Proiect Barbu Gheorghe Pupitrul De Navigatie, Instalatiile Electrice [305649]

UNIVERSITATEA MARITIMĂ DIN CONSTANȚA

FACULTATEA DE ELECTROMECANICA

PROIECT DE DIPLOMĂ

Coordonator științific:

Conf. Univ. Dr. VIOLETA VALI CIUCUR

Absolvent: [anonimizat], 2020

UNIVERSITATEA MARITIMĂ DIN CONSTANȚA

FACULTATEA DE ELECTROMECANICᾸ

Specializarea: Electrotehnicǎ

[anonimizat]:

Conf. Univ. Dr. VIOLETA VALI CIUCUR

Absolvent: [anonimizat], 2020

Introducere

Dezvoltarea tehnologică ȋn domeniul industrial, a dus, [anonimizat] ȋ[anonimizat], electrice și electronice folosite ȋn domeniul naval.

Sistemul electric naval a evoluat ȋn același timp cu celelalte sisteme existente la bordul navei, ȋmbunătățindu-[anonimizat] ȋn [anonimizat], cât și a elementelor de monitorizare a instalațiilor electrice.

Toată aceastǎ evoluție a dus la o siguranță sporitǎ ȋn exploatarea instalațiilor electrice

și de aici la creșterea siguranței ȋn domeniul navigației.

Necesitatea de a avea un sistem naval sigur, a dus la apariția Organizației Maritime Internaționale (IMO) și a Convenției Internaționale SOLAS (Safety of Life at Sea) pentru a armoniza toate prevederile impuse inițial pe plan național.

Instalațiile electrice navale diferă ȋn [anonimizat] ȋn [anonimizat], din aceastǎ cauză și cerințele constructive sunt diferite.

[anonimizat], a umiditații, a trepidațiilor la care sunt supuse, a [anonimizat].

Deasemenea trebuie ținut cont de formele constructive ale aparatelor și de spatiul dispus.

În această lucrare mă voi referi in principal la instalațiile electrice navale instalate la bordul navelor ce intră sub incidența Convenției Internaționale SOLAS(Safety of Life at Sea), adică nave cu un tonaj brut de peste 300 de tone.

[anonimizat], ȋn exploatarea navei și în menținerea siguranței navigației.

Obiectivul acestei lucrări este prezentarea căt mai clara a instalațiilor electrice aflate la momentul actual la bordul navelor și in special a instalațiilor electrice aflate în pupitrul de navigație.

[anonimizat] fǎcut, [anonimizat] cǎ[anonimizat] cǎ[anonimizat] cǎ[anonimizat] ȋn practică de catre armatori.

Îmbunatațiri minore pot fi aduse sistemelor electrice respectȃ[anonimizat] cǎtre pavilion și societați de clasificare.

În capitolul 1 [anonimizat] a arăta baza de la care se pleacă spre funcționarea pupitrului de navigație.

Capitolul 2 va fi dedicat prezentării aparaturii electrice și electronice de navigație aflata ȋn [anonimizat]-le pe scurt și ca scheme bloc în care sunt arătate componentele fiecarui sistem. Voi trata ȋn acest capitol și apariția alimentării wireless a unui element component al unui sistem navalizat.

Capitolul 3 va conține proiectarea instalației electrice din pupitrul de navigație cu calculele necesare stabilirii componentelor electrice (transformatoare, cablaje, elemente de protecție și siguranțǎ), distribuția energiei electrice ȋn pupitru și interconectarea sistemelor.

În capitolul 4 voi prezenta procedeele și succesiunea lucrărilor de punere ȋn practicǎ a proiectului electric.

Capitolul 5 va fi dedicat procedeelor de punere ȋn funcțiune a echipamentelor, cu toate măsuratorile necesare, calibrarile cerute de producatori și societați de clasificare.

Capitolul 1. Prezentare generală a instalației electrice aflată la bordul navei

1.1 Structura instalației.

Organizarea instalatiei electrice depinde de structura navei și de necesitǎțile de putere a consumatorilor de pe navǎ. Funcția sistemului de distribuție electrică a unei nave, este de a transmite în siguranță, energie electrică, fiecărui elementși echipament conectat la acesta.

Instalația pornește de la generatoarele principale, care pot fi unul, douǎ sau trei, depinzȃnd de structura și necesitǎțile navei.

Primul element din instalația electrica este tabloul principal de distribuție. Tabloul principal furnizează energie grupurilor de pornire a motoarelor și secțiilor de distribuție. Acesta este plasat în camera de comandǎ și control (PCC), unde se face monitorizarea și controlul legat de generarea și distribuția energiei electrice.

Urmeazǎ transformatoarele care interconectează secțiunea de distribuție de ȋnaltǎ tensiune și secțiile de joasǎ tensiune din sistem.

Întrerupătoarele și siguranțele sunt plasate ȋn sistem asfel ȋncȃt sǎ deconecteze automat un circuit defect din rețea. Alte componente ale sistemului electric sunt magistralele de distribuție a energiei.

Magistralele sunt clasificate ca VITALE sau NON VITALE. Acestea sunt categorisite ȋn felul urmator:

– magistrale pentru consumatori de serviciu (440VAC 60Hz)

– magistrale de curent continuu

– magistrale ce deservesc consumatorii ȋn moul de avarie de la generatoarele de urgențǎ.

