut în vedere condi țiile pieț ei mondiale
care se afl ă într-o continu ă creștere.
Nava trebuie analizat ă din punct de vedere economic pe ntru determinarea regimului de
funcționare al motoarelor de propulsie la care trebuie s ă navigheze petrolierul, astfel încât s ă
transporte o cantitate mare de marf ă cu costuri cât mai mici.
6.2.1. Determinarea num ărului voiaje efectuate de petrolier
Veniturile aduse de nava petrolier, a carei eficien ță o analizez, depind în mod direct de
cantitatea de marf ă transportat ă, de prețul de transport, de distan ța pe care este transportat ă
marfa (durata de voiaj).
Durata unui voiaj
Dacă nava se deplasează cu viteza de serviciu calculez durata unui voiaj cu urm ătoarea
relație:
9 8 7 6 5 4 3 2 1 voiaj ) ( [h] (6.39)
1[h] – este timpul afectat formalit ătilor vamale în portul de origine [91].
2[h] – timpul de înc ărcare în portul de origine (balastare).
Operațiunea de balastare se începe în timpul desc ărcării, de regul ă la câteva ore dup ă
începerea desc ărcării (funcție de rata de desc ărcare), cam atunci cand s-a desc ărcat
aproximativ un sfert pân ă la o treime din marf ă.
35În prima parte se va balasta prin diferen ța de nivel urmând ca atunci cand balastul
începe sa intre din ce în ce mai încet, s ă se pornească pompa (pompele) de balast. Conform
cerintelor actuale, se interzice presarea tancurilor de balast pe timpul cat nava se afla în port.
Operațiunea de presare a tancurilor (opera țiune făcută în scopul eliminarii suprafe țelor
libere precum și în scopul schimbarii unei p ărți din balast sau chiar total) va avea loc imediat
după plecarea din port. Acolo unde legisla ția prevede deja, înainte de sosire se va schimba
întreg balastul cu apa de balast luat ă în apropierea zonei unde se afla portul de înc ărcare (în
scopul evit ării contamin ării apelor locale cu microorganism ele existente în zona în care s-a
luat balastul și care ar putea afecta fauna și flora local ă).
În timpul exploat ării unei nave pot apare diverse situa ții când, ca urmare a ambarc ării
incorecte a m ărfii la bord, a umplerii asimetrice a tancurilor de balast sau ca urmare a
consumului de combustibil din tancurile aflate într-un bord sau altul, nava îș i modifică asieta.
Înclinarea transversal ă și longitudinal ă înră utățește deplasarea navei, func ționarea
instalațiilor, maș inilor și mecanismelor îngreuneaz ă deservirea.
În afara de aceasta, instalaț ia de balast este folosit ă pentru a creea pescajul necesar
navigației fără ma rf ă în condi țiile respect ării stabilit ății, precum și pentru a creea la pupa
navei pescajul necesar func ționării propulsorului în condi ții cât mai bune.
Instalațiile de balast sunt instala ții care regleaz ă asieta transversal ă, asieta longitudinal ă
și pescajul mediu. Instala ția de balast asigur ă deplasarea centrului de greutate al navei în jos,
pentru a o aduce la stabilitatea și asietă dorită prin ambarcarea sau debarcarea balastului
constituit din ap ă de mare. Nava dispune de instalaț ii centralizate de balastare, pentru
corectarea asietei transversale și longitudinale și pentru reglarea stabilit ății transversale.
Timpul afectat formalit ătilor vamale în portul de origine se suprapune cu timpul de
încărcare în portul de origine și dacă este mai mic atunci nu se ia în considerare.
3 – timpul de mar ș spre portul de destina ție:
b3vR [h] (6.41)
– vb [Nd] – viteza de marș a navei pentru cursa de la portul de origine la portul de destina ție.
– R [Mm] = 4600 este distan ța parcursă între extremele rutei;
– vb [Nd] – viteza de serviciu a navei;
4[h] – este timpul afectat formalit ăților vamale în portul de destina ție[130].
5[h]- timpul de desc ărcare în portul de destinatie (debalastare);
2 5
6- timpul de înc ărcare în portul de destina ție;
7[h] – timpul de mar ș spre portul de origine:
v7R [h] (6.43)
8[h] – timpul de desc ărcare în porul de origine;
9[h] – timp manevre port;
Petrolierul execut ǎ cursa Constan ța – Abadan (Iran), nava petrolier pleac ă balastată cu
apa de mare.
– Numărul de ore de funcț ionare a motoarelor principa le pe durata unei curse:
b mv vR R
CMP [h]; (6.46)
– Numărul de ore de funcț ionare a motoarelor auxiliare:
369 8 7 6 5 4 3 2 CMA [h] (6.47)
Deci durata unui voiaj este voiaj [zile]:
24 /9
1i voiaj [zile] (6.48)
– Nv – numărul de voiaje anuale:
[zile]
(6.49)
EZ= 310 zile – num ăr de zile de exploatere pe an; restul timpului este destinat pentru
lucră ri de repara ții întreținere.
Pentru executarea lucr ărilor de întreț inere și reparații este necesar ă în unele cazuri
scoaterea navei din ap ă, pe doc sau pe uscat, adic ă ridicarea navei pe cala, opera ția numită
andocare. Dup ă ridicare, în primul rând se execut ă carenajul adica cur ățirea. Se verifica
învelisul, executându-se repara ții sau înlocuiri de table. Se execut ă controlul și repararea liniei
de arbori, se controleaz ă și se repar ă instalația de guvernare. De asemenea se verific ă și se
repară apendicele.
Durata unui voiaj considerând aceeaș i viteză pentru nava în balast ș i nava înc ărcată este
prezentat în tabelul 6.6.
Tabel 6.6. Durata unui voiaj
Rezultate Nr.
Crt. Denumirea parametrilor Nota ție U.M. balast înc ărcătură voiaj
1. Viteza de serviciu a navei v [Nd] 15
2. Turația motorului n [rot/min] 5 , 119bn 12 , 123mn
3. Distan ța parcursă între extremele ale rutei R [Mm] 4600 4600 9200
4. Timpul afectat formalit ăților vamale în
portul de origine 1 [h] 481 ,b 01 ,m 48,000
5. Timpul de înc ǎrcare în portul de origine 2 [h] 87 , 9 2 ,b 0 2 , m 9.870
6. Timpul de mar ș spre portul de destina ție 3 [h] 667 , 3063 ,b 0 3 , m 306,667
7. Timpul afectat formalit ăților vamale în
portul de destina ție 4 [h] 04 ,b 24 4 , m 24,000
8. Timpul de desc ǎrcare în portul de
destinație 5=2 [h] 05 ,b 87 , 9 5 , m 9,870
9. Timpul de înc ărcare în portul de
destinație 6 [h] 06 ,b 116 ,m 11,000
10. Timpul de marș spre portul de origine 7 [h] 07 ,b 667 , 3067 ,m 306,667
11. Timpul de desc ărcare în porul de origine 8 [h] 08 ,b 168 ,m 16
12. Timp manevre port 9 [h] 39 ,b 3 9 , m 6
13. Numărul de ore de func ționare a
motarelor principale MP C, [h] 306,667 306,667 613,334
14. Numărul de ore de func ționare a
motarelor auxiliare MA [h] 667 , 357,b MA 537 , 370 ,m MA 728,204
15. Durata unui voiaj voiaj [zile] 14,903 15,439 30,342
voiajEZ
VN
376.2.2. Determinarea capacită tii utile de inc ărcare a navei
Motorul principal al unei nave este consumatorul principal de combustibil și
producătorul major de energi e la bordul navelor.
În scopul îmbun ătățirii economicit ății instalației de propulsie a navei se utilizeaz ă
pentru motoarele Diesel principale combustibil greu din p ăcură sulfuroas ă, în special la
motoarele Diesel lente și chiar la motoarele Diesel semirapide.
Rezervele (combustibil, ulei, alimente, ap ă) ambarcate dep ășesc consumurile de la bord,
deci sunt suficiente.
Dacă cantitatea de apa potabil ă din tanc nu asigur ă necesărul, restul de ap ă se va asigura
cu ajutorul unul desali nizator. Este prevazut ș i un distilator de ap ǎ tehnică cu un debit de
] )[ 12 10 (t la 24 de ore. Se mai poate face aprovizionarea la cap ătul cursei.
Capacitatea util ă de încărcare C utilă:
35323[t] ) (lim, , , , , R a R apa R ulei R com tot e WS utila m m m m m D C (6.88)
6.3. Costul specific al transportului
Sistemul de propulsie al navei trebuie s ă funcționeze în deplin ă siguranță, cu cheltuieli
cât mai reduse, astfel încât costul specific al transportului s ă fie cât mai mic.
