Mariana Vr Achier 18000tdw [307308]

UNIVERSITATEA „DUNĂREA DE JOS” GALAȚI

FACULTATEA DE NAVE

SPECIALIZAREA: …..

PROIECT DE DIPLOMĂ

ABSOLVENT: [anonimizat]

2018

Facultatea NAVE………../…………………

UNIVERSITATEA „DUNĂREA DE JOS” GALAȚI

FACULTATEA DE NAVE

SPECIALIZAREA : ……

DECAN

PROF.DR.ING.

PROIECT DE DIPLOMĂ

al absolvent: [anonimizat] 2018

PARTEA TEHNICĂ

Să se proiecteze o navă de tip VRACHIER18000 tdw având următoarele caracteristici generale:

Capacitate de încărcare: 18000 tdw

Lungimea maximă: 158,90 m

Lățimea: 22,00 m

Inaltime max: 13,00 m

Pescaj: 9,00 m

Viteză de serviciu: 15 Nd

Echipaj :15 pers.

Autonomie: 5000 Mm

Conținutul proiectului: pag.

Cap.1 Descriere generala………………………………………………………………..1

Cap.2. Trasarea planului de forme ………………………………………………………3

Cap.3. Calculul elementelor flotabilității pe carenă dreaptă ………………… …. 5

Cap.4. Studiul grupelor de mase……………………………………………………………15

Cap.5. Determinarea rezistenței la înaintare și a puterii la flanșa motorului ….………20

B. TEMA SPECIALA: INSTATIA DE ANCORARE

Tema proiectantului a fost comunicată în martie 2018.

Predarea proiectului s-a făcut la data de 19 iunie 2018.

Lucrarea conține un număr de 120 file și 5 planșe anexe.

ABSOLVENT: [anonimizat], cu puntea principală contiună de la pupa la prova, 4 magazii , cu o [anonimizat], suprastructură si compartiment de mașini amplasate in pupa.

Dublul fund se extinde de la picul prova la picul pupa. [anonimizat] 45 și este amenajat pentru apă de balast. Pe toată zona magaziilor este prevăzut un tunel central cu lățimea de 1400 [anonimizat], santină, valvule, etc.

Picurile pupa și prova sunt amenajate pentru apă de balast.

Nava nu are punte intermediara. Navele moderne pina la 58000 tdw au instalatii proprii de incarcare (de obicei cranice) de 25-30 tone. Navele de peste 60000 tdw de obicei nu au instalatii de incarcare/descarcare, [anonimizat].

În cele 4 magazii sunt prevăzute la partea superioară tancuri destinate pentru apă de balast.

Propulsia este asigurată de un motor lent reversibil.

Navele pentru transportul marfurilor in vrac se impart in urmatoarele catagorii in functie de deadweight.

-18-35000 [anonimizat] ‘’HINDIMAX’’

-35-48000 tdw cu instalatii de incarcare de 25-30 t, cunoscute ca nave ‘’SUPRAMAX’’

-50-80000 [anonimizat] ‘’PAN AMAX’’

-nave de peste 80000 [anonimizat] ‘’CAPESIZE’’

1.2.Destinația navei

Nava este destinată transportului mărfurilor în vrac cum ar fi:

Minereu de fier cu greutatea specifică de până la 3,6 t/m3;

Fosfați;

Cărbune;

Grâne cu volum specific între 1,1 m3/t și 1,8 m3/t;

Minereului de fier se transportă în magaziile 2,4 în timp ce magaziile 1,3 rămân goale.

Nu sunt dotate sa transporte ciment in vrac.

Pe dublul fund în magazii nu se admite transportul de sarcini concentrate sau transportul de mărfuri pe capace și punte principală.

Vrachierele universale trebuie sa indeplineasca o serie de cerinte specifice, dintre care se mentioneaza: capacitatea magaziilor trebuie sa fie de asa natura incat sa permita transportul diferitelor sorturi de marfuri solide in vrac, de la minereuri grele pana la cereale usoare, la un pescaj corespunzator liniilor de incarcare, iar variatia stabilitatii transversale in cazul transportarii diferitelor incarcaturi sa fie minima.

In plus trebuie sa corespunda unor cerinte suplimentare si anume:

–     sa aiba un numar suficient de magazii care sa asigure transportul simultan al diferitelor sorturi sau loturi de cereale si in acelasi timp sa reduca la minim completarile cu sacarie;

–     sa nu necesite separatii longitudinale si nici puturi de alimentare;

–     sa permita o rapida curatare a magaziilor si cu cheltuieli minime;

–     valoarea momentelor de incovoiere in diferite variante de transport sa nu afecteze rezistenta longitudinala a navei;

–     volumul si dispunerea tancurilor de balast sa asigure un pescaj satisfacator si stabilitatea necesara navigatiei in balast.

La construcția și dotarea navei se respectă regulile prevăzute de G.L.

Nava va trebui să respecte următoarele Reguli și Regulamente inclusiv protocoalele și amendamentele în vigoare.

1. SOLAS 1974, with Protocol 1978 and Amendments 1981, 1983, 1988;

2. International Load Line Convention;

3. International Convention on Tonnage Measurement of Ships;

4. International Convention for the Prevention of Pollution from Ships 1973 /

Amendments 1978; 1984;

5. International Regulations for the Prevention of Collision at Sea 1972 and

Amendments 1981;

6. International Telecommunications and Radio Regulations, including

GMDSS 1989 / 1990;

7. Suez Canal Rules including Tonnage Measurements;

8. Guide lines of the Waterside Workers Federation of Australia regarding

Cargo Holds Ladders;

9. I.L.O. Convention Concerning Crew Accommodation on board Ships No. 92;

10. USCG Rules regarding marine pollution as applicable to foreign flag vessels;

11. IMO resolution as applicable at this type of ship, request by Class

prova.

Dimensiunile principale :

Lungimea maximă L=……………………………………………….158,90 [m]

Lungimea plutire Lcwl=……………………………………………..148.00 [m]

Lungimea între perpendiculare Lpp=…………………………..148.00 [m]

Lățimea B=……………………………………………………………….22,00 [m]

Înălțimea de construcție D =………………………………………..13,00 [m]

Pescajul d =………………………………………………………………..9.00 [m]

Deplasamentul Δ=……………………………………………………..23203 [ t ]

Deadweightul…………………………………………………………..18000[tdw]

Motor principal

Propulsia navei va fi asigurată de un motor de tip 8S35MC executat sub licență MAN B&B, cu 8 cilindri în linie.

Puterea maximă continuă (MCR) este de 5920 KW – 7940 CP la 173 rot/min.

Elicea este de tip monolit cu 5 pale din Ni, Al, Bz.

Viteza, autonomie

Autonomia maximă a navei va fi de cca.5000 mile în următoarele condiții:

-viteza medie …………………………………………cca. 15 Nd

-starea mării (15% rez.putere) ………………………medie

-starea corpului ………………………………………..medie

Echipaj
Amenajările așa cum sunt arătate în planul general sunt prevăzute pentru următorul echipaj: 15 ofițeri și marinari, inclusiv pilot, armator și o cabină de rezervă.

Deadweight, rezerve, încărcătura utilă :

– Combustibil greu………………………………………………1000 [ t ]

– Ulei………………………………………………………………….100 [ t ]

– Apă………………………………………………………………….100[ t ]

– Echipaj + bagaje…………………………………………………..5,1 [ t ]

– Rezerve pentru echipaj………………………………………110[ t ]

– Încărcătură utilă………………………………………………….16000[ t ]

– Deadweight………………………………………………………..18000[ t ]

– Viteza…………………………………………………………………15 [Nd] = 7,72 [m/s]

– Echipaj………………………………………………………….. …..15 pers.

1.8. Autonomie, zonă de navigație

Rezervele de combustibil, ulei, apă, hrană, asigură navei o autonomie de 5000 Mm la viteza de exploatare15 Nd. Zona de navigație a navei este nelimitată.

1.9. Probe

Toate probele de cheu și de mare sunt realizate de către șantierul constructor în conformitate cu programul de probe .

Programul de probe va fi întocmit conform regulilor registrului german și cele ale beneficiarului.

Probe de cheu

La probele de cheu se vor verifica: calitatea execuției și funcționarea instalațiilor și mecanismelor.