Consumatorii vitali sunt alimentați din sursa principalǎșsi dintr-o altǎ sursǎ de avarie, generator de avarie sau acumulatori de avarie.

Serviciile esențiale primare sunt acele servicii care trebuie să fie în funcțiune continuă pentru a menține propulsia și direcția navei.

Exemple de echipamente pentru serviciile esențiale primare:

-angrenaje de viteză.

-pompe pentru elice

-suflătoare de aer,

-pompe de răcire a supapei de combustibil,

-pompe de ulei de lubrifiere și pompe de apă de răcire,

-motoare auxiliare și turbine necesare pentru propulsie.

-ventilatoare de forță,

-pompe de apă de alimentare,

-pompe de circulație,

-pompe de condens,

-instalații de ardere a uleiului, pentru instalațiile cu aburi pe navele cu turbină și de asemenea, pentru cazanele auxiliare pe navele unde se folosește abur pentru furnizarea de servicii esențiale primare.

-echiipamente electrice pentru propulsie electrică

-echipamente pentru controlul, monitorizarea și siguranța navigației.

Serviciile esențiale secundare sunt acele servicii care nu trebuie să fie neapărat în funcțiune continuă pentru a menține propulsia și direcția, dar care sunt necesare pentru a asigura siguranța pasagerilor și a echipajului.

Exemple de echipamente pentru servicii esențiale secundare:

-pompe de transfer de combustibil și tratare cu combustibi

-pompe de transfer de ulei de lubrifiere și lubricație

-echipament de tratare a uleiului.

-ȋncǎlzitoare pentru uleiuri grele.

-pompe de santină, balast

-pompe de incendiu și alte dispozitive de stingere a incendiilor

-ventilatoare pentru asigurarea ventilǎrii pentru camerele de motoare și cazane.

-lumini, și semnale de navigație

-echipamente de comunicare pentru siguranță internă

-sistem de detectare și alarmare a incendiilor.

-sistem de iluminat principal.

Consumatorii non-vitali nu sunt critici pentru funcționarea în siguranță a navei și pot fi opriți din funcționare o anumitǎ perioadǎ de timp.

Exemple de instalțtii non-vitale:

-ȋncǎlzitoare de apa caldǎ.

-ventilatoare și ventilație.

Consumatorii non-vitali sunt alimentați de regula doar din sursa principalǎ.

1.2 Componentele instalației

Sistemul principal de alimentare.

Fiecare navă cu tonaj brut de 300 GT sau mai mare, trebuie sǎ fie capabilǎ sǎ producǎ o energie a cărei putere sǎ fie suficientă pentru a fi furnizatǎ la toate echipamentele electrice. O astfel de sursă constă cel puțin din două generatoare acționate independent.

Generatoare principale sunt instalate, de obicei, ȋn camera motoarelor, dar pot fi instalate și ȋntr-un compartiment special amenajat. În aplicațiile navale generatoarele sunt mașini sincrone excitate de curent continuu.

Tablourile principale de distribuție (TPD) sunt instalate în același compartiment etanș ca și echipamentul esențial. Acestea furnizează alimentare cǎtre echipamentele esențiale, transformatoare și convertoare associate.

În instalația electricǎ principala sunt utilizate transformatoare pentru a crește sau a coborȃ tensiunea ȋn funcție de necesitǎțile consumatorilor.

Comutatoarele principale sunt instalate ȋn același compartiment cu generatoarele principale.

Întrerupătoarele de circuit – acționează ca și comutatoare și în condiții nesigure acționeazǎ pentru protecția instalațiilor și a personalului.

Într-un sistem de distribuție a energiei electrice navale, sistemul funcționează ȋn general cu 440VAC.

Sistemul de alimentare de urgențǎ

Un generator diesel sau un grup de acumulatori pot fi utilizate ca sursă de energie de urgență.

Sursa de energie electrică de urgență este sursa de energie destinată alimentǎrii echipamentelor esențiale la bordul navei în cazul în care tensiunea principalǎ dispare din barele tabloului de distribuție principal.

Generatoarele de urgențǎ trebuie să fie instalate deasupra punții superioare ȋntr-un compartiment special.

Comutatoarele principale sunt instalate ȋn același compartiment cu generatoarele de urgențǎ.

Tablourile de distribuție de avarie sunt instalate de obicei ȋn același compartiment cu generatorul de urgențǎ.

Sistemul de alimentare de rezervǎ

Furnizează o sursă de alimentare alternativă tranzitorie pentru servicii.

Anumite echipamente esențiale au incorporate, sau separate sisteme UPS cu grupuri de acumulatori, pentru a menține ȋn funcțiune echipamentul pentru o anumitǎ perioadǎ de timp.

Exemple de sisteme alimentate din acumulatori

– sistemul de alarmă generală

– sistemul de avertizare incendiu

– sistemul de comunicații GMDSS

1.3 Cabluri, magistrale și conductoare

Cablurile și conductoarele trebuie să corespundă standardelor internaționale

Tensiunea nominală a unui cablu trebuie să nu fie mai mică decât tensiunea de funcționare a circuitului relevant.

Secțiunile conductoarelor trebuie să fie determinate pe baza sarcinii. În construcția cablurilor navalizate se folosește cupru electrolitic cu o rezistivitate care nu depășește 17,241Ω/mm2. Materialele utilizate pentru izolatțe trebuie să fie de tipuri standardizate pentru care sunt specificate temperaturi maxime admise în timpul funcționării.