Cheluieli de între ținere și exploatare
Cheltuielile de între ținere și exploatare a navei se calculeaz ă ca o sum ă de cheltuieli,
după relația de mai jos:
; , v v , v v, , v, v v, v, rep v, v, , v , v , v totale v,
alte di com asigCL Suez apa amort P CAS sal
Ch Ch Ch ChCh Ch Ch Ch Ch Ch Ch Ch Chs
(6.89)
totale v,Ch[€/voiaj] – costul total al transportului pe voiaj;
;, an v , an an, , an, an an, an, rep an, an, , an , an , an totale an,
alte di com asigCL Suez apa amort P CAS sal
Ch Ch Ch ChCh Ch Ch Ch Ch Ch Ch Ch Chs
(6.90)
totale an, Ch[€/an] – costul total al transportului pe an;
Componentele cheltuielilor de între ținere și exploatare:
1.) Cheltuieli pentru salariile echipajului C s
Fondul de salariu se calculeaz ă:
[€/voiaj] (6.91)
[€/an] (6.92)
– voiaj- durata voiajului;
– echipajnr = 31 membri;
– s = 73,3 [€/zi]- salariul mediu al unui membru;
2.) Contribuț ia pentru asigur ări sociale CAS
[€/voiaj] (6.93)
v , v , N Ch Ch CAS CAS an [€/an] (6.94)
3.) Cheltuieli portuare și de agentie s nr Ch echipaj sal voiaj , v
sal CAS Ch Ch, v , v % 30v , v , an N Ch Ch sal sal
38Cheltuielile portuare și de agen ție se calculeaz ă cu relația [130]:
[€/voiaj] (6.95)
v , v , anN Ch Chs s P P [€/an] (6.96)
– L = 179,96 [m] – lungimea navei;
– B = 32,20 [m] -l ățimea navei;
– Dconstrucție= 16,50 [m] – în ălțimea de construc ție [37]
– ps- timpul în care se pl ătesc taxele portuale și de agenție:
[h] (6.97)
5 [h] – timpul de descă rcare în portul de destinatie (debalastare);
6 [h] – timpul de încă rcare în portul de destina ție;
4 [h] – timpul afectat formalit ǎților vamale în portul de destina ție;
4.) Cota de amortisment
[€] (6.98)
– Prețnavă= 40.000.000[€] – pre țul navei
– viata D – durata de via ță a navei = 25 ani [88]
– voiaj – durata voiajului;
5.) Cheltuieli pentru repara ții revizii și materiale de între ținere
) 365 / ( Pr 015 , 0 voiaj rep v, navaet Ch [€/voiaj] (6.100)
navaet Ch Pr 015 , 0 rep an, [€/an] (6.101)
6.) Cheltuieli ambarcare ap ă
2 Pr v, apa apa apa et V Ch [€/voiaj] (6.102)
v v, an, N Ch Ch apa apa [€/an] (6.103)
– Vapa= 28[m3] – volumul apei ambarcate;
– Pret apa = 1,5 [€/m3] – prețul apei;
– apaChv, = f (N V)
7.) Cheltuieli pentru traversarea canalului Suez
Taxele pentru traversarea canalului Suez difer ă în func ție de tipul navei, iar în cazul
petrolierelor, difer ă și de faptul dac ă acestea navig ă în balast sau cu marf ă, precum și de
deadweightul navei [130].
v v, , an N Ch Ch Suez Suez [€/an] (6.104)
8.) Cheltuieli combustibili și lubrifian ți [88], se calculeaz ă cu următoarea rela ție:
voiaj EC u MA voiaj EC u MP m MA b m MP m m MP b p MP m p MP CL C C C C C C C Ch, , , , , , , , , , , , , , , , v ) ( ) (
[€/voiaj] (6.105)
v , v , anN Ch Ch CL CL [€/an] (6.106)
– ) ( ) ( , , , , , , , , b m MP m m MP b p MP m p MP C C C C – costul combustibilului pentru motorul
de propulsie; ps e constructi P D B L Chs 232 , 0 001 , 0, v
) ( 6 5 4 m m m ps
) 365 / ( ) / (Prvoiaj viata v, D et Chnava amort
39- voiaj EC u MP C , , , – costul uleiului pent ru motorul de propulsie;
– m MA C , – costul combustibilului pe ntru motoarele auxiliare;
– voiaj EC u MA C , , , – costul uleiului pent ru motoarele auxiliare;
Pentru a evalua cuantumul acestor cheltuieli trebuie s ă ținem seama de faptul c ă pe
durata unui voiaj, nava are mai multe situa ții de navigatie, iar motorul principal (MP) și
mașinile auxiliare (DG) nu funcț ionează tot timpul la aceea și încărcare.
Consumul de combustibil al motorului de propulsie( p ăcura):
– consumul de combustibil al motorului de propulsie (p ăcura) [t/voiaj];
încărcătură
3
, , , v , , , 10 05 . 1 MP C m p MP m p MP CO m (6.107)
balast
3
, , , v , , , 10 05 . 1 MP C b p MP b p MP CO m (6.108)
v v , , , v , , , , , ) ( N m m mb p MP m p MP an p MP (6.109)
– v , , ,m p MP m – consumul de combustibil al motorului de propulsie (plin ă încărcare);
– v , , ,b p MP m – consumul de combustibil al motorului de propulsie (balast);
– an p MP m , , – consumul de combustibil al motorului de propulsie pe an (p ăcura).
Consumul de combustibil al motorului de propulsie (motorina):
încărcătură
3
, , , ,.
10 15 , 0 c m p MP m m MP CO m (6.110)
balast
3
, , , ,.
10 15 . 0 c b p MP b m MP CO m (6.111)
v , ,.
, ,.
, , ) ( N m m m b m MP m m MP an m MP (6.112)
– an m MP m , , – consumul de combustibil al motorului de propulsie(motorina) [t/an];
Pentru motoarele auxiliare
a.) În marș
2 , 1 , 1 , MA e MA MA P P [kW] (6.113)
– 1 ,MA = 0,47 – coeficientul de înc ărcare a motoarelor auxiliare (în mar ș)
C MA MA CS P mC MA , 1 ,.
1 , , [kg/h] (6.114)
– 1 , ,.
C MAm – consumul orar de combustibil a motoarelor auxiliare (în mar ș)
– C MA CS ,-consumul specific de combustib il al motoarelor auxiliare;
3 , 7 , 1 , ,b m m MA [h] (6.115)
– 1 , ,m MA – numărul orelor de func ționare a motoarelor auxiliare (în marș)
3
1 , , 1 , ,.
1 , 10 m MA C MA MA m CC [t] (6.116)
40- 1 ,MACC – consumul de combustibil a motoarelor auxiliare (în mar ș)
b.) Marș încărcare marf ă
2 , 2 , 2 , MA e MA MA P P [kW] (6.117)
– 2 ,MA =0,495 – coeficientul de înc ărcare a motoarelor auxiliare
C MA MA CS P mC MA , 2 ,.
2 , , [kg/h] (6.118)
– 2 , ,.
C MAm – consumul orar de combustibil a motoarelor auxiliare
i b i m m MA, , 2 , , [h] (6.119)
– 2 , ,m MA – numărul orelor de func ționare a motoarelor auxiliare
– i m, – timp de func ționare a motoarelor auxiliare (plin ă încărcătură)
– i b,- timp de funcț ionare a motoarelor auxiliare (balast)
3
2 , ,.
2 , 102 , , m MA MA C MAm CC [t] (6.120)
– 2 ,MACC – consumul de combustibil a motoarelor auxiliare
c.) Manevra prin stâmtori
2 , 3 , 3 , MA e MA MA P P [kW] (6.121)
– 3 ,MA =0,625 – coeficientul de înc ărcare a motoarelor auxiliare
C MA MA CS P mC MA , 3 ,.
3 , , [kg/h] (6.122)
– 3 , ,.
C MAm – consumul orar de combustibil a motoarelor auxiliare
s b s m m MA, , 3 , , [h] (6.123)
– 3 , ,m MA – numărul orelor de func ționare a motoarelor auxiliare
– s m, – timp de func ționare a motoarelor auxiliare (plin ă încărcătură)
– s b,- timp de funcț ionare a motoarelor auxiliare (balast)
3
3 , ,.
3 , 103 , , m MA MA C MAm CC [t] (6.124)
– 3 ,MACC – consumul de combustibil a motoarelor auxiliare
d.) Staționare cu înc ărcare
2 , 4 , 4 , MA e MA MA P P [kW] (6.125)
– 4 ,MA = 0,420 – coeficientul de înc ărcare a motoarelor auxiliare
C MA MA CS P mC MA , 4 ,.
4 , , [kg/h] (6.126)
– 4 , ,.
C MAm – consumul orar de combustibil a motoarelor auxiliare
2 , 6 , 4 , ,b m m MA [h] (6.127)
– 4 , ,m MA – numărul orelor de func ționare a motoarelor auxiliare
3
4 , ,.
4 , 104 , , m MA MA C MAm CC [t] (6.128)
– 4 ,MACC – consumul de combustibil a motoarelor auxiliare
41e.) Staționare cu descărcare
2 , 5 , 5 , MA e MA MA P P [kW] (6.129)
– 5 ,MA = 0,8 – coeficientul de înc ărcare a motoarelor auxiliare
C MA MA CS P mC MA , 5 ,.
5 , , [kg/h] (6.130)
– 5 , ,.
C MAm – consumul orar de combustibil a motoarelor auxiliare
8 , 5 , 5 , ,b m m MA [h] (6.131)
– 5 , ,m MA – numărul orelor de func ționare a motoarelor auxiliare
3
5 , ,.
5 , 105 , , m MA MA C MAm CC [t] (6.132)
5 ,MACC – consumul de combustibil al motoarelor auxiliare
C MA CS , – consumul specific de combustibil al motoarelor auxiliare = 0,180 [kg/kW.h];
Consumul de combustibil a moto arelor auxiliare pe voiaj:
5 , 4 , 3 , 2 , 1 , , MA MA MA MA MA total MA CC CC CC CC CC CC (6.133)
Consumul de combustibil a mo toarelor auxiliare anual:
v , , , N CC CC total MA an total MA (6.134)
În tabelul 6.10. sunt pr ezentate rezultatele ob ținute pentru consumul de combustibil al
mașinilor auxiliare pentru mai multe situa ții de navigaț ie.
Tabel 6.10. Consumul de combustibil al ma șinilor auxiliare
Rezultate
Situații de naviga ție
Parametri
U.M. Balast înc ărcătură Voiaj
PMA,1 [kW] 721,92 721,92
1 ,MA 0,470 0,470
1 , ,m MA [h] 306,667 306,667 613,334
1 , ,.
C MAm [kg/h] 129,946 129,946 a.) în mar ș
1 ,MACC [t] 39,850 39,850 79,700
PMA,2 [kW] 760,32 760,32
2 ,MA 0,495 0,495
2 , ,m MA [h] 10,000 10,000 20
2 , ,.
C MAm [kg/h] 136,858 136,858 b.) în marș cu înǎ lzire
marfǎ
2 ,MACC [t] 1,369 1,369 2,738
PMA,3 [kW] 960,000 960,000
3 ,MA 0,625 0,625
3 , ,m MA [h] 7,5 7,5 15,000
3 , ,.
C MAm [kg/h] 172,800 172,800 c.) în manevr ǎ, prin
stâmtori
3 ,MACC [t] 1,296 1,296 2,592
PMA,4 [kW] 645,120 645,120
4 ,MA 0,420 0,420 d.) staționare cu înc ǎrcare
4 , ,m MA [h] 9,870 11,000 20,870
424 , ,.