Probe de mare

Acestea se vor executa cu nava în balast în prezența reprezentanților clientului și ai registrului german.

Se vor verifica și determina:

viteza ;

instalația de guvernare a navei și calitățile de manevrabilitate;

consum de combustibil și ulei al motorului principal la funcționarea de lungă durată,etc.

În timpul funcționării probelor de marș ale navei se vor verifica toate instalațiile în funcțiune.

După terminarea probelor, furnizorul va prezenta clientului rezultatele probelor prelucrate.

1.10. Documentația de predare

La livrarea navei către beneficiar ,constructorul va preda și o documentație tehnică de însoțire în 2 exemplare .

CAP II

TRASAREA PLANULUI DE FORME

Trasarea planului de forme constituie o problemă extrem de importantă, deoarece formele corpului navei influențează performanțele de stabilitate, comportare pe valuri, manevrabilitate, rezistență la înaintare și propulsie, etc.

Planul de forme descrie formele navei și constituie o reprezentare grafică a suprafeței teoretice a corpului navei în trei proiecții, ce se obțin prin intersecția corpului navei cu trei plane perpendiculare între ele, numite plane principale de proiecție. Aceste plane sunt:

Planul diametral – este planul vertical longitudinal ce împarte corpul navei în două părți simetrice;

Planul cuplului maestru – este planul vertical, transversal ce trece pe la mijlocul navei;

Planul plutirii – este planul orizontal-longitudinal , perpendicular pe primele două , ce trece prin planul suprafeței libere a apei calme.

Formele navei sunt descrise de curbele obținute prin intersecția corpului navei cu plane paralele cu planele principale de proiecție, care sunt următoarele:

Cuplele – sunt curbele obținute la intersecția corpului navei cu plane paralele cu planul cuplului maestru; iar prin proiecție rezultă transversalul planului de forme.

Longitudinalele – sunt curbele obținute prin intersecția corpului navei cu plane parale cu P.D.; ele formează longitudinalul planului de forme.

Plutirile (linii de apă) – sunt curbele rezultate prin intersecția corpului navei cu plane paralele cu planul de bază; iar totalitatea lor, împreună cu proiecția punții formează orizontalul planului de forme.

Curbura transversală a punții : favorizează scurgerea precipitațiilor, a apei provenite din valuri sau spălarea punții deoarece puntea navei este descoperită. Curbura transversală are forma unui arc de cerc sau parabolă. Mărimea curburii este dată de săgeata în P.D.; care depinde de lățimea și tipul navei, după relația:

unde: B – lățimea navei;

k = 50 pentru nave de mărfuri.

Selatura (curbura longitudinală a punții) lipsește pe porțiunea cilindrică , din considerente tehnologice, iar spre extremități puntea superioară se înalță.

Scări de reprezentare:

În general , scara se alege în funcție de lungimea maximă a navei:

Planul de forme este realizat în format A0 la scara 1:100.

Formele extremității navei: Bordajele navei se unesc la extremități prin elemente de rezistență numite etravă (în prova) și etambou (în pupa) ca în fig. Pentru a micșoara rezistența la înaintare se adoptă soluția formei cu bulb a extremității prova deoarece prelungirea volumului imers spre prova conduce la deplasarea crestei valului propriu la prova și în consecință la modificarea domeniului de viteze la care se așteaptă o interferență nefavorabilă a valurilor.

Linia etravei

Formele etamboului elicei se adoptă în concordanță cu amplasarea optimă a ansamblului elice-cârmă .

Formele și dimensiunile pupei , deasupra liniei plutirii , se stabilesc din considerente estetice și tehnologice , ținând cont de suprafața necesară a punții).

Forma cuplelor:

la extermitatea prova , are forme U-V care se transformă în forme U deasupra liniei de încărcare ;

– la extremitatea pupa, are forme U-V care se deformează perpendicular pe planul de bază în scopul uniformizării siajului la pupa.

Forma liniilor de plutire : nu trebuie să aibă salturi care pot fi surse de generare ale unor noi sisteme de valuri proprii. La prova forma liniilor de plutire depinde de coeficientul bloc , fiind recomandate formele convexe pentru nave cu forme pline.

Unghiul de intrare iE , corespunzător liniei de plutire (unghiul dintre planul diametral și tangenta la linia de apă) este adoptat în funcție de coeficientul bloc calculat pe baza lungimii între perpendiculare .

Unghiul optim de intrare corespunzător liniei de plutire

După verificarea dimensiunilor principale și a coeficienților de finețe se trece la trasarea planului de forme.

Planul de forme a fost rulat inițial în Tribon.

Pentru construcția planului de forme am utilizat programul AUTOCAD 2016 și funcția spline din programul Autocad.

O prezentare succintă a modului în care am procedat pentru a elabora planul de forme este prezentată în continuare.

Alegerea formatului de hârtie

Pentru o bună precizie, un plan de forme nu trebuie să fie mai scurt decât 1,5 m (2,5 m > L >1.5 m). Scara desenului trebuie să fie aleasă conform lungimii navei, la una din valorile: 1:50, 1:100, 1:150, 1:200.

Ținând cont de dimensiunile navei am ales ca format de hârtie A0+. Acesta corespunde unei scări de reprezentare de 1:100.

Trasarea caroiajului:

Longitudinalul planului de forme este format din curbe numite cuple și notate de la pupa spre prova cu C0, C1, …, C20. Pentru precizia reprezentării se iau in considerație si cuplele intermediare C -0.5, C20.25, C20.5.

Orizontalul planului de forme este format din curbe denumite plutiri și notate de la PB spre CWL cu: WL0, WL1,…,WL14.6, WL15,…, WL22.

Caroiajul longitudinalului este definit de proiecțiile plutirilor și cuplelor in PD (linii drepte). Caroiajul orizontalului este definit de proiecțiile longitudinalelor și cuplelor pe planul plutirii de plină încărcare.

Transversalul este definit de proiecțiile plutirilor și longitudinalelor pe planul cuplului maestru încadrate în dreptunghiul de dimensiuni B,d.

Întreaga construcție se va face pe același format de hârtie standardizat, astfel: caroiajul longitudinalului in partea stângă, caroiajul transversalului in partea dreaptă și caroiajul orizontalului sun cel longitudinal, in corespondență.

După trasare , caroiajul se verifică trasând câteva diagonale in "X".

Trasarea profilului longitudinal

Trasarea profilului longitudinal al navei are mai multe etape :

-trasarea selaturii care este parabolică

-pentru trasarea etravei și a etamboului se vor folosi forme tip.

Constructiv, extremitățile navei nefiind ascuțite apar raze de racordare pe fiecare plutire la etravă și etambou.

Trasarea cuplelor în orizontalul planului de forme

Am luat distanța între cuple de 10,714m. Corespunzător acestor puncte determinate se vor trasa verticale ce reprezintă amplasarea pe lungime a cuplelor carenei. În continuare pe cuplele astfel trasate, se măsoară semilățimile yi pentru fiecare plutire. Prin unirea punctelor astfel determinate va rezulta conturul plutirii respective. La intersecția cu cuplele reale rezultă semilățimile reale ale plutirilor la cuplele respective.

Trasarea cuplelor reale în transversalul planului de forme

Pentru a trasa o cuplă oarecare se scot din orizontal pe fiecare plutire semilățimile corespunzătoare. Aceste semilățimi se transpun pe plutirile respective în transversal de la PD la stânga și la dreapta, unindu-se cu o curba continuă.

Trasarea longitudinalelor

Longitudinalele se trasează luând înălțimi la intersecția cu cuplele din transversal și abscisele de la intersecția cu plutirile in orizontal. Acestea se transpun pe cuplele și plutirile respective din longitudinal unindu-se cu o linie continuă.

După verificarea dimensiunilor principale și a coeficienților de finețe se trece la trasarea planului de forme.

Planul de forme a fost rulat inițial în Tribon.

Pentru construcția planului de forme am utilizat programul AUTOCAD 2016 și funcția spline din programul Autocad.

O prezentare succintă a modului în care am procedat pentru a elabora planul de forme este prezentată în continuare.