Încǎrcarea admisǎ pe barele de alimentare, conform cu regulile SOLAS, specificate de societatea de clasificare DNV-GL sunt prezentate ȋn tabelul 1.1.

Tabelul 1.1. Încǎrcare maximǎ admisǎ pe barele de alimentare

Conform regulilor SOLAS specificate de societatea de clasificare, American Bureau of Shipping, valoarea curentului ȋn funcție de diametrul cablului, la o temperaturǎ de maxim 95 grade C este prezentatǎ ȋn tabelul 1.2.

Tabelul 1.2 – Valoarea curentului ȋn funcție de diametrul cablului

1.4 Izolatoare

În construcția sistemelor electrice navale sunt premise urmǎtoarele variante:

Pentru instalațiile de, curent continuu și curent alternativ monofazat:

-douǎ conductoare, cu un conductor împământat (1 / N / PE)

-un singur conductor cu nulul sau 0 V la corpul navei (1 / PEN)

-douǎ conductoare izolate de corpul navei (2 / PE)

Pentru curent trifazat (curent alternativ):

-patru conductoare cu împământare neutră, fără întoarcere la corpul navei (3 / N / PE)

-trei conductoare cu împământare neutră, cu întoarcere la corpul navei (3 / PEN)

-trei conductoare izolate de corpul navei (3 / PE)

Deși sunt premise toate aceste variante, cele mai dese sisteme sunt cele izolate fațǎ de corpul navei, ceea ce implicǎ ȋn construcia instalației folosirea de elemente izolatoare.

Materialele izolatoare se clasificǎ în funcție de temperatură. Temperatura indexului unui material este legată de temperatura maximă la care materialul va avea o anumitǎ duratǎ de viațǎ.

Conductorii care transportă curent necesită izolare pentru a-i izola de părțile conductoare și pentru a separa puncte de potențial inegal. Înțelegerea diferitelor tipuri de izolație folosită ajutǎ în repararea echipamentelor electrice. Clasele diferite de materiale de izolare sunt enumerate în tabelul 1.3.

Tabelul 1.3 Clase diferite de materiale de izolare

1.5 Elemente de protecție și siguranțǎ

Toate circuitele electrice au protecție termicǎ și la scurtcircuit.

Funcționarea echipamentelor electrice sunt monitorizate permanent de cǎtre un sistem principal de alarmare, ce avertizeazǎ ȋn caz de avarie a uneia sau a mai multor instalații..

Dispozitivele de protecție trebuie să declanșeze întrerupătorul generatorului și sǎ ȋntrerupǎ automat generatorul.

În sistemele de distribuție cu împământare neutră, defecțiunile față de masǎ trebuie de asemenea monitorizate.

Transformatoarele au protecție la suprasarcinǎ și la scurtcircuit.

Sursa de energie electrică trebuie furnizată numai cu protecție la scurtcircuit, de aceea sunt instalate alarmele vizuale și sonore în stația de control principală și tabloul de comandă pentru a avertiza asupra supraîncărcării generatorului.

1.6 Scheme electrice

Schema electrica generalǎ alimentare principalǎ și de urgențǎ..

Generatoarele sunt conectate ȋn barele colectoare, ȋn tabloul principal de distributie, la fel și alimentarea de la mal (ȋn camera motoarelor), asigurȃnd pe rȃnd, ȋn funcție de necesitate, alimentarea consumatorilor.

Din tabloul principal se face distribuția cǎtre celelalte tablouri electrice distribuite pe navǎ.

În figura 1.1 este prezentatǎ o schema bloc a conectǎrii alimentǎriilor principalǎ și de urgențǎ cǎtre pupitrul de navigație.

Aceasta schemǎ este una din variantele constructive, ȋn care cele doua alimentǎri, principal și de urgențǎ, sunt transportate ȋn pupitrul de navigație unde se face comutarea automatǎ.

Figura 1.1 Schema bloc a conectǎrii alimentǎriilor principalǎ și de urgențǎ cǎtre pupitrul de navigație.

În figura 1.2 este prezentatǎ o schemǎ bloc ȋn care comutarea automatǎ se face ȋn tabloul de distribuție de avarie instalat ȋn compartimentul generatorului de avarie.

Figura 1.2 Schema bloc a conectǎrii alimentǎriilor principalǎ și de urgențǎ cǎtre pupitrul de navigație

În figura 1.3 este descrisǎ o schemǎ de alimentare principalǎ la o navǎ cu cerințe de energie mai mici, ȋn care sunt folosite douǎ generatoare principale de 107 KVA. Puterea dezvoltatǎ de acestea este suficientǎ pentru a asigura funcționarea navei.

Conform schemei, generatoarele sunt conectate ȋn tabloul principal de distribuție, acolo unde este conectatǎ și tensiunea de la mal. Din tabloul principal se face distribuția cǎtre celelalte tablouri ce deservesc diferite instalații și compartimente.

Figura 1.3. Schema de alimentare principalǎ a unei instalații cu douǎ generatoare

Capitolul 2. Aparatura de navigație necesarǎ ȋn pupitrul de navigație

2.1 Reguli cu privire la aparatura necesarǎ

În regulamentul SOLAS sunt prevǎzute instalațiile necesare pentru navigație, ȋn funcție de tonajul brut al navei.

În tabelul 2.1 sunt descrise echipamentele necesare pentru navigație.

.

Tabelul 2.1 Echipamentele necesare pentru navigație.