C MAm [kg/h] 116,122 116,122
4 ,MACC [t] 1,146 1,277 2,423
PMA,5 [kW]
1228,8 1228,8
5 ,MA 0,800 0,800
5 , ,m MA [h] 0,000 25,870 25,870
5 , ,.
C MAm [kg/h] 221,184 221,184 e.) staționare cu
descǎrcare
5 ,MACC [t] 0 5,722 5,722
Consum combustibil
pentru motoarele auxiliare
pe voiaj total MA CC, [t/voiaj] 43,661 49,514 93,175
Consum combustibil pentru motoarele auxiliare
anual an total MA CC , , [t/an] 951,969
În tabelul 6.11. sunt prezentate rezultatele ob ținute pentru consumul de ulei pentru
motorul principal pe voiaj și anual.
Tabel 6.11. Consum ulei motor principal MP
Rezultate Nr.
Crt. Denumirea parametrilor
Notație U.M. balast încă rcăturăVoiaj
1. Puterea motorului de propulsie PMP [kW] 8102,370 8571,644
2. Numǎrul de ore de func ționare a motorului
principal MP C, [h] 306,667 306,667
3. Consum specific ulei pentru ungerea
generală a MP UG u MP CS, , [g/kW.h] 0,176 0,176
4. Consum specific ulei pentru ungerea
cilindrilor MP UC u MP CS, , [g/kW.h] 1,100 1,100
5. Consumul orar de ulei pentru ungerea general ăUG u MPm, ,.[kg/h] 1.283 1,358
6. Consumul orar de ulei ungerea cilindrilor
motorului UC u MPm, ,.[kg/h] 8,021 8,486
7. Consumul orar de ulei motor principal u MPm,.
[kg/h] 9,305 9,844
8. Consum ulei – pe voiaj v , ,u MP C [t/voiaj] 2,853 3,019 5,872
9. Consum ulei anual an u MP C, , [t/an] 59,994
În tabelul 6.12. sunt prezentate rezultatele ob ținute al consumului de ulei pentru
motoarele auxiliare în diferite situa ții de naviga ție.
Tabelul 6.12. Consumul de ulei pentru motoarele auxiliare
Rezultate Situații de naviga ție Parametri U.M.
balast încă rcătură Voiaj
1 ,MAP [kW] 721,92 721,92
1 , ,m MA [h] 306,667 306,667
1 , ,.
u MA m [kg/h] 0,722 0,722 a.)în marș
1 ,MACU [kg/voiaj] 221,389 221,389
2 ,MAP [kW] 760,32 760,32
2 , ,m MA [h] 10,000 10,000 b.)în marș cu înǎ lzire marfǎ
2 , ,.
u MA m [kg/h] 0,760 0,760
43
2 ,MACU [kg/voiaj] 7,603 7,603
3 ,MAP [kW]
960,000 960,000
3 , ,m MA [h] 7,5 7,5
3 , ,.
u MA m [kg/h] 0,960 0,960 c.)în manevr ǎ, prin stâmtori
3 ,MACU [kg/voiaj] 7,2 7,2
4 ,MAP [kW] 645,120 645,120
4 , ,m MA [h] 9,870 11,000
4 , ,.
u MA m [kg/h] 0,645 0,645 d.)staționare cu înc ǎrcare
4 ,MACU [kg/voiaj] 6,367 7,096
5 ,MAP [kW] 1228,8 1228,8
5 , ,m MA [h] 0 25,870
5 , ,.
u MA m [kg/h] 1,229 1,229 e.) staționare cu desc ǎrcare
5 ,MACU [kg/voiaj] 0,000 31,789
Consumul ulei pe voiaj pentru
M.A voiaj MA CU , [t/voiaj] 0,243 0,275 0,518
Consumul ulei pentru M.A anual an MA CU, [t/an] 5,289
În conformitate cu consumurile de combustibil și ulei analizate an terior, vom avea
următoarele cheltuieli:
Cost combustibil greu motor principal:
Cost combustibil motorin ă motor principal:
Cost motorin ă motoare auxiliare:
Cost ulei motor principal:
Cost ulei motorare auxiliare.
În tabelul 6.13. sunt prezentate cheltuielile pentru combustibili și lubrifian ților
Tabel 6.13. Cost combustibili și lubrifian ți
Rezultate Nr.
Crt.
Denumirea parametrilor
U.M.
Notație
balast încă rcătură Voiaj
1. Cost combustibil greu motor principal [€/voiaj] p MP C, 107428,367 115635,069
2. Cost combustibil motorin ă motor
principal [€/voiaj] m MP C , 23749,490 25563,768
3. Cost combustibil motorin ă motoare
auxiliare [€/voiaj] m MA C, 17634,548 19998,675
4. Costul uleiului pentru motorul de
propulsie [€/voiaj] EC u MP C, , 17120,761 18112,363
5. Costul uleiului pentru motorele auxiliare [€/voiaj]
EC u MA C, , 1455,356 1650,464
6. Cheltuieli combustibili și lubrifian ți
pe voiaj [€/voiaj] CLCh, v 167388,522 180960,340 348348,862
7. Cheltuieli combustibili și lubrifian ți [€/an] CL Ch , an 3559080,323
9.) Cheltuieli pentru asigurarea navei
Navele nu pot fi concepute cu un gr ad absolut de securitate datorit ă diversităț ii și
complexităț ii situațiilor de naviga ție [76].
Apariția situaț iilor periculoase de naviga ție poate avea urm ări nedorite, atât pentru
structura navei, cât și pentru ansamblul performan țelor sale hidrodinamice.
44Integritatea structural ă și siguranța hidrodinamic ă constituie principalele componente
ale conceptului de siguran ță globală a navei.
Riscurile principale la care este supus ă nava sunt: inundarea, incendiul și explozia,
pierderea propulsiei, pierderea capacit ății de guvernare, ruperea structural ă și răsturnarea
navei. Fiecare dintre aceste riscuri trebui e studiat în mod individual, în scopul evit ării
consecințelor negative asupra siguran ței globale a navei [125].
nava asig et Ch Pr % 5 , 0, an [€/an] (6.169)
10.) Cheltuieli comune (pentru protec ția muncii, uniforme, deplas ări, servicii sociale,
pregătiri cadre). Dac ă pentru fiecare membru al echipajului admit o sum ă anuală de 300[€],
atunci volumul acestor cheltuieli va fi de:
300v, an, com com Ch Ch [€/an] (6.171)
11.) Cheltuieli diferite
nava di et C Pr 0004 , 0v , an [€/an] (6.173)
12.) Alte taxe ] [alteCh
Tarife port (valabile pentru navele sosite în port incepînd cu data de 01.01.2012 ) [130]
Tariful de acces în port – se aplica la TB-u l navei, pentru fiecare intrare în port, în
funcție de tipul navei și diferențiat pe grupe de TB.
16933,401 ) 10 log 02 , 0 2 , 0 ( V V TB [130]
57367,649 9 , 0 jT B L V
– L = 179,96 [m] – lungimea navei;
– B = 32,20 [m] – l ățimea navei;
– Tj = 10,5 [m] – pescaj;
v , v , anN Ch Ch alte alte [€/an] (6.175)
Costul specific al transportului [88]:
R GChCST2totale v,
v , [€/tMm] (6.176)
– G[t] – cantitatea de produse transportate într-o curs ă;
– totale v,Ch [€/voiaj] – costul total al transpotului pe voiaj;
– R[Mm]- distan ța parcursă între extremele rutei;
Costul specific al transportului (anual):
vtotale an,
,an2N R GCh
CST [€/tMm] (6.177)
– totale an, Ch [€/an] – costul total al transpotului pe an;
– an ,TCS [ €/tmM] – costul specific al transportului anual;
– totale an, Ch =f( v, R t,);
45- Rt[kN] – rezisten ța la înaintere a navei;
– v [Nd]– viteza de serviciu a navei;
– NV = f(v, R t,R, G) – numărul de voiaje anuale;
Consider R și G constante; N v = f(v);
Costul specific al transportului se calculeaz ă:
vtotale an, an ,21
N R GCh CST (6.178)
Pentru nave costul specific, exprimat în lei/ton ă milă, sau în lei/pasager mil ă, reprezint ă
indicele prin care se poate aprecia și compara economicitatea unei nave în func ție de
regimurile de funcț ionare ale motorului de propulsie sau fa ță de o altă navă de acela și tip.
Costul specific al transportului a fost calculat pentru regimurile de func ționare ale navei
pentru cursa balastat ă și regimurile de funcț ionare a navei la plină încărcare.
Pentru calcul a fost folosită aplicaț ia software EES (Engineeri ng Equation Solver) (anexe).
În tabelul 6.15. sunt prezentate rezultatele ob ținute pentru costul specific al
transportului la regimul de funcț ionare al navei cu viteza v b=15 Nd, n b=119,5 [rot/min]
(balast) și vm=15 Nd, n m= 123,120[rot/min](plin ă încărcătură).
Tabel 6.15. Rezultate obț inute pentru regimul de func ționare al navei cu viteza v= 15 Nd
Rezultate voiaj anual Nr.