CAP III

CALCULE HIDROSTATICE PE PLUTIRI

3.1. DEFINIREA FLOTABILITĂȚII

Flotabilitatea reprezintă capacitatea navei de a pluti într-o poziție bine determinată la suprafața liberă a apei; nava aflându-se în staționare, pe plutire liberă.

Plutirea liberă exclude acțiunea momentelor exterioare de înclinare asupra navei. Poziția navei în plutire liberă este definită de trei parametri principali ( o translație și două rotații):

Pescajul (T) ;

Unghiul de înclinare longitudinală()

Unghiul de înclinare transversală ()

Dacă planul Kxy este paralel cu suprafața apei ( = = 0) nava se află în poziție normală, considerată pe carenă dreaptă.

Calculul elementelor flotabilității carenei se realizează în ipoteza că nava se află pe carenă dreaptă și au ca scop determinarea curbelor de variație ale acestora în funcție de pescajul navei.

6.1Diagrama de carene drepte

Diagrama de carene drepte este o reprezentare grafica a tuturor curbelor de carene drepte :

Curba ariilor plutirilor, AWL;

Curba volumului și a deplasamentului, V, ;

Curba abscisei centrului de plutire, xF;

Curba abscisei cetrului de carenă, xB;

Curba cotei centrului de carenă, zB;

Curba momentelor de inerție, Ix, IyF;

Curba razelor metacentrice, r, R.

Reprezentarea pe aceeași diagrama se face la scări diferite, pe un format minim A3. Adoptarea scărilor se face din două considerente :

scările sa fie numere întregi;

în urma reprezentărilor grafice să rezulte o diagramă cât mai clară posibil.

Etape de calcul:

1. Întocmirea tabelului cu semilățimi.

2. Calculul elementelor geometrice ce definesc suprafața plutirii :

aria AWL a suprafeței plutirii drepte ;

curba absciselor centrelor de plutire xF ;

momentele de inerție IX și IY ale plutirilor.

3. Calculul elementelor ce definesc carena navei :

volumul carenei V ;

coordonatele xB și zB ale centrului de carenă.

4. Calculul razelor metacentrice transversale “r” și longitudinale “R”.

Calculul unei plutiri

Plutirile sunt suprafețele rezultate din intersecția corpului cu plane paralele cu planul de bază.

Plutirile navei se definesc în fiecare plan de plutire prin intermediul semilățimilor y = y(x), pentru z = const. Funcția y(x) este definită discret, prin puncte ale căror coordonate sunt prezentate în tabelul de trasaj al navei.

Calculul unei plutiri presupune determinarea elementelor sale:

Relații de bază:

1. Aria suprafeței plutirii

2. Momentul static al ariei plutirii:

4. Momentul de inerție în raport cu axa x:

5. Momentul de inerție în raport cu axa y:

6. Momentul de inerție al ariei plutirii față de o axă paralelă cu y ce trece prin centrul plutirii:

7. Volumul carenei:

8. Deplasamentul:

=(1+k)·V [m3]

= [t]

= densitatea apei

=volumul real al carenei

K = 1,006 apă de mare r = 1.025 t/m3

9. Coordonatele centrului de carenă:

10. Raza metacentrică transversală:

11. Raza metacentrică longitudinală:

Ca metodă de integrare s-a folosit metoda trapezelor care constă în aproximarea integralei cu suma ariilor trapezelor.

Tabelul de semilățimi

Tabelul de semilățimi a fost realizat în Excel . Pe baza acestor calcule s-a realizat diagrama de carene drepte în Autocad. )

Calculul curbelor de carene drepte

Relațiile practice de calcul utilizate pentru toate plutirile, de la WL0 la WL22, în tabelele EXCEL vor fi:

AWL = 2L 1 ;

xf = L 2/1 ;

Iy = 2(L)34 ;

Ix = (2/3)L 3.

Lpp=148

delta l = 7,4

pescaj 9

delta d 1,8

ro = 1,025

k = 1,006

Capitolul 4

DETERMINAREA REZISTENȚEI LA ÎNAINTARE ȘI A PUTERII LA FLANȘĂ A MOTORULUI

4.1. COMPONENTELE REZISTENȚEI LA ÎNAINTARE

Rezistența totală la înaintare a navei (RT) reprezintă proiecția rezultantei forțelor hidro-aerodinamice care acționează asupra navei , pe direcția vitezei de deplasare și se opun mișcării de avans.

Forțele hidro-aerodinamice apar datorită presiunilor și tensiunilor tangențiale care acționează pe suprafețele imerse și emerse ale corpului navei aflat în mișcare și sunt influențate de o serie da factori: regimul de navigație, formele navei, valoarea vitezei navei, direcția curgerii față de planul diametral , prezența vânturilor, valurilor sau a curenților marini.etc.

Regimul de navigație se definește pe baza numărului Froude () , calculat cu volumul real al carenei navei ():

FnΔ = = = 0,465

Numărul Froude este subunitar , deci nava se află în regim de deplasament (greutatea navei este echilibrată de forța de împingere).

Rezistența totală (hidro-aerodinamică) la înaintarea are următoarele componente:

unde: Rw – rezistența de val ;

Rv – rezistența de vâscozitate ;

RAPP – rezistența apendicilor;

RA – rezistența aerodinamică a părții imerse;

RAW – rezistența adițională pe valuri.

În ipoteza carenei nude a navei, este prezentată schema generală a descompunerii componentelor hidrodinamice de rezistență la înaintare (Fig. 4.1).

Pe nivelul I este ilustrată descompunerea componentelor în ipoteza Froude, și anume rezistența la înaintare este suma dintre rezistența de frecare a plăcii plane echivalente RFoși rezistența reziduă RR:

R= +

Toate componentele care depind de nr. Froude sunt înglobate în rezistența reziduă, inclusiv componenta de formă a rezistenței de frecare care depinde de nr.Reynolds.Rezistența de frecare a plăcii plane echivalente depinde de nr. Reynolds.

Dacă se adaugă efectul de formă al rezistenței de frecare la rezistența de frecare a plăcii plane echivalente se obține rezistența de frecare a carenei navei RF, care depinde de vâscozitatea fluidului. Tensiunile tangențiale de frecare iau naștere prin adeziunea particolelor de fluid pe suprafața carenei.

În nivelul II rezistența la înaintare este alcătuită din rezistența de presiune și rezistența de frecare a carenei , care înglobează și efectul de formă.

Rezistența de presiune se datorează modificării distribuției câmpului de presiune , de-a lungul corpului navei , datorită existenței stratului limită și a fenomenului de desprindere a acestuia , fenomen însoțit de apariția unor sisteme de vârtejuri puternice.

Suma dintre rezistența de frecare a carenei și partea vâscoasă a rezistenței de presiune Rpv , formează rezistența de vâscozitate Rv, iar ceea ce rămâne din rezistența de presiune se numește rezistență de val Rw.

Pe nivelul III al diagramei din Fig 8.1. , în ipoteza lui Hughes , rezistența la înaintare este suma dintre rezistența de val (propriu) Rw și rezistența de vâscozitate Rv.

R = +

Rezistența valurilor generate la deplasarea carenei RWM și rezistența de spargere a valurilor RWB formează rezistența de val RW.

Nivelul I Nivelul II Nivelul III

Fig. 4.1. Componentele hidrodinamice ale rezistenței la înaintare , pentru cazul carenei nude

4.2.DETERMINREA REZISTENȚEI LA ÎNAINTARE

4.2.1. Metoda Holtrop-Mennen

Metoda Holtrop-Menenn este o metodă de natură statistică și are următorul domeniu de aplicare în cazul vrachierelor:

Rezistența totală la înaintare a navei se determină cu relația:

unde: – rezistența de frecare calculată conform formulei ITTC -1957 ;

(1+k1) – factorul de formă al carenei fără apendici;

– rezistența apendicilor;

– rezistența de val propriu;

– rezistența de presiune adițională bulbului prova în apropierea suprafeței libere ;

– rezistența de corelare dintre model și navă.

4.2.1.1. Rezistența de frecare (RF)

Conform ITTC-1957 , rezistența de frecare se calculează cu relația:

unde: CF – coeficientul rezistenței de frecare;

= = =1,54*

Re = = = 9,6*

– densitatea apei ();

v – viteza navei (;

S – suprafața udată a corpului fără apendici;

S = *(2*T + B)* *(0,453 + 0,4425* – 0,2862* – 0,003467*B/T +0,3696 / =

=148*(2*9+22)**(0,453+0,4425*0,75-0,2862*0,972- 0,003467*2,44+0,3696*0,861)+2,38*20,2/0,75 =4829

ABT = 20.2 [m2] este aria secțiunii transversale a bulbului .