2.2 Instalații de guvernare și manevra navei

2.2.1 Instalații de guvernare

Instalația de guvernare presupune combinarea alimentǎrii principale a carmei cu alimentarile celorlalte sisteme de acționare, fiind practic un sistem de reglare automat ȋn funcționare normalǎ.

În pupitrul de navigație se aflǎ o parte a componentelor de comandǎ, iar ȋn compartimentul mașinii cȃrmei se aflǎ componente de comandǎ și cele de execuție, fiind combinate sistemele electrice cu cele mecanice și hidraulice.

Existǎ trei moduri de operare a instalației de guvernare.

– modul non follow up ȋn care operatotul actioneazǎ, prin intermediul sistemului de guvernare, direct asupra cȃrmei

– modul follow up ȋn care operatorul stabilește un unghi al cȃrmei pe care instalația de guvernare ȋl menține pȃnǎ cȃnd i se dǎ o nouǎ comandǎ.

– modul auto ȋn care I se stabilește un curs dorit pe care instalația ȋl menține pȃnǎ la urmatoarea comandǎ. Aceasta se face cu ajutorul informației primitǎ de la girocompas. Tot ȋn modul auto se poate prelua o rutǎ de navigație din sistemul ECDIS , iar instalația de guvernare executǎ comenzi asupra cȃrmei, astfel ȋncȃt sǎ urmeze ȋntocmai drumul prestabilit.

Componentele instalației de guvernare sunt:

-surse de alimentare

-selector functionare-non follow up, follow up, auto

-control NFU

-control FU

-control AUTOPILOT

-commutator override pentru preluarea comenzii manual, ȋn caz de urgențǎ

-interfațǎ autopilot

-interfețe comandǎ cȃrme

-panou alarmǎ

-rudder feedback- traductor de poziție a cȃrmei

-pompe cȃrme

-sistemul hydraulic

-cȃrma propriuzisǎ

Autopilotul necesită o tensiune de alimentare între 11 și 40 Vdc pentru control electronică și poate accepta o gamă mai largă de alimentare (11 până la 110 Vdc) pentru electrovalvele sistemului hidraulic de direcție. Porturile de ieșire spre solenoizi au o valoare maximă de 5 Amp și pot fi configurate pentru comutare pozitivǎ, comunǎ sau comutare negativǎ, ȋn funcție de sistemul de cȃrmǎ.

Sistemul de comandǎ este alimentat din sistemul principal de alimentare, cu comutare automatǎ la sistemul de alimentare de urgențǎ, prin surse de alimentare de la 110/220 VAC la 24 VDC.

Sistemul de acționare este alimentat din sistemul principal de alimentare,( 440 Vac 50/60 Hz) cu comutare automatǎ la sistemul de alimentare de urgențǎ.

Autopilotul oferă, de asemenea, semnale alternative de control al direcției de la unitatea de distribuție pentru mașinile de direcție analogice, cu ieșiri analogice duale +/- 10Vdc și 4-20mA duale.

Autopilotul primește informații de heading fie de la un senzor montat deasupra sau sub o busolă magnetică sau compass magnetic sau prin porturi de date seriale NMEA0183 de la girocompas, GPS compas sau alt senzor de heading.

În figura 2.1 este descrisǎ schema bloc a unei instalații de guvernare cu pilot automat.

Figura 2.1 Schema bloc a unei instalații de guvernare cu pilot automat.

2.2.2 Telecomanda motor principal

Sistemul este proiectat pentru controlul instalațiilor de propulsie a navei. Acesta poate fi utilizat în sisteme de propulsoare pentru controlul pasului, vitezei și a angrenajelor de inversare.

Sistemul moniturizeazǎ parametrii motoarelor principale și a instalațiilor auxiliare și comandǎ funcționarea lor ȋn funcție de dorința operatorului.

Componentele sistemului sunt:

-unitatea centrală

-module de extensie și de control a unghiului

-manetă de control

-display

-indicatoare de parametrii

-sensori

Parametrii electrici diferǎ de la o instalație electricǎ la alta.

Sistemul Noristar are urmǎtorii parametrii electrici:

-alimentare principalǎ:24 VDC

-alimentare baterie: 24V DC (+30% / -25%)

-temperatura de Operare: -25°C …+55°C

-grad de protecție:IP30 / IP55

-vibrațiile suportate: 0,7g

În figura 2.2 este descrisǎ schema generalǎ a unei instalații de telecomandǎ motor principal.

Figura 2.2 Schema generalǎ a unei instalații de telecomandǎ motor principal.

2.3 Instalații de comunicare

2.3.1 Instalația de adresare publicǎ

Este alimentatǎ la 220V sau 115V AC, 50/60 Hz ca sursa principalǎ și ca sursǎ de rezervǎ, 24V DC din bateriile de rezervǎ.

Instalația de adresare publicǎ are doua roluri: de divertisment și de adresare mesaje sau alarme cǎtre tot echipajul.

În fiecare compartiment al navei exista instalat un difuzor, iar ȋn punctele de comandǎ sunt instalate unitați de operare și alarmare.

Prin instalația de adresare publicǎ se pot da alarme de la unitațile de comandǎ sau poate prelua și dubla alarma de avertizare incendiu. Deasemenea poate fi configuratǎ sǎ preia semnale și de la instalația de telefonie aflatǎ pe navǎ.