Crt. Denumirea parametrilor Nota ție U.M. balast încă rcătură
1. Viteza de serviciu a navei v [Nd] 15 15
2. Turația m otorului n [rot/min] 119,500 123,12
3. Durata voiajului voiaj [zile] 14,903 15,439 30,342
4. Fondul anual pentru retribu ție salCh [€] 33863,582 35082,103 68945,685 704413,000
5. Contribuția pe ntru asigur ǎri sociale CASCh [€] 10159,075 10524,631 20683,705 211323,900
6 Cheltuieli portuare și de agentie sPCh [€] 0 995,313 995,313 10169,044
7. Timpul în care se pl ǎtesc taxele
portuale și de agenț ie ps [h] 0 44,870 44,870 458,433
8. Cota anual ǎ de amortisment amortCh [€] 65327,245 67677,930 133005,175 1600000,000
9. Cheltuieli pentru repara ții revizii și
materiale de între ținere repCh [€] 24497,717 25379,224 49876,941 600000,000
10. Cheltuieli ambarcare ap ă apaCh [€] 42,000 42,000 84,000 858,222
11. Cheltuieli pentru traversarea canalului
Suez SuezCh [€] 107300,000 129500,000 236800,000 2419368,217
12. Cheltuieli combustibili și lubrifian ți CLCh [€] 167388,522 180960,340 348348,862 3559054,753
13. Cheltuieli pentru asigurarea navei asigCh [€] 8165,906 8459,741 16625,647 200000,000
14. Cheltuieli comune comCh [€] 379,715 393,378 773,093 9300,000
15. Cheltuieli diferite vdiCh [€] 653,272 676,779 1330,052 16000,000
16. Alte taxe pl ătite alteCh [€] 13156,248 13156,248 26312,496 268832,843
17. Cheltuielile totale de între ținere și
expl
oatare (Costul total al transportului) totaleCh [€] 430933,282 472847,687 903780,969 9599319,979
18. Numărul de voiaje efectuate anual Nv [voiaje] 10,217
19. Costul specific al transportului TCS [€/tmM] 0,00278111 0,00289118
46În figura 6.12. este reprezentat costul specific al transportului (pe voiaj și anual),
cheltuielile totale de între ținere și exploatare anuale pentru regimul de func ționare al navei cu
viteza v b=15 Nd, n b=119,5 [rot/min] (balast) și v m=15 Nd, n m= 123,120[rot/min](plin ă
încărcătură).
În tabelul 6.17. sunt prezentate rezultatele ob ținute pentru: cost ul specific al
transportului anual, cheltuielile totale de între ținere și exploatare, num ărul de voiaje efectuate
de navă anual.
Tabel 6.17. Costul specific al transportului anual
Încărcătură Nr. Crt. Balast
vm[Nd] n m[rot/min] totale an, Ch
[€/an] CS T.an
[€/tmM] Nv
[voiaje/an]
11,00 84,800 7007095,995 0,002757 7,821
12,00 94,380 7336775,805 0,002675 8,440
13,00 103,960 7701031,109 0,002620 9,045
13,57 109,420 7946967,295 0,002606 9,384
14,00 113,540 8126775,009 0,002595 9,637
14,87 121,870 8511407,357 0,002583 10,140
15,00 123,120 8592641,262 0,002588 10,220
15,38 127,000 8842954,751 0,002609 10,430 1. vb=11
nb=80,865
16,00 132,700 9307849,029 0,002657 10,780
11,00 84,800 7187547,143 0,002828 7,821
12,00 94,380 7517795,320 0,002741 8,440
13,00 103,960 7880329,925 0,002681 9,045
13,57 109,420 8123837,634 0,002664 9,384
14,00 113,540 8305282,206 0,002652 9,637
14,87 121,870 8686051,024 0,002636 10,140
15,00 123,120 8768611,118 0,002641 10,220 2. vb=12
nb=90,553
15,38 127,000 9015814,350 0,002660 10,430 Figura 6.12. Varia ția costului specific al transportului și cheltuielile totale de între ținere și
exploatare anuale pentru regimul de func ționare a navei cu viteza v=15 Nd 0.0027500.0028000.0028500.0029000.0029500.0030000.0030500.0031000.0031500.003200
10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00v [Nd]CST [€/tmM]
750000080000008500000900000095000001000000010500000CT.an [€]
CT.an CST.an CST. v
47 16,00 132,700 9479503,000 0,002706 10,780
11,00 84,800 7423912,732 0,002921 7,821
12,00 94,380 7748183,794 0,002825 8,440
13,00 103,960 8109597,263 0,002759 9,045
13,57 109,420 8352549,279 0,002739 9,384
14,00 113,540 8530764,981 0,002724 9,637
14,87 121,870 8910122,143 0,002704 10,140
15,00 123,120 8991063,577 0,002708 10,220
15,38 127,000 9239515,007 0,002726 10,430 3. vb=13
nb=100,5
16,00 132,700 9703704,106 0,002770 10,780
11,00 84,800 7571323,529 0,002979 7,821
12,00 94,380 7896290,67 0,002879 8,440
13,00 103,960 8253624,181 0,002808 9,045
13,57 109,420 8495875,243 0,002786 9,384
14,00 113,540 8674823,42 0,002770 9,637
14,87 121,870 9051814,174 0,002747 10,140
15,00 123,120 9133831,573 0,002751 10,220
15,38 127,000 9381869,97 0,002768 10,430 4. vb=13,570
nb=105,500
16,00 132,700 9843829,797 0,002810 10,780
11,00 84,800 7721275,892 0,003038 7,821
12,00 94,380 8044397,546 0,002933 8,440
13,00 103,960 8400590,423 0,002858 9,045
13,57 109,420 8642250,696 0,002834 9,384
14,00 113,540 8818881,86 0,002816 9,637
14,87 121,870 9193506,205 0,002790 10,140
15,00 123,120 9276599,57 0,002794 10,220
15,38 127,000 9524224,933 0,002810 10,430 5. vb=14
nb=110
16,00 132,700 9983955,488 0,002850 10,780
11,00 84,800 8008472,789 0,003151 7,821
12,00 94,380 8329640,418 0,003037 8,440
13,00 103,960 8682765,609 0,002954 9,045
13,57 109,420 8922803,648 0,002926 9,384
14,00 113,540 9097603,623 0,002905 9,637
14,87 121,870 9470299,940 0,002874 10,140
15,00 123,120 9552175,004 0,002877 10,220
15,38 127,000 9798766,649 0,002891 10,430 6. vb=14,870
nb=118,200
16,00 132,700 10257200,586 0,002928 10,780
11,00 84,800 8056762,533 0,003170 7,821
12,00 94,380 8376266,657 0,003054 8,440
13,00 103,960 8729794,807 0,002970 9,045
13,57 109,420 8968545,977 0,002941 9,384
14,00 113,540 9144579,201 0,002920 9,637
14,87 121,870 9516432,229 0,002888 10,140 7. vb=15
nb=119,500
15,00 123,120 9599319,979 0,002891 10,220
4815,38 127,000 9846218,303 0,002905 10,430
16,00 132,700 10302741,44 0,002941 10,780
11,00 84,800 8214339,592 0,003232 7,821
12,00 94,380 8532601,693 0,003111 8,440
13,00 103,960 8882639,699 0,003022 9,045
13,57 109,420 9121020,407 0,002991 9,384
14,00 113,540 9298032,756 0,002969 9,637
14,87 121,870 9668009,751 0,002934 10,140
15,00 123,120 9751386,162 0,002937 10,220
15,38 127,000 9995352,074 0,002949 10,430 8. vb=15,38
nb=123,300
16,00 132,700 10453376,55 0,002984 10,780
11,00 84,800 8532035,276 0,003357 7,821
12,00 94,380 8845271,765 0,003225 8,440
13,00 103,960 9194208,133 0,003128 9,045
13,57 109,420 9432068,244 0,003093 9,384
14,00 113,540 9604939,866 0,003067 9,637
14,87 121,870 9974459,958 0,003027 10,140
15,00 123,120 10053523,08 0,003028 10,220
15,38 127,000 10297009,02 0,003038 10,430 9. vb=16
nb=129,500
16,00 132,700 10754646,79 0,003070 10,780
6.4. Concluzii
Valoarea minim ă a costului CS T.an = 0,002472 [€/tmM], a fost ob ținută la regimul de
funcționare a navei cu viteza v b=11 Nd, tura ția motorului n b=80.865 [rot/min] (balast) și
vm=14,87 Nd, n m=121,87 [rot/min](plin ă încărcătură).
În figura 6.13. este reprezentat costul specific al transportului pe voiaj.
Figura 6.13. Costul specific al transportului pe voiaj
49Pentru regimul de func ționare a navei în balast cu vitez v b=11 Nd, tura ția motorului
nb=80,865 [rot/min] și regimul pentru plin ă încărcătură cu vitez v m=14 Nd, turaț ia n m=113,54
[rot/min] a rezultat costul sp ecific minim al transportului CS T.an =0,002595 [€/tmM], nava
efectuând un num ăr de 9,637 voiaje an. (anexa 2).
Costul specific minim al transportului CS T.an =0,002583 [€/tmM] a rezultat la regimul
de funcționare a navei cu viteza v b=11 Nd, tura ția motorului n b=80.865 [rot/min] (balast) și
vm=14,87 Nd, n m=121,87 [rot/min](plin ă încă rcătură); nava efectuând un num ăr de 10,140
voiaje/an; costul total al transportului este total an, Ch = 8511407,357 [€/an] (figura 6.14).
În figura 6.15. este prezentat costul specifi c al transportului anual pentru diferite
regimuri de func ționare ale navei în func ție de viteza navei (rezultatele în tabelul 6.18).
0.002500.002600.002700.002800.002900.003000.003100.003200.003300.003400.00350
10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
v [Nd]CS
[€/tmM]CST 9
CST 8
CST 7
CST 6
CST 5
CST 4
CST 3
CST 2
CST 1
Figura 6.15. Varia ția costului specific al tran sportului pentru diferite
regimuri de func ționare ale navei în fuc ție de viteza navei vb.6=14.87
vb.1=11 vb.2=12 vb.3=13 vb.4=13.57 vb.5=14 vb.7=15 vb.8=15.38 vb.9=16
Figura 6.14. Costul specific al transportului anual
50Cheltuielile de între ținere și exploatare anuale reprezint ă: salCh = 8,27%; CASCh =2,48%;
sPCh=0,12%; amortCh =18,80%; repCh=7,05%; apaCh=0,01%; SuezCh=28,21%; CLCh=29,28%;
asigCh=2,35%; comCh=0,109%; vdiCh =0,188%; alteCh=3,13%, din costul total al transportului.
Cheltuielile combustibililor și lubrifian ților reprezint ă cea mai mare pon dere (29.28%)
din costul total al transportului (figura 6.16).
În figura 6.16. sunt prezentate cheltuielile de între ținere și exploatare anuale.