4.2.1.2. Factorul de formă al corpului fără apendici (1+k1)

Se caclulează astfel:

1 + = 0,93 + 0,487118* * *

* *

1 + = 0,93 + 0,487118* * *

* *

=1,25

unde:

1+ 0,011* = 1+0,011*0 = 1

= 0 pentru forme normale ale pupei navei;

LR – distanța de la perpendiculara pupa la zona din care începe partea cilindrică a navei și se poate calcula cu relația:

= *[1- + 0,06* /(4* -1)]

în care lcb este distanța longitudinală a centrului de carenă față de jumătatea lungimii plutirii de calcul , exprimată în procente din LWL.

Daca centrul de carena se afla in pupa fata de jumatatea lungimii plutirii de calcul, atunci valoarea se considera negativa.

= (BJ/ )*100= -2,12 [m]

4.2.1.3. Rezistența apendicilor (RAPP)

Rezistența apendicilor se determină în funcție de aria suprafeței apendicilor SAPP , cu relația:

= * *

= 1,54** * = 1,46 [kn]

unde: reprezintă factorul de formă echivalent pentru n apendici.

=(*T)/C =22,2 [m²]

C= 50

4.2.1.4. Rezistența de val propriu (Rw)

Rezistența de val propriu se determină cu relația (valabilă pentru nr.Froude Fn 0,4):

= cos(λ*)] =

= cos(0,9*)] = 27,27 [KN]

unde:

= 2223105**

= 2223105** =1,84

– jumătatea unghiul dintre tangenta la plutire , în extremitatea prova;

= 1+ 89*exp[-(/ 22 (1-

(1-(/22(100] = 21

hb =0,6*T =0,6*9= 5,4 m

= * 0,4 *

= * 0,4 * =-0,001

4.2.5. Rezistența presiunii adiționale datorate bulbului prova (RB)

Rezistența presiunii adiționale datorate prezenței bulbului se calculează cu relația:

/ (1+1,34²

RB = 58,8[kN]

unde: – coeficient (se ia in considerare emersia provei)

pB =2,8

0,56* / ( – 1,5) = 2,8

4.2.1.6. Rezistența de presiune adițională datorată imersării pupei oglinda

= = 0 [KN]

=0,2*(1-0,2F) pentruF 5

=0 pentruF 5

F = v / [2*g*/ (B+B*)

4.2.1.7. Rezistența adițională de corelare între model

și navă (RA)

Rezistența adițională de corelare între model și navă reprezintă efectul rugozității corpului și al rezistenței aerodinamice a părții emerse a corpului navei la o viteză nulă a vântului.

Determinarea rezistenței se realizează în funcție de suprafața udată totală a corpului navei , astfel:

= *)

=0,3* (21978+22,2)=64,15 [KN]

unde:

= 0,006* ( + 100 – 0,00205 + 0,003 *( / 7,5 * *(0,04 – )

= 0,006* ( + 100 – 0,00205 + 0,003 *( / 7,5 * *(0,04 – ) =0,4*

= 0,04 pentru / 0,04 / = 9/148=0,04

Rezistența totală la înaintare a navei se determină cu relația:

=(1+)++ =226,72*1,255+1,46+27,27+58,2+64,15=436,3

Rt=436,3 kN

4.3. DETERMINAREA PUTERII LA FLANȘĂ A MOTORULUI

Puterea la flanșa motorului (PB) se mai numește puterea utilă, sau puterea efectivă și reprezintă puterea măsurată la flanșa de cuplare a motorului .

Propulsorul (elicea) transformă puterea instalată la bordul navei într-o forță de împingere care antrenează nava înainte. Împingerea propulsivă se realizează datorită accelerării fluidului în care lucrează propulsorul.

4.3.1. Calculul coeficienților de propulsie

Calculul coeficienților de propulsie se determină folosind aceeași metodă Holtrop-Mennen, astfel:

Coeficientul de siaj (w):

w= 0,395* + 10* – 0,23

w= 0,395* + 10* – 0,23

w=0,206

unde:

= (1+k)* = 0,0015*(1,256)*0,0004 =0,002

= (0,7 diametrul prelimnar al elicei

(1+k) = (1+) + [(1+)-(1+)] = 1,255+[(1,4)-(1,255)] =1,256 (4,31)

unde:

Coeficientul de sucțiune (t):

t=*w

t=0,82*0,206=0,168

unde: kt = 0,82….1,05 pentru nave cu cârmă formată dintr-o singură placă.

Randamentul relativ rotativ:

= 0,9922 – 0,05908* +0,07424*( – 0,0225)

= 0,9922 – 0,05908*+0,007424(0,852-0,0225*(-2,12))=1,014

unde:

= 0,538raportul de disc expandat ;

Obs. Pentru navele cu o elice:

=1,021,06

Viteza de avans(viteza medie în discul propulsorului) (vA):

= v(1-w) = 7,72(1-0,206) =6,13 m/sec

Coeficientul influenței corpului :

ηH = = 1,05

Tabel centralizator:

4.3.3. Calculul preliminar al puterii de propulsie

Cunoscând rezistența totală la înaintare RT se calculează :

Puterea efectivă de remorcare PE :

= *v*(1+) = 436,3*7,72(1+0,02) = 3434 kW

unde: reprezintă o rezervă de proiectare .

Puterea disponibilă la elice PD:

= 3434/0.711*1/1 =4826 kW

Puterea la flanșa motorului PB:

= = 5853 k W

unde: randamentul liniei de axe;

randamentul reductorului;

SR – coeficientul de încărcare a motorului sau SR (Service Rating) puterea de serviciu;

SR = 0,85MCR în regim de serviciu;

MCR – puterea maximă continuă.

.

4.3.4. Alegerea motorului principal

Cunoscând puterea necesară la flanșa motorului se alege tipul și puterea motorului din cataloage.

.

Rotatii optime :173rot/mim

Conformcatalogului MAN B&W aleg urmatorul motor:

8S35MCcu următoarele caracteristici:

P=7940 C.P./5920Kw

n=173 rot./min- la motor

n=173 rot./min-la elice

TEMA SPECIALA

INSTALATIA DE ANCORARE

PROIECTAREA INSTALATIEI DE ANCORARE

1.SISTEME DE ANCORARE

Sunt utilizate doua metode de ancorare :

-ancorarea pasiva

-ancorarea dinamica

Ancorarea pasiva utilizeaza legaturi mecanice intre nava si fundul acvatoriului prin care transmit fundului fortele ce solicta plutitorul si tind sa il deplaseze.

Legatura dintre nava si fund formeaza o linie de ancorare.

Linile de ancorare sunt formate din:ancore,elemente flexibile (lanturi sau cabluri)care transmit fortele de la nava la ancora si elemente de conducere a lantului catre mecanisme si spatial de depozitare de pe nava ( nari de ancora ,stope ,vinciuri sau cabestane,puturi de lant). Numarul de ancore si dispunerea lor la bord se coreleaza cu marimea navei,destinatia si precizia de pozitionare ceruta. Ancorarea pasiva cu lanturi se recomanda pentru adancimi mici si medii de pana la 120 m iar pentru adancimi mai mari se recomanda utilizarea cablurilor drept elemente flexibile sau a instalatiilor de ancoare dinamice.

Ancorarea dinamica consta in pozitionara plutitorului in raport cu fundul fara interpunerea unor legaturi mecanice intre nava si aceasta si preluarea tuturor fortelor care tind sa il deplaseze.Preluarea acestor forte se face exclusive prin mijloace de la bordul navei. Ca mijloace active sunt folosite propulsoare a caror interactiune cu apa dezvolta fortele necesare mentinerii echilibrului navei in poitia dorita.Comanda propulsoarelor se face printr-un calculator de process in functie de abaterea navei fata de un reper initial ales pe fundul marii.Performantele ancorarii dinamice de pozitionare nu sunt intotdeauna satisfacatoare

1.1. Scopul instalatiei

Instalatia de ncorare reprezinta un complex de elemente simple si de mecanisme, destinate pentru mentinerea navei intr-o zona in afara caii navigabile sau intr-o pozitie stabilita de comandantul navei.