Componentele instalației sunt:

-unitate de operare

-unitate de control

-panou alarme

-unitatea de divertisment

-amplificatoare

-difuzoare

În figura 2.3 este prezentatǎ schema bloc a unei instalații de adresare publicǎ.

Figura 2.3 Schema bloc a unei instalații de adresare publicǎ.

2.3.3 Instalația de manevrǎ –interfon

Instalația de manevrǎ are rolul de a facilita comunicația ȋntre postul principal de comandǎ și celelalte posturi unde se efectueazǎ manevre, sau de adresare directǎ cǎtre un compartiment al navei. În anumite configurații se poate conecta cu sistemul de adresare publicǎ.

Componentele instalației sunt:

-stația principalǎ cu comandǎ cǎtre fiecare post sau selectabile.

-stații secundare de manevrǎ cu comunicație doar cǎtre postul principal

-cǎști conectate la posturi ȋn compartimentele cu zgomot ridicat

-posturi de avertizare audio și luminoase.

Parametrii electrici ai unei instalații de manevrǎ sunt:

-tensiune de funcționare: 24VDC duală – primară / backup

-curent maxim: 2A

-putere 20W

Figura 2.4 aratǎ schema bloc a unei instalații de manevrǎ.

Figura 2.4 Schema bloc a unei instalații de manevrǎ.

2.3.4 Intalația de telefonie și internet

Sistemul integrat de telefonie este conceput pentru a asigura comunicațiile interne și pentru comunicațiile cu stațiile terestre prin diferite servicii de telefonie.

Este alimentatǎ la 220V sau 115V AC, 50/60 Hz ca sursǎ principalǎ și ca sursǎ de rezervǎ, 24V DC din bateriile de rezervǎ avȃnd un consum de aproximativ 65W.

În principiu, funcționeazǎ ca o centralǎ terestrǎ, diferența facȃnd-o construcția mult mai robustǎ și adaptatǎ la condițiile navale cum ar fi vibrațiile, umiditatea mediul salin, etc.

Ca și structurǎ, existǎ o unitate centralǎ care ditribuie semnalul primit de la un post sau de la o rețea cǎtre sau de la utilizator.

Schema bloc a unei centrale telefonice este prezentatǎ ȋn figura 2.5.

Figura 2.5. Instalația centralei telefonice.

2.3.5 Instalația de comunicații prin satelit Fleet Broadband

Fleet broadband-ul este compus din echipamentele de deasupra punții de comandǎ, (compass deck), acestea fiind ansamblul de antene și echipamentele instalate pe puntea de navigație, adicǎ unitatea centralǎ și echipamentele periferice.

Este un terminal de comunicare prin satelitii Inmarsat pentru serviciu vocal de 4kbps, serviciu de date IP standard, 8kbps, 16kbps, 32kbps, 64kbps, 128kbps ș, serviciu de date IP de streaming de 256kbps și serviciu de mesagerie scurtă (SMS).

Acesta poate fi conectat la centrala telefonicǎ pentru a asigura comunicația prin satelit nu doar de la terminalul dedicate, ci și de la anumite posturi telefonice preprogramate ȋn centrala telefonicǎ.

Un sistem de comunicație prin satelit este descris ȋn figura 2.6.

Figura 2.6 Instalțtia de comunicații prin satelit Fleet Broadband.

2.3.6 Telefoane fǎrǎ baterii

Sistemul telefonic fără baterii este dezvoltat și proiectat pentru a satisface nevoia și cererea de comunicații de urgență interne, fǎrǎ ca echipamentul sǎ depindǎ de instalația electricǎ a navei.

Sistemul este împărțit în douǎ configurații diferite, sistemul cu o singură linie pentru comunicarea directǎ între două stații, cum ar fi ȋntre PCC și timonerie și

sistemul cu linii selectabile, pentru a se comunica ȋntre postul principal cu fiecare linie ȋn parte. până la 12 stații.

Mai multe tipuri de echipamente suplimentare pot fi conectate la sistemul telefonic fără baterii, cum ar fi casetele conectorilor pentru căști, căști suplimentare, surse de alimentare, relee externe pentru semnal,cutii de comutare etc.

Telefoanele fǎrǎ baterii funcționeazǎ cu ajutorul dinamului ce creazǎ o tensiune necesarǎ funcționǎrii acestuia.

Operatorul telefonului rotește o manivelǎ și produce tensiunea necesarǎ funcționǎrii.

Figura 2.7 aratǎ schema bloc a unei instalații de telefoane fǎrǎ baterii.

Figura 2.7 Schema bloc a unei instalații de telefoane fǎrǎ baterii.

2.3.7 Consola GMDSS

Global Maritime Distress and Safety System (GMDSS) conține proceduri de siguranțǎ, echipamente și tipuri de comunicare stabilite la nivel internațional, pentru a asigura intervenția ȋn caz de sinistru, a tuturor navelor, aeronavelor și a ambarcațiunilor implicate ȋn traficul naval, implicit și a personalului Navigant.

Sursele de alimentare ale consolei GMDSS sunt:

-Alimentare principalǎ o reprezintǎ generatorul sau generatoarele principale ale navei.

-Alimentare de avarie o reprezintǎ generatorul de avarie

-Alimentare de rezervǎ o reprezintǎ un grup de acumulatori de 24VDC ce sunt ȋncarcați de

un charger dedicat numai pentru acumulatorii GMDSS.