Pe baza calculelor efectuate pentru durata voiajului, num ărul de voiaje efectuate de
navă pe an (capitolul 6), rezult ă ponderea timpilor necesari pentru efectuarea voiajului: timpul
de marș 85.47%, timpul afectat formalit ăților vamale 8.39%, timpul de sta ționare
(încărcare/decărcare marf ă) 5.44%, timp manevre port 0.7% (figura 6.17).
0.12% 2.48%8.27%3.13%
28.21%2.35%
0.109%
29.28%0.188%
18.80%
0.01% 7.05%1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Figura 6.16. Ponderea costurilor
1- Ch sal; 2- Ch CAS; 3- Ch Ps; 4-Ch amort; 5-Ch rep; 6-Ch apă; 7-Ch Suez; 8-Ch CL;
9-Ch asig; 10-Ch com; 11-Ch div; 12-Ch alte
85.47%
8.39%
5.44%
0.70%
0.00000.10000.20000.30000.40000.50000.60000.70000.80000.9000
timp voiaj
timpul de mar ș
timpul afectat formalit ăților vamale
timpul de stationare(înc ǎrcare/desc ǎrcare marf ǎ)
timp manevre port
Figura 6.17. Timpii necesari pentru efectuarea voiajului
51
Capitolul 7
CONCLUZII FINALE Ș I CONTRIBU ȚII PERSONALE
7.1. Concluzii
În exploatare, nava trebuie s ă realizeze parametrii pent ru care a fost proiectat ă și
construită, îndeplinind astfel toate condi țiile de copetitivitate sub aspect tehnic și economic.
Motoarele de propulsie func ționează în diferite condi ții de exploatare determinate de
încărcătură, starea tehnic ă navei și a instala ției de propulsie precum și de factori externi, care
au o influență asupra funcț ionării.
Condițiile de exploatare, reliefate prin i ndicatorii de putere, economicitate, poluare și
altele, caracterizeaz ă regimul de func ționare al motorului naval de propulsie.
A fost calculat costul specific al transportului pentru naviga ția la regimuri diferite de
funcționare pe întreaga curs ă.
Regimul de func ționare a navei înc ărcate (conform pașaportului navei) este la viteza de
vm= 15.38 Nd, și turația n m=127 [rot/min], puterea motoru lui la flansa de cuplare P MP,m = 9480
kW, pentru care a rezultat costul specific minim al transporului CS T.an = 0.002609[€/tmM]; iar
din calculul de optimizare a rezultat cost ul specific minim al transporului CS T.an = 0.002583
[€/tmM] la viteza de v m=14.87 Nd, tura ția motorului n m= 121.87 [rot/min], puterea motorului
PMP,m= 8090.123 kW, nava efectuând un num ăr de voiaje 10.140 voiaje pe an.
Pentru celelalte regimuri de func ționare analizate pentru cursa balastat ă (v b= 13 Nd, v b=
14 Nd, v b= 14.87 Nd, v b= 15 Nd, v b= 15.38 Nd, v b= 16 Nd), a rezultat costul specific minim
al trasportului CS T.an =0.002583[€/tmM] la regimul de func ționare a navei cu plin ă încărcătură
cu v m=14.87 Nd, n m=121.87 [rot/min].
Cheltuielile totale de între ținere și exploatare variaz ă în func ție de viteza navei, de
consumul și costul combustibililor și lubrifian ților.
Cheltuielile combustibililor și lubrifian ților reprezint ă 29.28% din cheltuie lile totale de
întreținere și exploatare ale navei (figura 6.16).
În special consumul de com bustibil este cel care determin ă în principal costul specific, a
cărui minim înseamn ă de fapt consumul specific de combustibil minim al instala ției de
propulsie navală, pentru care trebuiesc găsite m ărimile de comand ă optime care asigur ă astfel
regimurile optime de func ționare.
Dacă se alege alt traseu f ără Canalul Suez unde taxele sunt mari, cre ște beneficiul navei.
Ținând cont atât de rezultatele ob ținute în urma analizei cons umului de combustibil, cât
și de rezultatele ob ținute în urma efectu ării calculului economic, di ntre regimurile de
funcționare analizate, cel mai rentabil este ca nava s ă funcționeze cu viteza v m = 14.87 [Nd]
(plină încărcătură) și v b=11 Nd (nav ă balastat ă); petrolierul transportând o cantitate mare de
marfă cu costuri mici.
Pe baza calculelor efectuate pent ru durata voiajului a rezultat c ă ponderea timpilor
necesari pentru efectuarea voiaj ului este: timpul de mar ș: 85.47%, timpul afectat
formalităților vamale: 8.39%, timpul de sta ționare (înc ǎrcare/dec ărcare marf ă): 5.44%, timp
manevre port: 0.7% (figura 6.17).
Dacă timpul de func ționare a navei cre ște, beneficiul anual va fi mai mare.
Optimizarea facut ă este fără restricț ii, dar dac ă sunt restricț ii în func ție de ele se poate
stabili care este regimul de func ționare optim.
Punctul de optimizare “O” (prezentat în capitolul 2, figura 2.7) este plasat pe linia 1 a
diagramei de înc ărcare iar puterea optimizat ă poate fi de la 85% la 100% din puterea din
punctul MCR (puterea nominală maximă continuă).
52Făcând o compara ție cu punctul de optimizat “O”, punctul optim g ăsit în urma
calculelor este plasat pe linia 1 a diagramei de înc ărcare a motorului, puterea optimizat ă este la
aproximativ 85.34% din puterea din punctul MCR (P MP,m= 9480 kW la MCR).
Trebuie s ă ținem seama de faptul c ă pe durata unui voiaj, nava are mai multe situa ții de
navigatie, iar motorul principal și mașinile auxiliare nu func ționează tot timpul la aceea și
încărcare.
Trebuie luat în considerare faptul c ă după un anumit timp de naviga ție, pe carena navei
apar depuneri care conduc la o elice hidrodinamic grea, fiind cer ut un surplus de putere pentru
propulsia navei.
Beneficiul navei este direct propor țional cu viteza, fiind lega t de aceasta prin volumul
de produse transportate în unitatea de timp, ținând cont de condi țiile pieț ii mondiale în
continuă schimbare.
Nava devine cu atât mai rentabil ă cu cât se afl ă mai mult timp în naviga ție pe mare, fie
în deplasare spre portul de ambarcare a produsel or, fie în deplasare sp re portul de destina ție
iar timpii de sta ționare în porturi pentru repara ții și așteptare a comenzilor s ă fie cât mai mici.
Nava e mai eficient ă cu cât timpul de voiaj al navei, este mai mare în compara ție cu
timpul de sta ționare al navei. De aici și necesitatea ca nava în mar ș să se deplaseze cu o vitez ă
economic ă pentru ca nava s ă realizeze condiț ia de mai sus.
Motoarele navale actuale cu ap rindere prin comprimare func ționează pe regimuri
variabile de putere și turație, ceea ce atrage dup ă sine, schim barea parametrilor indica ți,
efectivi, ce caracterizeaz ă regimul de func ționare al motorului.
Regimul de func ționare al motorului, de propulsi e, depinde de: tipul navei, condi ții de
navigatie, construc ția corpului navei, tipul propulsorului și al modului de transmitere a
energiei de la motor la propulsor.
Pentru realizarea unor calcule core cte privind regimurile de func ționare ale instala ției de
propulsie trebuiesc cunosc ute rezultatele încerc ărilor de bazin pentru rezisten ța la înaintare;
tipul, caracteristicile ș i peforman țele elicei; pescajul; caracteristicile constructive ale corpului
navei; caracteristicile motorului principal.
Metodologia folosită pentru determinarea costului specific minim al trasportului poate fi
aplicată, tinând cont de caract eristicile specifice, și altor tipuri de nave de transport m ărfuri.
Observație: Calculul a fost f ăcut pentru nava curat ă. Pentru alte valori ale rezisten ței la înaintare se poate face un
calcul asem ănător.
7.2. Contribuț ii personale
Pentru petrolierul la care am participat în perioada de probe (iulie 2007), au fost aduse
următoarele contribu ții:
stabilirea regimurilor de func ționare ale motoarelor navale de propulsie dup ă
caracteristica de elice, c onsiderând diagrama de înc ărcare a motorului, limitele domeniului,
punctele caracteristice din diagram ă pentru diverse condi ții de naviga ție și stări ale carenei
(capitolul 2);
precizarea metodelor și parametrilor necesari pentru întocmirea unei analize
termoeconomice a unei instala ții energetice, cu întocmirea bilan țului exergetic. Astfel au fost
calculate pierderile exergetice pe ntru un motor cu ardere intern ă, exemplul numeric fiind
pentru motorul Diesel MAN B&W, determinâ ndu-se randamentele exer getice ale arderii,
motorului și ciclului;
estimarea rezisten ței la înaintare a unei nave petrolier prin metoda J.Holtrop și
G.GJ.Mennen (tabel 4.6. și figura 4.1);
53
determinarea performantelor de propul sie ale navei; determinarea puterii
necesarepentru ac ționarea elicei, puterea de remorcare, puterea la flan șa motorului pentru
regimurile de funcț ionare analizate cu nava în balast sau înc ărcată; s-a ț inut cont și de varia ția
randamentului elici în func ție de turație (capitolul 4);
verificarea elicei la cavita ție pentru naviga ția în balast și navigația cu încărcătură
(program Excel);
determinarea consumului specific efectiv de combustibil al motorului de propulsie
după caracteristica de elice, pent ru mai multe regimuri de func ționare și marș; a rezultat o
viteză optimă de 15 Nd la nava înc ărcată cu un consum specific minim de 0,17835 kg/kWh și
o și o vitez ă optimă de 15,38 Nd la nava balastată cu un consum specific minim de 0,1734
kg/kWh;
stabilirea metodologiei de determ inare a duratei unui voiaj (nou ă tipuri de timpi)
și a numărului de voiaje anual, în func ție de rută (pe baza programului de calcul Engineering
Equation Solver).
determinarea capacit ății utile de înc ărcare a navei ținând cont de rezervele de
combustibil, ulei, ap ă, etc;
determinarea regimului optim de funcț ionare al instalaț iei de propulsie pentru
realizarea costului speci fic minim de transpor t pe ruta de naviga ție considerat ă supus
optimizării pe baza unui program de calcul în Engineering Equation Solver.
pe baza rezultatelor ob ținute de la capitolul 6 a re zultat ponderea timpilor necesari
pentru efectuarea voiajului (timpul de mar ș: 85,47%, timpul afectat formalit ăților vamale:
8,39%, timpul de sta ționare (înc ărcare/desc ărcare marfă): 5,44%, timp manevre port: 0,7%);
determinarea costului specific minim al transportului anual pentru diferite
regimuri de funcț ionare ale navei, num ărul de voiaje efectuate de nav ă anual. Cheltuielile
combustibililor și lubrifian ților reprezint ă cea mai mare valoare (29, 28%) din costul total al
trasportului anual.
au fost trasate grafice care eviden țiază variaț ia diferitelor m ărimi și anume:
consumul de combustibil greu pentru motorul pr incipal la diferite regimuri de functionare
(balast și plină încărcătură), rezisten ța la înaintare a navei, randamentul elicei în func ție de
viteza navei; costul specific al transportului.