Cerinte generale impuse instalatiei de ancorare

Instslatia de ancorare are rolul de a asigura legatura dintre nava si fundul apei, in locuri neamenajate. Nava poate stationa la ancora in bazinele sau radele portuare, in marea deschisa sau in zonele cu gheturi. Ea se fixeaza de fund cu ajutorul ancorei, prin intermediul lantului sau parimei de ancora, care poate fi ridicate la bord de mecanismul de ancorare. Pentru a permite fixarea sigura a navei ancorate si desprinderea ancorei la virare, ancora este construita astfel incit forta de fixare este maxima atunci cind asupra ei actioneaza o forta orizontala (β=0°) si minima, atunci cind este solicitata de o forta verticala (β=90°).

Instslatia de ancorare trebuie sa prezinte siguranta deosebita de functionare si sa permita actionarea mecanica de la distanta.

2.COMPONENTA INSTALATIEI DE ANCORARE

Linia de ancorare cuprinde urmatoarele elemente:

1-vinci de ancora

2-stopa fixa

3-lant de ancora

4-nara de ancora

5-ancora

6-tub de ghidare

7-dispozitiv de eliberare lant

8-corpul dispozitivului

9-cioc de papagal

10-putul de lant

Vedere laterala a instalatiei de ancorare

Vedere de sus pe puntea teuga a navei Vedere din prova

In pozitie de mars, ancora are ghearele in exteriorul corpului, iar tija este introdusa in nara. Aceasta pozitie permite fixarea ancorei de corp prin tensionarea lantului prin intermadiul vinciului 1, in timpul marsului efortul din lant fin preluat de stopa fixa 2 obtinand astfel posibilitatea lansarii rapide a ancorei sub actiunea greutatii proprii ,prin slabirea stopei.

Instalatia de ancorare de la pupa consta dintr-o singura linie de ancorare compusa din ancora 1 numita si ancora de curent sau ancorot,tija 2 amplasata in nara de ancora 3, lantul de ancora 4, stopa fixa 5 , vinciul de ancora 6, tubul de ghidare 7 ,putul de lant 8. Aceasta ancora se amplaseaza in planul diametral ,iar ghearele ancorei se protejeaza prin introducerea acesteia intr-o nisa.

Ancorele

Ancorele sunt elemente de fixare a navei fata de fundul apei, prin intermediul lanturilor sau parimelor. Ancorele trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

constructie simpla

rezistenta mecanica mare

comoditate de manevrare si intretinere

forta maxima de fixare la fixarea pe fundul apei

desprindere usoara la smulgere

O caracteristica generala a ancorelor, dupa care este apreciata eficienta lor, este factorul de smulgere Ks, definit ca raportul dintre forta orizontala de smulgere Fs si greutatea ancorei ma*g

Ks=Fs/ ma*g

O ancora este formata dintr-un fus avind la un capat cheia dreapta de fixare a lantului, iar la celalalt capat bratele de infingere. Dupa pozitia fusului fata de brate se deosebesc doua cazuri.

1.3.1 Ancorele cu fus nearticulat

Ancorele cu fus nearticulat, care se fixeaza de fund cu o parte din numarul total de brate. Dintre acestea cea mai cunoscuta este ancora Amiralitate. Ancora este formata din fusul nearticulat 1, diamant 2, brate 3, gheare 4, traversa 5, urechea de lant 6, si cheia dreapta de fixare 7. Traversa 5 se afla in plan perpendicular fata de cel al bratelor si are la unul din capete un cot de 90°, pentru a permite rabaterea pe tija, la depozitare. Pentru a asigura infingerea, lungimea traversei este mai mare decit distanta dintre ghiare.

Alte ancore cu fus nearticulat:

– ancora cu patru ghiare

– ancora cu ghiare de pisica

– ancora cu un singur brat

– ancora de gheata

Factorul de smulgere al acestor ancore este : Ks=9…12. Desi sunt simple si eficiente, aceste ancore nu sunt utilizate din cauza dimensiunilor de gabarit mari si dificulitatilor de fixare la bord.

1.3.2 Ancorele cu fus articulat

Ancorele cu fus articulat, care se fixeaza de fund cu ambele brate. Cea mai raspindita este ancra HALL.

cheie dreapta pentru fixare de lant sau parima

fus articulat bolt de asamblare

cap cu brate

Desi are un factor de smulgere relstiv redus (Ks=3…4), ea este utilizata la majoritatea navelor, datorita sigurantei deosebite de functionare si posibilitatii de fixare in nara de ancora.

Alte ancore cu fus articulat sunt redate mai jos:

ancora GRUSON ancora UNION ancora BYERS ancora SPECK

Factorul de smulgere creste o data cu suprafata activa a bratelor. Pentru navele rapide sunt folosite ancore cu fus articulat cu factor de smulgere Ks=6…11, in constructie sudata, cu brate de suprafata mult mai mare, cum sunt:

ancora DANFORTH ancora MATROSOV

prevazute cu traverse in planul bratelor pentru a asigura asezarea corecte pe fund a acestora.

Ancorele se executa din otel turnat, cu exceptia celor pentru navele rapide, care se pot executa si din otel sudat sau chiar din aliaje usoare.

1.4.Lanturile si parimele de ancora

Sunt elemente de legatura dintre ancora si corpul navei. Pentru adincimi mari de ancorare in loc de lanturi sunt folosite parimele metalice, iar pentru navele rapide, parime nemetalice. La navele de pescuit mai scurte de 30 m si la celelalte nave din otel cu Na ≤ 205, lanturile de ancora pot fi inlocuite cu parime metalice, cu conditia ca lungimea lor sa fie majorata cu 50%, fata de cea a lanturilor. Prinderea de ancora a parimelor se face cu o bucata de lant de minimum 12,5 m. La navele din otel cu Na ≤ 130, lanturile sau parimele metalice pot fi inlocuite cu parime din fibre sintetice.

In pozitia de ancorare lungimea lantului sau parimei de ancora trebuie sa asigure orizontalitatea fortei de solicitare a ancorei.

Lantul de ancora este caracterizat prin calibrul sau d, care este diametrul sirmei de otel din care este formata zaua.

In functie de tehnologia de executie se deosebesc:

-zale sudate electric pentru (fara punte, pentru d = 5…37 mm)

(cu punte, pentru d = 13…62 mm)

-zale sudate prin forjare (fara punte, pentru d = 7…37 mm)

(cu punte, pentru d = 13…100 mm)

In functie de toate caracteristicile mecanice ale atelului din care se executa lantul de ancora, acestea sunt de trei tipuri corespunzatoare a trei categorii de otel:

-tip 1- otel de categoria 1 cu Rm = 305 N/mm²

-tip 2- otel de categoria 2 cu Rm = 490 N/mm²

-tip 3- otel de categoria 3 cu Rm = 690 N/mm²

In care Rm reprezinta rezistenta la rupere a materialului

Lanturile de ancora se alcatuiesc din chei de lant. Cheile sunt imbinate intre ele cu ajutorul zalelor de impreunare (Kenter).

Pentru formarea lungimii necesare, intretinerea curenta si tractionarea de probare periodica, lantul de ancora este format din mai multe tronsoane, numite chei de lant. Fac exceptie lanturile cu un calibru d ≤ 15 mm, care pot fi executate fara a fi impartite in chei de lant. Dupa pozitia pe care o are in lant, cheile de lant pot fi:

chei de lant de capat (care se fixeaza de corpul navei)

chei de lant intermediare

chei de lant de ancora

Lungimea cheilor de lant intermediare trebuie sa fie cuprinsa intre 25 si 27,5 m, numarul de zale trebuie sa fie intodeauna impar.

Elementele constructive ale unui lant de ancora sunt: zale terminale 2, cu calibrul d1=1,2d, montate la cheia dreapta 1 a ancorei si la capatul navei, zale virtej 3, montate cite una la fiecare cheie de lant si una linga ancora, zale obisnuite 4, zale intarte 5 plasate pe ambele parti ale zalei virtej si zale de cuplare a cheilor de lant. Prinderea de ancora a lantului se face cu ajutorul cheii terminale 6.