Acumulatorii trebuie sǎ fie astfel dimensionați ȋncȃt sǎ asigure funcționarea consolei timp de

1 orǎ, atunci cȃnd la bordul navei existǎ generator de avarie, sau 6 ore atunci cȃnd nava nu este

prevazutǎ cu generator de avarie.

Componentele consolei Gmdss sunt:
-Radiotelefoane VHF – 155,000-162,050 MHz

-Echipament radio MF/HF 1605 – 27500.0 kHz

-E.P.I.R.B.( Emergency Position Indicating Radio Beacon)-406 MHz

-Inmarsat C- emisie 1626.5 MHz la 1646.5 MHz si receptie 1537.0 MHz la 1544.2MHz.

-Transpondere radar- 9.2 – 9.5 GHz.

-Receptor NAVTEX- 518 kHz.

Existǎ o tendințǎ de a fi introdus și sistemul de sateliti IRIDIUM ȋn echipamentele acceptate pentru GMDSS.

Figura 2.8 aratǎ ansamblul echipamentelor din consola GMDSS

Figura 2.8 Consola GMDSS

2.3.8 AIS

Sistemul se bazează pe regulamentul IMO pentru AIS, care utilizează acces multiplu al divizării de timp autoorganizate (SOTDMA) tehnologie bazată pe o legătură de date VHF.

Sistemul funcționează în următoarele moduri:

-Autonom (funcționare continuă în toate domeniile)

-Alocat (intervalul de transmisie a datelor controlat în monitorizarea traficului)

-Interogat (ca răspuns la interogatoriul unei nave sau autorități)

-Doar receptor.

Sistemul este sincronizat cu timpul GPS (UTC) pentru a evita conflictul între mai mulți utilizatori.

Este compus din unitatea centralǎ, display pentru afișarea datelor, antena GPS și antena VHF.

Se alimenteazǎ cu tensiune de 24 volți curent continuu și poate consuma la emisie aproximativ 100W.

Figura 2.9 Scema bloc AIS

2.4 Instalații de navigație…………………………………………………..

2.4.1 Lumini de navigație

Sistemul de lumini de navigație servește pentru comutarea și monitorizarea luminilor de semnalizǎri, conform standardelor internaționale, la bordul navelor.

Acestea pot fi activate sau dezactivate individual.

Sunt asigurate ȋntodeauna două surse de alimentare (principalǎ și backup).

Selecția dintre aceste două surse poate avea loc fie manual, fie automat în caz de avarie a sursei de curent principalǎ.

Sistemul poate fi configurat, ȋn funcție de instalația electricǎ a navei, sǎ funcționeze cu alimentare 220VAC sau cu alimentare 24VDC.

Componentele sistemului sunt : unitatea de control, sursa de alimentare și instalația de lumini ce trebuiesc operate.

Figura 2.10. Schema bloc instalație de lumini navigație

Figura 2.11. Schema bloc instalație de lumini navigație- continuare.

2.4.2 Radare

Existǎ douǎ tipuri de RADAR utilizate ȋn navigația maritimǎ: S-Band, emite pe frecvența de 3 GHz si X-Band, emite pe frecvența de 9GHz. În general navele SOLAS sunt echipate cu douǎ echipamente radar, unul S-Band și un radar X-Band.

Rolul radarului este de a detecta și afișa ținte aflate ȋn jurul navei, pentru a ajuta la o navigație ȋn siguranțǎ.

Acest echipament este format dintr-o unitate de scanare, o unitate de emițător și receptor, o unitate de operare și o unitate de afișare.

Unitatea RADAR este alimentatǎ ȋn general cu tensiune de110/220VAC, 50/60Hz din TDA.

Figura 2.12 Schema bloc a unei unitǎți RADAR X- Band

2.4.3 Girocompas

Girocompasul are rolul de a indica direcția navei și de a da aceastǎ informație cǎtre celelalte echipamente de navigație, pentru a asigura funcționarea ȋn parametrii.

Informația primitǎ de la gyrocompass este cea mai importantǎ pentru instalația de guvernare a navei atunci cȃnd este folositǎ ȋn modul automat.

La fel ca majoritatea echipamentelor de navigație, este alimentat din tensiunea principalǎ a navei ,220/110 VAC și din sursa de alimentare de avarie de 24 VDC.

Girocompasul are ȋn componența o unitate master ce conține girosfera și converorul de frecvențǎ, o unitate de distribuție pentru semnale cǎtre repetitori și o unitate de control.

Figura 2.13 Girocompasul, schema bloc.

2.4.4 Sonda ultrason

Sonda ultrason este alcatuitǎ din senzorul instalat pe chila navei și unitatea de procesare și distribuție a semnalului cǎtre celelalte echipamente de navigație.

Impulsuri scurte sunt transmise de la senzorul de pe chila navei către fundul mării. Aceste unde sonore sunt reflectate înapoi de obstacolele ȋntȃlnite și se măsoară timpul preluat de la transmiterea la recepția undelor sonore reflectate.

Este alimentatǎ din tensiunea principalǎ a navei ,220/110 VAC și din sursa de alimentare de avarie de 24 VDC.

Figura 2.14. Schema bloc sonda ultrason.

2.4.5 Loch

Loch-ul electromagnetic mǎsoarǎ viteza navei fațǎ de apǎ, ȋn douǎ direcții, longitudinal și lateral. Acest lucru este de o importanță deosebită în timpul manevrei sau al rulării la viteze mici.