Direcții viitoare de cercetare
Cercetă rile ar putea fi con tinuate considerând diverse tipuri de m ărfuri, diverse rute de
transport, diverse tipuri de nave.
Direcț iile viitoare de cercetare ar constitui în compararea instala ției de propulsie cu
diverse tipuri de motoare cu ardere intern ă.
Analiza regimului de func ționare a motoarelor cu ardere intern ă cu transmisie electric ă
la elice.
54Bibliografie
[1.] Alexandru, C.- Ma șini și instalații navale de propulsie, Editu ra Tehnica, Bucuresti, 1991.
[2.] Andrei G., Ionita I., Musat S., Slatineanu L, Teti R.,- Asigurarea calit ății, Editura
Fundatiei Universitare ,”Dunarea de Jos” din Galati, 1999.
[3.] Antell, G. – Economics.Institutions & Analysis, Amsco School Publ., New York, 1985.
[4.] Antony, J. – Design of Experiments for Engine ers and Scientists, P ublisher: Butterworth-
Heinem
ann, 2003.
[5.] Aram ă, C., Grunwald, B., – Motoare cu ardere intern ă. Procese și caracteristici, Editura
Tehnică, Bucure ști, 1966.
[6.] Bațaga N., Burnete N. – Motoare cu ardere intern ă, vol 1 și 2, Universitatea Tehnica din
Cluj Napoca, Facultatea de Mecanic ă, 1995.
[7.] Barbu, V. – Metode matematice in optimi zarea sistemelor diferentiale, Editura Academiei
Romane, Bucuresti, 1989. [8.] Baxter, B. – Naval Architecture, Exemples and Theory Griffin London, 1967.
[9.] Bejan, A., Moran M. J. – Thermal Design and Optimization, John Wiley and Sons, New York, 1996. [10] Bejan, A. – Advanced Engineeri ng Thermodynamics, New York, Wiley, 1988.
[11] Beziris, A., Bamboi, G. – Transportul ma ritim, probleme tehnice si de exploatare, Editura
Tehnica, Bucuresti 1988. [12] Bidoaie I., Sarbu N., Chirica I., Ionaș O.- Indrumar de proiectare pentru teoria navei, Universitatea Dunarea de Jos, Galati, 1986. [13] Bidoaie I. – Teoria nave i, Statica Navei, Universitat ea Dunarea de Jos, Galati, 1985.
[14] Bisio, C. – Exergy efficiency of some kindsof heat exchangers, ECOS’95, Istambul,
1995. [15] Budovan L. – Teoria Navei, Universitate a din Craiova, Colegiul Universitar Drobeta
Turnu Severin, 2000. [16] Buneci, M.R.- Metode de optimi zare, curs studenti, Targu Jiu, 2007.
[17] Buneci M.R. – Optimiz ări, Editura Academica Brâncu și, Târgu Jiu, 2008.
[18] Burciu S. M., – Mo toare cu ardere intern ă cu piston, Procese termodinamice,
supraalimentare caracteristici de func ționare ș i instalații, Editura EUROPLUS, 2006.
[19] Burciu S. M., – Ac ționări cu motoare cu ardere intern ă, volumul I, Editura BREN, 2003.
[20] Burciu S. M.,
Caraghiulea M . – Motoare cu ardere intern ă cu piston, Procese
termodinamice, supraalimentare și caracteristici de func ționare, îndrumar de proiectare, Gala ți
University Press, 2008. [21] Buzbuchi, N. – Motoare navale, vol I, Editura Didactic ă și Pedagogic ă, Bucure ști, 1996.
[22] Calin S., Tertișco, Dumitrache M. – Optimiz ări în automatiz ări industriale, Editura
Tehnică, Bucuresti 1979.
[23] Carabogdan, I. – Instala ții termice industriale, Editura Tehnic ă, Bucuresti 1986.
[24] Carabogdan, I. – Metode de analiza a proceselor si sistem elor termoenergetice, Editura
Tehnică, Bucuresti 1989.
[25] Carabulea, A., Carabogdan, I. – Metode de bilan țuri energetice reale și optime, Editura
Academiei, 1982.
[26] Câmpian V., Vulpe V., Ciolan GH., Enach e V., Preda I., Câmpian O. – Automobile,
Universitatea din Brasov, 1989.
[27] Ceang ă, V. – Instala ții navale de bord, curs studen ți, Universitatea Dun ărea de Jos,
Galați, 1993.
[28] Ceang ă, V. – Automatiz ări navale, Note de curs, Universitatea Dun ărea de Jos, Gala ți,
1997. [29] Ceang ă, V., Mocanu C. I., Teodorescu C, – Dina mica sistemelor de propulsie, Editura
Didactică și Pedagogic ă, Bucuresti, 2003.
55[30] Ceang ă, V., Popovici, J.S. – Calculul elic ei, Editura Academiei Romane Bucure ști, 1990.
[31] Ciolan, Ghe., Preda, I., Pere ș, Ghe. – Cutii de viteze pentru automobile, EdituraDidactic ă
și Pedagogic ă, Bucure ști, 1989.
[32] Dancea, I. – Metode de optimizare, Editura Dacia, 1976.
[33] Danescu Al. – Termotehnica si masini termice, Editura Didactica si Pedagogic ă,
București, 1985.
[34] Dumitru, Gh. – Motoare cu ardere intern ă: procese termodinamice, caracteristici
mecanice de functionare și supraalimentare, Ministerul Educatiei si Invatamantului,
Universitatea din Galati 1987. [35] Dumitru, Gh. – Ma șini și instalații de propulsie navale, vol 1 și.2, Universitatea din
Galați, 1979.
[36] Dumitru, Gh. – Procese termnodi namice, caracteristic i mecanice de func ționare și
supraalimentare, Universitatea din Gala ți, 1987.
[37] Documenta ția tehnică a navei 37000 tdw.
[38] Efficiency, Costs, Optimization, Simu lation and Environmental Impact of Energy
Systems and First Internationa l Conference on Applied Thermodynamics, vol II, Edited by:
Aksel Ozturk and Yalcin A. Gogus, July 4-6, 2001. [39] Florea., T. – Motoare navale, cicluri teoretice și reale, studiu energetic, Constan ța, 1994.
[40] Frațilă, Gh. – Calculul și construc ția automobilelor, Editura Didactic ă și Pedagogic ă,
București 1977.
[41] Gogan, A. – Thermo-Economic analysis and optimization of marine cogeneration
systems, Teză de doctorat, Galati, 2000. [42] Gogan, A. – An application of the ther moeconomic analysis method to the structural
optimizațion of marine thermal systems, ECOS 2000 Congress, Twente 2000.
[43] Gogan, A., Ionita, I. – „Compara ție exergetic ǎ a instala țiilor navale de generare a
aburului ce utilizeaz ă ener
gia termică rezidual ă, respectiv combustibil, Conferin ța Națională
de Termotehnic ă, Pitești, 29-30 mai 1998.
[44] Gogan, A., Ionita, I. – Determinarea termoeconomic ă a costului energiei mecanice de
propulsie navală, Conferin ța Națională de Termotehnic ă, Pitești, 29-30 mai 1998.
[45] Gogan, A. – Thermoeconomic analysis used foe the structural opt imization of thermal
marine systems, Advanced in Ener gy Studies, Porto Venere Workshop 2000.
[46] Gorianu M., – Automobile și autoblindate, Editura Academiei Militare, Bucure ști 1980.
[47] Grunwald B.- Teoria, Calculul și construc ția motoarelor pentru autovehicule rutiere,
Editura Didactica și Pedagogic ă, Bucuresti, 1980.
[48] Guldhammer, H.E., Harvald Sv.Aa. – Ship Resistance-Effect of From and Principal
Dimensions. Akademisk Forlag, Copenhaga, 1974. [49] Henry Klintorp. – Engine choice and aspects of installation, Head of Marine Instalation
Dept, 1982. [50] Henshall S.H. – Medium and high speed dies el engines for marine use, The Institute of
Marine Engineers, Stephen’s Bristol Press, 1976. [51] Hlacoic E., – Metode moderne de calcul a costurilor, Editura Polirom, Ia și 1999.
[52] Hodge,B.K. – Analysis and design of energy systems, Prentice Hall, New Jersy,1990. [53] Holtrop J., Mennen G. J. – An Approxima te Power Prediction method, International
Shipbuilding Progress, 1982. [54] Holtrop J.- A Statistical Re-Analysis of Resistance and Propulsion Data International
Shipbuilding Progress, 1984. [55] Humphreys, K.,Wellman P. – Basic Cost Engineering, 2nd ed, Marcel Dekker, Inc, New
York, 1987. [56] Ioniță, I., Jimbu, A. – Instala ții navale de bord. Elemente de calcul și exploatare, Editura
Tehnică, Bucure ști 1986.
56[57] Ilioi C. – Probleme de optimizare și algoritmi de aproximare a solu țiilor, Editura
Academiei Romane, Bucure ști 1980.