Asezarea lantului pe barbotina

Narile de ancora

Sunt deschideri in corpul navei prin care lantul traverseaza bordajul si puntea a fi actionat de mecanismul de ancorare in vederea depozitarii la bord. Amplasarea ei conditioneaza frecarea lantului sau parimei la schimbarea de directie si influenteaza puterea instalatiei de ancorare.

De asemenea, in tubul narii de ancora intra fusul articulat al ancorei, cind nava in mars are ancora depozitata la bord.

Atunci cand ancora este trasa la post ,tija intra in nara iar ghearele raman in afara bordajului ,fixandu-se de acesta prin tensionarea lantului.

Nara are o sectiune circulara ,iar diametrul si lungimea ei se aleg in functie de dimensiunile ancorei astfel incat sa permita introducerea completa a tijei ancorei.Din acest punct de vedere ,o importanta mare o are inclinarea narii fata de orizontala.

In functie de aceasta inclinare ,narile pot fi clasificate astfel:

-nari cu inclinare mica intalnite la navele cu inaltime de constructie mica

-nari cu inclinare mare intalnite la navele cu inaltimi mari de constructie cu forme pline la prova si cu bulb

Inclinarea narii are doua consecinte asupra manevrarii ancorei:

-poate face ca ancora san u vina normal la post daca inclinarea este prea mica

-la iesirea din nara lantul poate avea frangeri mari ceea ce conduce la uzura lantului

Realizarea de nări care să respecte anumite condiții nu este intotdeauna posibilă, deoarece configurația bordajului nu permite realizarea unor unghiuri mici. În acest caz se modifică local configurația bordajului, prin realizarea unor niși in locul in care nara iese din bordaj. Forma nișelor in punctul in care ghearele ating bordajul se aleg astfel incât ancora sâ se poată trage normal la post, chiar dacă este ridicată cu ghearele spre bordaj. Nișa protejează mai bine ancora la post, insă realizarea ei implică complicații constructive și tehnologice. În aceasta categoric trebuie incadrate soluțiile care prevăd montarea unor adaosuri de o forma bine determinată, pe bordaj, in locul in care ghearele ating bordajul. Rolul acestora este de a răsuci intreaga ancoră atunci când ea vine la post cu ghearele spre bordaj. Soluția se aplică in special când, la nave deja construite, se constată că tragerea ancorei la post nu se face normal.

Perspectiva tubului Ungiurile tubului de ancora

Stopele de lant

Sunt dispozitive de blocare a lantului de ancorare fata de corpul navei, pentru situatile de mars sau ancorare. Exista stope fixe, la care locul de blocare pe lant coincide cu locul de fixare pe corpul navei, si stope de lant la care cele doua locuri sunt amplasate la capetele unui bot de lant.

Stopa fixa cu surub

Stopa cu lant si cheie de blocare

cheie dreapta

za terminala

za intarita

za obisnuita

6. brate rabatabile

cheie de blocare

stift de blocare

Stopa de lant este elementul care transmite lantului de ancora fortele exterioare Fe, care actioneaza asupra corpului navei aflate la ancora.

Narile de punte

Sunt elementele instalatiei de ancorare prin care lantul aflat pe barbotina mecanismului de ancorare este introdus in putul de lant.

corp nara

capac rabatabil

unghiul α dintre axa narii la intrare si planul orizontal, depinde de pozitia relativa dintre nara de punte si barbotina mecanismului de ancorare. Axa narii la intrare trebuie sa fie tangenta la barbotina. Atunci cind putul de lant nu se afla pe verticala narii de ancora si este plasat sub o punte intermediara, este utilizat tubul de ghidare 8, a carui axa trebuie sa fie conceputa astfel incit frecarea lantului sa fie minima. Narile de punte se executa prin turnare, iar tuburile de ghidare prin sudare, ambele fiind din otel.

Puturile de lant

Au rolul de a depozita lanturile de ancora virate partial sau total la bord. Avind inmagazinata o masa apreciabila, amplasarea lor influentiaza pozitia centrului de masa a navei. Pe verticala se aseaza cit mai jos, iar in plan orizontal sunt plasate cit mai aproape de planul diametral, in afara peretilor transversali extremi ai navei:

in prova peretelui de coliziune

in pupa peretelui din picul pupa

Forma puturilor de lant in sectiune transversala poate fi circulara sau rectangulara. In plan diametral au un plan comun. Peretii putului nu au piese care sa iasa in proeminenta. Pentru acces in put se practica decupari pentru a pune piciorul. In spatele decuparilor se amplaseaza o tabla care etanseaza decuparea. Dimensiunile puturilor de lant depind de calibrul lantului si lungimea lantului.

Ciocul de papagal (dispozitivul de declansare a lantului din putul de lant) trebuie astfel proiectat incit sa fie actionat de pe punte.

Volumul putului de lant se caluculeaza cu formula:

V=0,147*L*d² (m³)

V=0,147*225*0,054² (m³) = 9,83(m³)

L=lungimea lantului = 225m

d= calibrul lantului 54mm =0,054m

Fixarea lantului de ancora

In anumite cazuri de axploatare, cum ar fi blocarea ancorei pe fundul apei, trebuie sa existe posibilitatea renuntarii la ansamblul ancora-lant, prin desprinderea de corpul navei. Sistemul de fixare a lantului de ancora de corpul navei trebuie sa asigure o prindere sigura si la nevoie, o desprindere rapida si sigura chiar si atunci cind lantul sau parima sunt tensionate. Cele mai utilizate sunt sistemele cioc de papagal.

Ciocul de papagal liber trebuie montat astfel incit pentru putul de lant complet filetat, el sa iasa din putul de lantului si sa ajunga pe punte, pentru a fi actionata

Un mecanism de ancorara si legare trebuie sa asigure:

– tragerea navei pe lant sau parima pina la verticala ancorei fundarisite

-smulgerea ancorei din fund si ridicarea ei cu viteza de minimum 9m/min; la apropierea ancorei de nara, viteza de virare trebuie sa fie de maximum 10m/min, iar viteza de intrare a ancorei in nara trebuie sa fie de maximum 7m/min;

-ridicarea ambelor ancore de la jumatatea adincimii de ancorare, cu viteza de minimum 9m/min;

-ridicarea unei ancore de la lungimea maxima de lant fundarisit;

-manevrarea parimelor de legare pe tamburii de capat pentru manevre, la forta periferica maxima

-fundarisirea ancorelor cu ajutorul frinei sau a mecanismului

Instalatia manuala de actionare a ancorei trebuie sa asigure o viteza de ridicare de minimum 2,5m/min. Pentru fiecare om care lucreaza la manivele, efortul nu trebuie sa depaseasca 150N.

Vinciurile de manevra cu tambur cilindric trebuie sa asigure:

-infasurarea sau desfasurarea parimei sub sarcina, cu tambur decuplat;

-functionarea in suprasarcina, la acostarea navei, avind insa limitatori de moment maxim;

-mentinerea oracablului tensionat cu ajutorul frinei si atunci cind mecanismul nu este actionat.

Vinci de ancora

Dimensionarea liniei de ancorare

Elementele liniei de ancorare se aleg sau se calculeaza considerând tipul și dimensiunile navei, condițile de ancorare cat și adâncimea de ancorare.

Adâncimile de ancorare se impart in urmatoarele categoric:

adâncimi mici , până la 25 m;

adancimi medii, până la 50 m;

adâncimi mari , până la 150 m;

adâncimi foarte mari, peste 150 m;

Alegerea sau calculul instalației de ancorare se face astfel incât sa se indeplinească următoarele cerințe:

fixarea sigură a navei in care asupra ei acționeaza simultan forțele externe date de vânt, curent, val;

lansarea rapidă a ancorei la apă și controlul permanent al vitezei de coborâre cu ajutorul frânei mecanismului de manevra a liniei de ancorare;

smulgerea rapidă a ancorei, iar dacă s-a ințepenit pe fund, renunțarea la ea printr-o manevră ușoară;

fixarea sigură a liniei de ancorare la bord in cazul in care nava se află in marș;

Dimensionarea elementelor instalatiei de ancorare se face folosind una din metodele :statistica sau determinista

3.1 METODA STATISTICA

Acesta metoda permite alegerea dimensiunilor elementelor instalatiei de ancorare luandu-se in considerare rezultatele exploatariiacestei instalatii la nave de diferite marimi.