Senzorul este o unitate electromagnetică activă care poate fi introdusă în diferite socluri sau valve instalate pe chila navei. Sistemul Loch este compus din sensor, unitate de procesare,unitate de operare și distribuție a semnalelor.

Opțiunile de alimentare a unitățiilor, sunt de 230 / 115V AC sau 24V DC. Consumul de energie este de aproximativ. 70 la 115 / 230V AC sau 50 W la 24 V CC.

Senzorul este practic fără întreținere, dar poate fi necesară curățarea ocazională în funcție de apa de mare și de depunerile de impuritǎți pe suprafața lui. Consumul de energie al senzorului este de aproximativ 35W fiind alimentat cu tensiune de 115 / 230V AC sau 24V DC.

Figura 2.15. Loch, schema bloc.

2.4.6 ECDIS

Sistemul electronic de afișare și informații al graficului (ECDIS) este un computer dedicat pentru navigație, ce afișazǎ hǎrți electronice și este utilizat ca alternativǎ la hǎrțile de navigație pe hârtie. Acesta integreazǎ datele de la echipamentele de navigație de pe navǎ și afișazǎ informațiile de navigație dinamică pe ecran. Sistemul ECDIS este alimentat din 110/220 VAC avȃnd intercalat un UPS pentru a menține alimentarea ȋn cazuri de urgențǎ.

Figura 2.16 Schema generalǎ ECDIS

2.4.7 GPS

Receptorul GPS este un instrument de navigație de precizie care utilizează cele mai noi tehnologii disponibile, pentru a obține informații optime de la sistemul de sateliți GPS. Precizia poziției primiǎ de receptorul GPS este de 1 metru sau mai puțin de 1 metru, pentru 95% din timp.

În general sistemul GPS aflat la bordul navei este compus din antenǎ, unitate de operare și procesare și unitate de distribuție semnal. De obicei la bordul navei sunt instalate doua unitǎți de GPS, pentru a asigura back-up ȋn caz de avarie.

Figura 2.17. Receptor GPS

2.4.8 Gps compass

Este un sistem ce se bazeazǎ tot pe sistemul de sateliți GPS, avȃnd ȋn plus una sau douǎ antene, pentru a calcula cu precizie și direcția navei. Este folosit ca back-up pentru gyrocompass, ȋn cazul ȋn care acesta se defecteazǎ.Este compus din douǎ sau trei antene, o unitate de procesare și operare și o unitate de distribuție a semnalelor.

Figura 2.18 Receptor GPS Compas

2.5 Instalații de monitorizare, ȋnregistrare și alarmare.

2.5.1 Sistemul avertizare incendiu

Sistemul de avertizare incendiu are rolul de a monitoriza toate spațiile și compartimentele navei și de a alarma ȋn caz de pericol de incendiu.

Senzorii instalați pot fi pentru a detecta creșterea temperaturii sau detecterea apariției fumului ȋn compartimente, ȋn funcție de destinația acelor compartimente. Deasemenea mai sunt instalate butoane de avertizare ȋn anumite puncte ale navei, pentru a permite echipajului sǎ avertizeze manual apariția unui incendiu.

Sistemul este compus din o unitate centrala ce colecteazǎ și monitorizeazǎ informațiile de la senzori, avertizeazǎ și transmite informația cǎtre alte sisteme aflate pe navǎ și senzorii instalați ȋn compartimente. Se alimenteazǎ la 110/220 VAC și are acumulatori proprii pentru back-up

Figura 2.19 Sistemul avertizare incendiu

Figura 2.20 Sistemul avertizare incendiu, continuare

2.5.2 Sistemul de ȋnregistrare VDR

Are rolul de a ȋnregistra informații de la echipamentele de navigație și de la microfoanele instalate pe puntea de navigație și de a le stoca ȋntr-o capsulǎ sau douǎ capsule instalate pe navǎ ȋn spații deschise, pentru a avea acces la ele ȋn cazul unui incident naval.

Componentele sistemului sunt:unitatea centralǎ, microfoane, capsula fixǎ, capsula mobilǎ interfațǎ pentru senzori și panou de afișare și alarmare.

În sistemul VDR a aparut alimentarea wireless. Capsula mobilǎ este practic un EPIRB ce are atasat un hard disk. Transferul de energie wireless funcționează pe principiul transferului de putere inductivă, la fel ca în transformatoarele convenționale. Singura diferență este că, în timp ce în transformator, cele două bobine sunt foarte apropiate și conțin un material de ferită pentru a crește cuplajul, încărcătoarele inductive au o distanță de aer între cele două bobine.

Figura 2.21 Echipamente conectate in sistemul VDR

Figura 2.22 Schema bloc VDR

2.5.3 Main alarm system

Sistemul principal de alarmare are rolul de a monitoriza funcționarea fiecǎrui echipament esențial aflat la bordul navei și de a avertiza orice anormalitate ȋn funcționarea fiecǎruia.

La sistemul principal de alarmare sunt conectate toate echipamentele aflate la bordul navei, iar acesta monitorizeazǎ starea de funcționare.

Capitolul 3 Proiectarea rețelei de distribuție alimentare si a semnalelor electrice în pupitrul de navigație.

3.1 Alimentare principala (main/emergency).

3.1.1 Elemente componente.

Conform specificațiilor SOLAS, preluate de catre societațile de clasificare, pentru alimentarea instalațiilor electrice din pupitrul de navigație, trebuie să existe două transformatoare; transformatorul in care tensiunea din înfășurarea primară este asigurată de alimentarea principală si transformatorul in care tensiunea din înfăsurarea primară este asigurată de alimentarea de urgență. Ieșirile din înfasurarile secundare sunt trecute prin comutări automate in cazul lipsei tensiunii primare, pentru alimentarea în caz de avarie, a echipamentelor esențiale.