[58] Interna țional Shipbuilding Process Mari ne Technology Quarterly, 2006.
[59] Jones, S., LNG Markt looks at Powe r alternatives, The Motor Ship, May 2002.
[60] Jones, S., Low Load Economy PTI, The Motor Ship, September 2002.
[61] Journal of Ship Research, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, 2006.
[62] Klaus Ebbeken, Ladislau Possler, Mihai Ristea – Calculatia si Managementul Costurilor,
Editura Teora, Bucuresti 2000. [63] Kotas, T.J. – The exergy method of ther mal plant analysis, Bu tterworths, London, 1985.
[64] Krause, A., Tsatsaronis, G. – Therm odinamic and exergoeconomic evaluation of the
humid-air turbine cycle, Taies’97, Beijing 1997.
[65] Kubicki, J. – Economic aspects of safe ty in construction, equipment, manning and
operation of the vessels, ICTS’97 Proceedings, Portoroz 1997. [66] Domni șorul, L. – Dinamica navei, Editura Tehnic ă, Bucure ști 2001.
[67] Maftei, N. – Eficien ța economic ă a activit ății de construc ții navale, Gala ți 1991.
[68] Maier V. – Mecanica și Construc ția navei, Editura Tehnic ă, Bucure ști, 1989.
[69] Manolache L. – Nave Tehnice, Univer sitatea Dunarea de Jos, Galati, 1982.
[70] Marine Technology Society, Journall Scientific & Technical Diving, 2001.
[71] Marusciac I. – Metode de rezolv are a problemelor de programare neliniar ă, Editura
Dacia-Cluj, 1973. [72] Munteanu, V. – Automobile de teren și mașini blindate pe ro ți, Editura Academiei
Militare, Bucure ști 1972.
[73] Munteanu, S.D. – Motoare cu ardere intern ă, Editura Academiei Militare, Bucure ști,1974.
[74] Năstase C. – Calculul și Construc ția navei, Editura Didactic ă și Pedagogică,
București,1964.
[75] Năstăsoiu, S. – Turboma șini și acționări pentru autovehicule , Universitate
a din Brașov
1980. [76] Obreja D., Manolache L., Popescu G. – Bazele proiect ării preliminare a navei, Editura
Academica, Galati, 2003. [77] Peligrad, N. – Cuplaje hidraulice și convertizoare hidraulice de cuplu, Editura Tehnic ă
București, 1985.
[78] Popa, Al. – Locomotive și automotoare cu motoare termice, Editura Didactic ă și
Pedagogic ă, Bucure ști 1978.
[79] Popa, Al. – Comanda și reglarea automat ă a autovehiculelor de trac țiune feroviar ă
Editura CFR, Bucure ști 1974.
[80] Popa, Al., Nichita, GH., Tregubleac St. – Contribu ții la studiul func ționării în comun a
motorului diesel cu transformatoru l hidraulic, Buletinul I.P.B. 1972.
[81] Popovici O., Alexandru I., Domnisoru L. – Construc ția, Amenajarea și Exploatarea
Navei, Universitatea Dunarea de Jos, Galati, 1991. [82] Proceedings of ECOS’01, Efficiency, Optimization, Simulation and Environmental
Impact of Energy Systems and First Intarnational Conference on Applied Thermodynamics,vol II, Edited by: Is tambul Technical University, 2001.
[83] Pruiu, A., – Instala ții energetice navale, Editura Muntenia și Leda, Constan ța, 2000.
[84] Radcenco, V. – Termodinamic ă tehnică și mașini termice, Editura Didactic ă și
Pedagogic ă, Bucure ști, 1976.
[85] Radcenco, V. – Criterii de optimizare a proceselor termice, Editura Tehnic ă, Bucure ști,
1977. [86] Renius, K.TH.G. Sauer: Kettenwandler in Traktorgetrieben, Continuously variable
chaindrives in tractor-transmi ssions, VDI Berichte 878, S.277-292, Dusseldorf, VDI-Verlag
1991. [87] Rusu C.- Nave speciale, El emente de proiectare, Constan ța, 1997.
57[88] Simionov, M. – Instala ții de propulsie naval ă, Galati University Press, 2009.
[89] Simionov, M. – Cazane de a bur navale, Editura Didactic ă și Pedagogic ă, Bucure ști 2006.
[90] Simionov, M. – Dinamica ma șinilor navale, vol 1, Editura EVRIKA, Br ăila, 2000.
[91] Simionov, M.- Instala ții de propulsie navale.Linii de arbori, Editura Evrika, Br ăila, 2001.
[92] Stancu – Minasian, I.M., – Programarea stocastica cu mai multe func ții obiectiv, Editura
Academiei Romane, Bucuresti, 1980.
[93] Schneekluth H. and Bertram V. – Ship Design for Efficiency and Economy, Oxford
Boston Johannesburg Melbourne New Delhi Singapore, 2009.
[94] Schonnenbeck, G.u.J. Heinrich: Continuously variable Chain drives for High Toraue
Aplication. Paper presented at “Motion and Power Transmissions ”, Hiroshima/ Japan, Nov.
1991. [95] MC Programme Engine Se lection Guide MAN B&W Diesel A/S Two- stroke Engines
2
nd Edition February 1992.
[96] Tabacu, I – Considera ții asupra condiț iilor de determinare a rapoartelor transmisiilor
mecanice in trepte utilizate la autoturisme, R.I.A nr 1/1990.
[97] Tecu șu, N., Ni țescu, Gh. – Tractoare și automotoare, Editura Didactic ă și Pedagogic ă,
București 1977.
[98] Tudor Sajin, – Termoeconomie, Editura ALMA MATER, Bacău 2002.
[99] Turcoiu, T. – Comanda, supravegherea și protecția motorului naval, Editura Tehnic ă,
București, 1984.
[100] The MC Engines Exhaust Gas Data a nd Waste Heat Recovery Systems, Total
Economy, Octomber 1985. [101] The Motor Ship, Waste management is a grey area for owners, 2001. [102] Untaru M., Fra țilă Gh., Poțincu Gh., Seitz N., Tabacu I., Pere ș Gh., Macarie T. Calculul
și construc ția automobilelor, Editura Didactică și Pedagogic ă, Bucure ști 1982.
[103] Untaru M., Po țincu Gh., Stoicescu A., Tabacu I., Pere ș Gh. – Dinamica autivehiculelor
pe roți, Editura Didactic ă și Pedagogic ă, Bucure ști 1981.
[104] Untaru M., Campian V., Ionescu E., Pere ș Gh., Ciolan Gh., Tudor I., Campian O.
Dinamica autovehiculelor, Universitatea Bra șov, 1988.
[105] Untaru M., Campian V., Seitz N., Pere ș Gh., vulpe V., Ciolan Gh., Enache V., Tudor
I., Filip N., Campian O. – Construc ția și calculul autovehiculelor, Universitatea Bra șov, 1989.
[106] Urdăreanu T., Vasiliu C., Gorianu M., Canță P. – Propulsia și circulația autovehiculelor
cu roți, Editura Stiin țif
ică și Enciclopedic ă, Bucure ști 1987.
[107] Zăgănescu I., Popa Al., Taran Traian, – Transmisii hidraulice la locomotive diesel,
Editura Transporturilor, Bucuresti 1970. [108]
CARAGHIULEA Mariana (Lupchian Mariana) , – Thermoeconomic optimization of
the operation regimes of the marine propulsion systems with internal combustion engines,
The Annals of “Dun ărea de Jos” University, Fasc. VI, ISSN 1221-4558, pg.65-69, 2004.
[109] Caraghiulea Mariana (Lupchian Mariana) , – Thermoeconomic opt imization of the
energetic plant with internal combustion engines by using linear programming methods,
Bacau, 2005. [110]
Caraghiulea Mariana , – The liniar optimization problem for energetic plants
designing with internal combus tion engines”, The Annals of “D unarea de Jos” University of
Galati, 2006. [111]
Caraghiulea Mariana (Lupchian Mariana) , – Formulating thermoeconomic
optimization problems for the energetic plant with internal combustion engines applied on ship, METIME, Galati, 2007. [112]
Caraghiulea Mariana (Lupchian Mariana) , – Thermoeconomic opt imization of the
energetic plant with internal combustion engines by using st ochastic programming methods,
OPROTEH, Bacău, 2007.
58[113] Caraghiulea Mariana (Lupchian Mariana) , – Wording of the nonlinear optimization
problem for energetic plant designing with in ternal combustion engi nes, Ploiesti, 2007.
[114] Caraghiulea Mariana (Lupchian Mariana) , – Solving method for optimization
problem by nonlinear programmi ng, Universitatea Tehnic ă Gh. Asachi, Ia și, 2008.
[115] Caraghiulea Mariana (Lupchian Mariana) , – Thermoeconomic optimization for a
naval propulsion plants with internal combustion engines by using nonlinear programming
methods, Universitatea Tehnic ă Gh. Asachi, Iaș i, 2008.
[116] Caraghiulea Mariana , – Exergetic analysis of a nava l propulsion plant with internal
combustion engine, Brasov 2009.
[117] Caraghiulea Mariana (Lupchian Mariana) , – Study on estimation of resistance to the
submission on oil tanker of 37000 tdw, OPROTEH, Bac ău 2009.
[118] Caraghiulea Mariana (Lupchian Mariana) , – Study the economic efficiency of the
marine propulsion systems, METIME, Gala ți 2009.
[119] Caraghiulea Mariana (Lupchian Mariana) , – Economic analysis of naval propulsion
plants,- The Annals of „Dunar ea de Jos” University of Gala ți 2009.
[120] Caraghiulea Mariana (Lupchian Mariana) , – Wording of the linear optimization
problem for energetic plants designing with internal combustion engines, COMAT, Brasov,
2010. [121]
Lupchian Mariana , – The profit made by a oil tanke r after a voyage, CIEI 2011, The
8th International Conference On Industrial Po wer Engineering, Aprilie 14-25, ISSN 2069 –
9905, ISSN-L 2069-9905, 2011, Bac ău.