Rezultatele sunt cuprinse in norme de dotare ,elaborate de diverse societati de clasificare ,norme ce prevad doatrile minime cu mijloace de ancorare si acostare la nevele de diferite tipuri si dimensiuni.

Registrul Germanische Lloyd utilizeaza urmatoarea relatie pentru a determina numarul de echipamente:

N= Δ²/³+2·h·B+0.1·A

Unde:

Δ=deplasamentul navei in apa cu densitatea de 1.025t/m³ la linia de incarcare de vara, [t]

h= inaltimea efectiva de la linia de incarcare de vara la punctual cel mai de sus al suprastucturii, [m]

A= aria in vedere laterala a navei, suprastucturii de la linia de vara la cel mai inalt punct al suprastucturii-aria velica, [m²]

N= 23204²/³+2·17,5·22+0.1·1322=975,2

Cu caracteristica de dotare se aleg conform tabelului 1 din registrul GL urmatoarele:

– numar de ancore: 3

– fiecarei ancore: 2850 [Kg]

-lungimea totala a doua lanturi: 495 [m]

calibrul lantului : -lanturi obisnuite: 54 [mm]

-lanturi cu rezistenta marita: 48 [mm]

-lanturi cu rezistenta speciala: 42 [mm]

– parama de remorca: -lungimea paramei: 190 [m]

-forta totala de rupere: 559 [KN]

– parama de legare: -numarul de parme: 4

-lungimea fiecarei parame: 170 [m]

-forta totala de rupere a fiecarei parame: 216 [KN]

3.2 METODA DETERMINISTA

Se aplica navelor care ies din clasificarea registrelor navale ,sau atunci cand instalatia de ancorare trebuie sa fixeze nava in conditii de adancime sau la forte exterioare mai mari decat cele considerate in mod statistic.

Metoda determinista apreciaza fortele exterioare care solicita nava sau plutitorul ,cu care se calculeaza liniile de ancorare ,punand conditia realizarii performantelor de pozitionare necesare.Considerarea unor forte exterioare aerodinamice si hidrodinamice se face totusi pe baze statistice ,tinand seama de particularitatile climatice ale zonei geografice unde se realizeaza ancorarea.

Dimensionarea analitica a liniilor de ancorare implica urmatoarele etape:

determinarea fortelor cu care mediul actioneaza asupra navei aflate la ancora

calculul liniei de ancorare care simultan fixeaza nava

studiul dinamicii plutitorului aflat la ancora ,in vederea stabilirii performantelor de pozitionare

3.2.1 DETERMINAREA FORTELOR INTRODUSE DE MEDIU

Efectul mediului poate fi considerat prin fortele introduce de vant,current si valuri. Toate acestea actioneaza simultan asupra navei solicitand linia de ancorare si tinzand sa cshimbe pozitia corpului respectiv.

FORTELE DATORATE ACTIUNII VANTULUI

A cestea actioneaza asupra partii emerse a plutitorului sau navei si se determina folosind rezultatele obtinute pe modele simetrice in raport cu suprafata de plutire ,incercate in tunele aerodinamice.

Solicitarile date de vant se calculeaza cu relatiile:

, , – forțele si momentul datorate acțiunii vântului

– coeficient aerodinamic al forțelor si momentului

– suprafața velica frontală-312 mp

—suprafața velică laterală- 1322 mp

– viteza de calcul a vântului

L -lungimea navei – 158,9 m

– suplimentul de viteză

– 12,515,2[m/s]

– viteza medie pentru vânt

– 10.813.8[m/s]

= 1.519

=1.51913.8=20.96

Pentru

=0,315

=0.170

=0.075

Coeficienti hidrodnamici ai fortelor si momentelor stabiliti pe modele de carena, simetrice fata de plutire, prevazute cu toti apendicii (cavaleti, cirme, elici).

( = *1.025*(20.96)² *312*0.315=16994 N = 17kN

( = *1.025*(20.96)² *1322*0.170=50794 N = 50,8kN

= *1.025*(20.96)² *1322*158.9*0.075=3560812 Nm = 3560 kNm

FORTELE DATORATE ACTIUNII CURENTULUI

Fortele date de curent care actioneaza asupra carenei se determina utilizand coeficientii hidrodinamici ai carenei ,determinati pe modele ale partii imerse,simetrice fata de suprafata de plutire ,incercate in tunele hidrodinamice la diferite unghiuri de intrare a curentului fata de planul diametral.

Solicitarile liniei de ancorare datorate curentului se determina cu relatiile:

unde:

-fortele si momentul ,introduse de actiunea curentului asupra carenei

-aria frontala a suprafetei de deriva -192.4mp

-aria laterala a suprafetei de deriva -1305 mp

L-lungimea navei -158.9m

-coeficientii hidrodinamici ai forteor si momentului,stabiliti pe modele de carene,simetrice fata de plutire,prevazute cu toti apendicii(cavaleti,carme.elice,etc)

-viteza curentului, apreciata statistic intre 1.5 si 1.9 m/s atunci cand prin tema de proiectare nu se impun valori mai mari

In mod obisnuit, cand nava ancoreaza in curent, fortele cu care actoineaza curentul asupra carenei au ponderea cea mai mare si de aceea nava se dispune aproximativ cu planul diametral dupa directia curentului.In acest caz,forta hidrodinamica se poate calcula in acelasi mod in care se determina rezistenta la inaintare ,considerand viteza relativa dintre corp si curent ,.

= 1.9

= *1.025*(1.9)² *192.4*0.80=315.5 N = 0.32 kN

= *1.025*(1.9)² *1305*0.65=1739 N = 1.74 kN

= *1.025*(1.9)² *1305*158.9*0.1=42536 Nm = 42.54 kNm

FORTELE DATE DE VALURI

Efectul valurilor asupra plutitorilor ancorati poate fi considerat prin doua componente:o componenta statica,ce incarca linia de ancorare si o componenta dinamica ce solicita periodic plutitorul ,determinand miscari oscilatorii in plan orizontal in jurul unei pozitii ce corespunde echilibrului static al sistemului liniei de ancorare-plutitor.

Pentru determinarea solicitarilor introduce de valuri asupra navei aflate in ancora ,s-au gasit componentele in sens longitudinal si transversal ale fortei statice introduce de valuri,sub forma:

In care:

coeficientul fortei de actiune a valurilor

inaltimea medie a valurilor ,determinata pe baze statistice in cazul valurilor neregulate

coefficient care considera efectul adancimii

L,B-lungimea si latimea navei

directia valului fata de planul diametral

0.62

3 m

= .25)*22**cos30° = 115.1N = 0.12 kN

= )*(*0.5 = 348.75N = 0.35 kN

Amplitudinile componentelor fortei dinamice dupa directia longitudinala si transversala se calculeaza cu relatiile:

unde:

pulsatia medie a valurilor in cazul valurilor neregulate

masele aditionale de apa considerate in cazul miscarilor longitudinale respective transversale ale navei

deplasamentul navei = 23203 t

, lungimea medie a valului

h-adancimea apei

adancimea centrului maselor aditionale fata de suprafata apei

4 sec

= 0.8*23203 = 18562.4

= 0.4*23203 = 9281.2

19 m

h=40 m

d= 6.7 diametrul elicei

m

16*3*0.866*(18562.4*0.866+18562.4*0.017)*0.85 = 193137 N = 193.1 kN

16*3*0.5*(9281.2+23203)*0.85 = 662677.68 N = 662.7 kN

3.3CALCULUL FORTELOR CARE SOLICITA NAVA IN ANCORA

Se considera cel mai simplu caz de ancorare ,ancorarea unei nave cu o singura ancora ,cand se cere ca nava sa fie fixate sigur in raport cu fundul, fara a fi necesara o pozitionare riguroasa.Nava se poate deplasa in jurul punctului de ancorare in functie de directia rezultantei fortelor exterioare.Se presupune nava raportata la sistemul x,y de axe ,supusa actiunii fortelor date de vant ,curent si a componentei statice a valurilor .De regula , si au aceeasi directie,unghiul care da directia lui in raport cu se cunoaste din conditiile de mediu.Considerand reactiunea introdusa de linia de ancorare ,sistemul de ecuatii care da echilibrul static al navei este:

+++=0

++=0

Sub actiunea fortelor exterioare ,nava se va deplasa in jurul punctului de ancorare ocupand pozitia pentru care rezultanta lor se dispune pe directia liniei de ancorare.Cele doua ecuatii de mai sus permit determinarea lui, si cand sistemul fortelor exterioare este complet definit.Pentru a putea utiliza ecuatiile fortelor hidrodinamice si aerodinamice deduse anterior reducem sistemul de forte in punctul O si putem scrie ecuatiile astfel:

In acest sistem sunt functii neliniare a caror valoare depinde de unghiul de incidenta ,,dintre directia lui respectiv cu planul diametral.De regula acest sistem se rezolva printr-o metoda numerica iterativa dar pentru cazurile cand se pune problema calculului imediat al fortelor din instalatia de ancorare se poate considera ca la echilibru , ,.

In acest caz vom avea:

unde:

in care:

– viteza vantului

– suprafata velica laterala a navei – 1322 mp

– suprafata velica transversala a navei – 312 mp

=0.8- coeficient aerodinamic global

=20.96[m/s]

= 1322*0.912+312*0.408 = 1333.3 [m²]

= 1.205* *1333.3*0.8 = 283409 N = 283.4 kN

-rezistenta la inaintare corespunzatoare vitezei curentului

-cresterea rezistentei datorita unghiului de deriva

pentru L/B =6-12 -coeficient de forma ; L/B = 158.9/22 = 7.22

-coeficient de frecare

– suprafata carenei calculate cu relatia lui Taylor

-coeficient de frecare suplimentar datorita rugozitati provocate de vegetatie

= -la carena proaspat vopsita

=-pentru carene la 7-8 luni dupa andocare

-rezistenta suplimentara datorita elicei nemiscate

= 0.538

unde:-raportul de disc

D-diametrul elicei = 6.3m

= 15.288

= = =1,54*

Ώ = * = 4829.28 [m²]

=

= 1.02* 0.00154+0.0002 = 0.0025

=[KN]

= 1.5 [kN]

= 1.9

= * 1.025*(1.9²)*0. 0025*4829.28+1.5 = 26.24 kN

= * 1.025*1.9² *0.0015*158.9*22*6.3* 0.348 = 23.6 kN

pentru

= = 26.24+23.6 = 49.84 kN

= R = 283.4+49.84 = 333.24 kN

3.4 CALCULUL FORTELOR DIN INSTALATIA DE ANCORARE

Plecand de la forta ,se pune problema calculului fortelor din lant care se transmit vinciului si ancorei.Consideram ca lantul se afla in echilibru.In figura 1.34(a) lantul se dispune sub forma de lantisor ,intre punctele 1 si 2 iar pe portiunea A-1 este asezat pe fund.Configuratia lantului liber va fi determinata de marimea fortelo exterioare definite prin reactiunea pe care o introduce in punctual 2 pe directia orizontala,.

In acest caz vom avea:

-tensiunea in cablu la ordonata

y: T=q*y

q- greutatea specifica a lantului exprimata in unitati de masa pe metru liniar

Pentru punctul 1:

= q*

Unde

c-parametrul lantisorului

Pentru punctul 2:

= q* (c+h) q*h

Din echilibrul lantului izolat de legaturi rezulta:

= = 333.24 kN

Forta se compune din forta de tinere a ancorei si din forta de freacare a lantului de fund:

unde: k -coeficientul fortei de fixare dat de tipul ancorei

Q -masa ancorei; Q= 2850 [kg]

f -coeficientul de frecare a lantului de fund (f~71)

Pentru dimensionare se impune conditia ca forta de tinere T1 sa fie mai mare decat forta pentru o singura linie de ancorare,sau:

de unde rezulta:

k=2.8 –coeficient de fixare pentru ancore tip Hall

m=27.5 –lungimea unei chei de lant

q= = = 58.1[kg]

= 7980+4125.1 = 12105.1 Kn

12105.1 kN ˃ 333.24 kN

Lungimea lantului liber se determina scriind expresia lui:

(1)

(2)

Comparand relatiile 1 si 2 rezulta:

l= h*+12 = 45.5 [m]

= = 333.24 kN

= q*l = 58.1*45.5 = 2650 kg`m = 265kN

Forta care se transmite vinciului sau stopei de fixare va fi:

= = = 426 [Kn]

Considerand forta arhimedica a lantului suspendat si frecarea din nara ,forta la barbotina va fi:

= 0.87* *

= 0.87* *447 [kN]

-coeficient care tine cont de frecarile in nara

3.5 CALCULUL FORTEI DE TINERE A ANCOREI

k=2.8

Q=2850[Kg]

= 2.8*9.8* 2850 = 78204 [kN]

3.6 CALCULUL MECANISMELOR INSTALATIILOR DE ANCORARE-ACOSTARE

Vinciurile instalatiei de ancorare trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

-sa realizeze smelgerea unei ancore

-sa realizeze ridicarea unei ancore de la adancimea de ancorare la post

Din punct de vedere cinematic ,vinciurile de ancorare trebuie sa realizeze manevra liniilor de ancorare cu urmatoarele viteze:

-10 m/min pentru ridicarea ancorei la post

-1-2 m/min pentru introducerea ancorei in nara

Date fiind aceste conditii rezulta ca vinciurile trebuie sa aiba minimum doua trepte de viteza.

3.6.1 CALCULUL PARAMETRILOR NECESARI SI ALEGEREA MOTORULUI DE ACTIONARE

Alegerea motorului electric corespunzator unei anumite actionari se face luind in considerare un numar insemnat de criterii. In primul rind trebuie ales felul curentului, continuu sau alternativ, apoi tensiunea, eventual frecventa, puterea si tipul constructiv al motorului.

Alegerea puterii motorului de actiunare a unui mecanism naval se face considerind cunoscuta variatia de timp a cuplului de sarcina Ms = f(t) a mecanismului respectiv. Alegerea corecta a puterii motoarelor electrice are mare importanta, atit din punct de vedere al functionarii si utilizarii acestora, cit si din cel al pierderilor de energie in reteaua de alimentare.

Subdimensionarea motoarelor electrice determina supraincalzirea di deteriorarea rapida a izolatiilor. In acelasi timp, cuplul de pornire si capacitatea de supraincarcare devin mai mici si conduc la reducerea productivitatii masinilor de lucru, mai ales al acelora care necesita porniri frecvente.

Supradimensionarea motoarelor creste inutil cheluielile de investitie, reduce randamentul si in cazul motoarelor asincrone si factorul de putere.

In cele mai multe cazuri, puterea motorului electric se alege tinindu-se seama de incalzirea lui si apoi se verifica la suprasarcina. Sunt insa cazuri, mai ales in actionarile electrice navale in care motorul elctric se alege pe baza puterii de virf si se verifica la incalzirea sa nu depaseasca limita impusa in regim permanent.

Navele electrificate in curent alternativ folosesc pentru actionarea mecanismelor de ancora motoarele asincrone.

Motoarele asincrone cu rotorul in scurtcircuit cu mai multe viteze cunosc o larga raspindire in actionarea mecanismelor de ancora deoarece sunt simple, rezistente

BIBLIOGRAFIE

„Rules and Regulations for the Classification of Ships” – Ghermanischer Loyd 2004

„Îndrumar de proiectare pentru teoria navei”, Bidoaie I., Sârbu N., Chirică I., Ionaș O. – Universitatea din Galați, 1986

„Proiectarea navei”, Popovici O., Manolache L., Ioan Al., Domnișoru L. – Universitatea din Galați, 1993

„Teoria Navei” , Obreja Dan – 2005

„Calculul elicei” , Dumitrescu H., Ceanga V. , – Bucuresti 1990

„Instalatii navale de bord ” , Ceanga V.,Paraschivescu C.,Lungu A., – Universitatea din Galați, 1993

„Tehnologia montarii instalatiilor navale ”, Ceanga V., Amoraritei M. -Universitatea din Galați, 2006

www.brldata.com

www.manbw.com

www.glgroup.com