[122] Lupchian Mariana , – Balance of losses caused by the irreversibility of the working
processes of naval propulsion pl ant”, the Annals of “Dunarea de Jos” University of Galati,
Fascicle IX Metallurgy And Materials Science, Special ISSUE, ISSN 1453-083X, 2011.
[123]***Colecț ia de reviste – The Motor Ship, 2004-2008.
[124]***Colecț ia de reviste – Diesel & Ga s Turbine Worldwide, 1980-1990.
[125]***Germanischer Lloyd, Rules for the Cla ssification and Construction of Seagoing Steel
Ships, Machinery Electrical Plant Refrig. Installations, 1973 Edition.
[126]***Registrul Naval Roman, Reguli pentru clasificarea și construc ția navelor maritime,
Bucuresti, 1995. [127]***Engine Selection Guide Two-Stroke MC/MC-C Engines, 5th Edition February 2000
[128]***MAN B&W Diesel A/S, S50MC-C Proj ect Guide, 6th Edit ion January 2009.
[129]***SULZER, General Technical Data for RTA Marine Diesel Engines, Sulzer Brother
Limited, Wintertour, Switzerland, 1982. [130] http://www.portofconstantza.com
[131] http://www.rna.ro/servicii/certificari/certificare%20ism .pdf
[132] http://www.mandiesel.com/file s/news/filesof3859/P254-04-04.pdf
[133] http://www.manbw.dk/documents/s50c.pdf – ghid motor [134] http://www.ship-technology.com/contractors/propulsion/loher/
[135] http://www.vk.od.ua/marinelibrary.com [136] http://www.stiinta/a rhitectura-constructii/INS TALATIA-DE-BALAST2219232023.php
59Lista lucr ărilor publicate
Carți publicate
1. Burciu S. M.,
Caraghiulea (Lupchian) Mariana , Motoare cu ardere intern ă cu piston,
Procese termodinamice, supraalimentare și caracteristici de func ționare , îndrumar de
proiectare, Gala ți University Press, 2008.
Publicații în reviste de specialitate
Publicații ISI:
1. Uzuneanu, K.,
Lupchian Mariana (Caraghiulea) , Modeling the thermoeconomic analysis
of the marine propulsion system . Recent Researches in Auto matic Control and Electronics.
Proceedings of 14th International Confer ence on Automatic Control, Modelling &
Simulation (ACMOS’ 12), Saint Malo & Mont Saint Michel, France, April 2- 4, 2012,
ISBN 978-1- 61804-080-0, pp.148 – 153, 2012. http://www.wseas.us/conferences/2 012/france/ProgramSaintMalo.pdf
2. Uzuneanu, K.,
Lupchian Mariana (Caraghiulea), Determining the number of trips made
by a vessel loaded at different opera ting regimes of the propulsion engine . Advances in
Fluid Mechanics & Heat & Mass Transfer – 10th WSEAS International Conference on
Heat transfer, Thermal Engineering and Envi ronment (HTE ’12), Ista nbul. Turkey, August
21 -23, 2012, ISSN 2227-4596, ISBN 978-1-61804-114-2, pp. 129-133. http://www.wseas.org/multimedia/conferences/2012/Istanbul/Program.pdf
3.
Lupchian Mariana (Caraghiulea) , Determination of optimum operating regime for a
naval power plant based on mi nimum fuel consumption, Conference- New face of TMCR,
Proceedings of 16th International Confer ence Modern Technologies, Quality and
Innovation, volume I, 4-26 May, Iasi-Chisinau-Belgrade, ISSN 2069-6736, ModTech 2012,
included in Index to Scientific & Technical Proceedings of Thomson Scientific – Institute for
Scientific Information, ISI Proceedings.
Lucrări publicate în reviste categoria B+ (Reviste indexate BDI):
1.
Lupchian Mariana (Caraghiulea ) , The profit made by a o il tanker after a voyage , CIEI
2011 , Proceedings of the Intern ational Conference On Industrial Power Engineering the 8-
th Edition,, “VASILE ALECSANDRI” UNIVERSITY OF BAC ĂU, Alma Mater
Publishing House, BAC ĂU – ROMÂNIA, aprilie 14-25, ISSN-L 2069-9905, Bacau 2011.
2. Lupchian Mariana (Caraghiulea) , Belance of losses caused by the irreversibility of the
working processes of naval propulsion plant , The Annals of ”Dunarea de Jos” University
Of Galati, Fascicle IX Meta llurgy And Materials Science, Special ISSUE, ISSN 1453-
083X, 2011 (B+), http://www.fmet.ugal.ro/Anale.htm .
3. Lupchian Mariana (Caraghiulea) , Optimization of operating re gimes of naval propulsion
plants based on minimum cost of transport , Constan ța Maritime University Annals,
volumul 16, pag 151, ISSN 1582-3601, Editura Nautica, 2011. (B+), http://www.cmu-
edu.eu/anale/revistaonline .
4. Caraghiulea Mariana , Study on estimation of resistance to the submission on oil tanker of
37000 tdw , Modelling And Optimization In The Machines Building Field, Issue: MOCM –
Number 16, Volume II (2010), ISSN: 1224-7480 (B+),
http://pubs.ub.ro/?pg=revues&rev=mocm , indexata BDI.
605. Caraghiulea Mariana , Wording of the linear optimizatio n problem for en ergetic plants
designing with internal combustion engines , 3rd International Conference, “Advanced
Composite Materials Engi neering”, COMAT 2010, 27- 29 October 2010, MOCM-ISSUE-
NO16-Volumul II, Brasov 2010.
6. Caraghiulea Mariana, Exergetic Analysis of a Nava l Propulsion Plant With Internal
Combustion Engine , Proceedings of The Internationally Attended National Conference on
Thermodynamics, May 21-22, 2009,Volume 2, Section C, pag 311, ISSN 2065-2119, ISBN
978-973-598-524-0, Brasov 2009 (B+).
7. Caraghiulea Mariana, Thermoeconomic Optimization for a Naval Propulsion Plants with
Internal Combustion Engines by Using Nonlinear Programming Methods , Buletinul
Institutului Politehnic din Iasi, publicat de Universitatea Tehnic ă Gh. Asachi, Iasi, Fasc. 2,
Secția Construc ții de Mașini, pag 41-48, ISSN 1011-2855, 2008, Iași (B+),
http://www.cm.tuiasi.ro/docs/CM%20fasc%202_2008%20engleza.pdf .
8. Caraghiulea Mariana, Solving method for optimiza tion problem by nonlinear
programming , Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Published by THE
TECHNICAL UNIVERSITY “GH. ASACHI” OF JASSY, Fasc. 2, Sec ția Construc ții de
mașini, pag 35-40, ISSN 1011-2855, 2008, Ia și(B+).
http://www.cm.tuiasi.ro/docs/CM%20fasc%202_2008%20engleza.pdf
9. Caraghiulea Mariana, Thermoeconomic optimization of the energetic plant with internal
combustion engines by using stoc hastic programming method, Modelling And
Optimization In The Machines Building Field, MOCM –number 13, volume II, ISSN:
1224-7480, 2007, Bac ău, http://pubs.ub.ro/?pg=revues&rev=mocm, indexata BDI
Articole publicate în vo lumele unor manifest ări științifice interna ționale/naționale:
1. Lupchian Mariana (Caraghiulea) , Determination of propulsi on system components on
board a tanker ship , THE 5TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED
CONCEPTS IN MECHANICAL ENGINEERING , Section 4, Automotive and Internal
Combustion Engines , June 14-15, 2012, Ia și, Romania.
2. Caraghiulea Mariana , Study the economic efficiency of the marine propulsion systems ,
METIME, 3rd International Conference on Th ermal Engines and Environmental
Engineering, June 4-6, Sectiunea 2, Gala ți, 2009.
3. Caraghiulea Mariana , Economic analysis of naval propulsion plants , Anale, pag 70,
Universitatea ”Dunarea de Jos” Gala ți, Fasc. VI, 2009.
4. Caraghiulea Mariana , Automatic ajustment of level products pollution to make outside by
energetic plant with inte rnal combustion engines , Conferin ța Națională de Termotehnic ă cu
participare interna țională, Editia a XVI-a, 31 mai-1 iunie 2007, volumul 1, pag 59-62, ISSN
1843-1992, ”Termotehnica Schimb de c ăldura și Aplicații’’, Ploiesti 2007.
5. Caraghiulea Mariana , Wording of the nonlinear optimization problem for energetic plant
designing with internal combustion engines , Conferinta Na țională de Termotehnic ă cu
participare internațională, Editia a XVI-a, ’’Termotehnic ă Schimb de caldur ă și Aplicații’’,
31 mai-1 iunie, volumul 1, pag 53-58, ISSN 1843-1992, Ploie ști 2007.
6. Caraghiulea Mariana , Formulating thermoeconomic op timization problems for the
energetic plant with internal combustion engines applied on ship , 2nd International
Conference on Thermal Engines and Environmenta l Engineering METIME Galati, pag
293-298, volumul 2, 2007.
7. Caraghiulea Mariana , The liniar optimization problem fo r energetic plants designing with
internal combustion engines , The Annals of “Dun ărea de Jos” University, Fasc. VI, ISSN
1221- 4558, pag.65-68, 2006.
8. Caraghiulea Mariana , Thermoeconomic optimization of the energetic plant with internal
combustion engines by using linear programming methods, Conferin ța Națională de
Termotehnic ă, Bacău, 2005.
619. Caraghiulea Mariana , Thermoeconomic optimization of the operation regimes of the
marine propulsion systems with internal combustion engines , The Annals of “Dun ărea de
Jos” University , Fasc. VI, ISSN 1221- 4558, pg.65-69, 2004.
10. Prof.dr.ing.DUMITRU Gheorghe, Caraghiulea Mariana , Optimizarea termoeconomic ă
a regimurilor de func ționare ale instalatiilor energetice cu motoare cu ardere intern ǎ,
Conferința de Termotehnic ă, pag 167-174, Re șița, mai 2003.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: FUNCȚIONARE ALE INSTALA ȚIILOR ENERGETICE CU MOTOARE [605582] (ID: 605582)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.