În funcție de consumatorii din pupitrul de navigație, se aleg, in general, pentru o navă de tonaj mediu, transformatoare cu puterea de 30KVA.

Transformatoarele navale sunt de tip uscat cu răcire naturală in aer.

Caracteristicile transformatoarelor alese:

-Tensiunea nominală în înfasurarea primară- 3 x 400 V,

-Tensiunea nominală în înfasurarea secundară 3 x 230 ,

-Frecvența nominală a transformatorului-50-60Hz,

-Puterea: 30,0 KVA,

-Tole I,

-Clasa de izolație F(155),

-Grad de protecție IP 44,

-Prevăzute cu contacte pentru punere la masa,

-Pierderi in gol-400W,

-Randament-96%.

Tablourile de distribuție ( DC si AC) pentru instalațiile de navigație și radionavigație vor fi amplasate în timonerie, în general in pupitrul de navigatie.

Tabloul de distribuție va fi alimentat prin comutare automată sau manuală din transformatoarul principal sau de urgență.

Acesta va conține:

– Comutatorul manual sau automat pentru selectarea sursei de tensiune (main sau emergency) A.A.R. (anclanșare automată a rezervei),

– Intrerupător general,

– Bare de distribuție dimensionate in funcție de consum,

– Siguranțe de protecție dimensionate pe fiecare consumator, respectându-se condiția ca, curentul nominal al fuzibilului să fie mai mare decat curentul de durată al consumatorului ținandu-se cont și de curentul de pornire: Inf≥Ic, Inf≥Ip/c ,

– Elemente mecanice de fixare a componentelor,

– Cabluri de legatură între componentele tabloului si cabluri ce alimentează consumatorii.

Foarte importantă este alegerea componentelor electrice și a cablurilor de legatură intre componentele instalației electrice.

Structura și simbolizarea unui cablu navalizat este prezentată in tabelul 3.1.

X

Tabel 3.1 Simbolizarea unui cablu navalizat.

Pentru construcția tabloului electric se vor alege componentele electrice cu caracteristica de declansare C, de preferat de la un singur furnizor.

Se alege un furnizor de echipamente electrice.(Exemplu- NOARK ELECTRIC)

3.1.2 Consumatori.

Lista consumatorilor alimentați din tabloul de distribuție AC sunt prezentați in tabelul 3,2.

Tabelul 3.2 Consumatori pupitrul de navigație.

Puterea instalată-20,050kW

Tensiunea de linie-230V

3.1.3 Echilibrarea consumului pe faze.

Receptoarele bifazate, alimentate la tensiunea de linie U, trebuie repartizate uniform pe faze pentru echilibrarea rețelei trifazate.

Sarcina reală nu este constantă și diferă în funcție de anumite intervale de timp.

Repartizarea consumului pe faze este prezentată in tabelul 3.3.

Tabelul 3.3 Repartizarea consumatorilor pe faze.

3.1.4 Scheme electrice

Proiectarea instalației electrice, pe langă efectuarea calculelor de putere, a consumurilor, a adunării tuturor elementelor componente, presupune și întocmirea planurilor electrice ce trebuie să conțină clar distribuția electrică, cablajele folosite și componentele folosite.

Buna execuție a unui proiect electric depinde foarte mult de intocmirea schemelor electrice.

In figurile 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 si 3.6 sunt prezentate o parte din schemele electrice de conexiuni intâlnite in pupitrul de navigație.

Figura 3.1 Consumatori 220 VAC schema conexiuni 1.

Figura 3.2 Consumatori 220 VAC schema conexiuni 2.

Figura 3.3 Consumatori 220 VAC schema conexiuni 3.

Figura 3.4 Consumatori 220 VAC schema conexiuni 4.

Figura 3.5 Consumatori 220 VAC schema conexiuni 5.

Figura 3.6 Consumatori 220 VAC schema conexiuni 6.

3.2 Alimentare de rezervă

Alimentarea de rezervă din pupitrul de navigație, este in general compusă din două sisteme:

1.Sistemul de rezervă pentru alimentarea echipamentelor de comunicații din consola GMDSS,

2.Sistemul de rezervă pentru alimentarea echipamentelor esențiale in manevrarea navei in siguranță in caz de avarie.

Unele echipamente, cum ar fi Fire Alarm System, au incluși acumulatori pentru asigurarea funcționarii in caz de avarie.

Sistemele de rezervă trebuie să asigure funcționarea echipamentelor pană la revenirea tensiunii principale sau a tensiunii de urgentă.

3.2.1 Elemente componente

Elementele principale ale instalației de rezervă sunt acumulatorii si chargerul.

In general acumulatorii instalați au tensiunea de 12VDC si capacitatea de 200Ah. Aceștia sunt cuplați in serie asigurând tensiunea de 24VDC pentru echipamentele navale ce au standardul de alimentare 24VDC.

Chargerul trebuie să fie astfel dimensionat incât să fie capabil sa reâncarce acumulatorii in timp de maxim10 ore.

Incărcătoarele navale pentru acumulatori acceptă in general orice alimentare de la 90 la 265VAC cu freventa intre 45 si 65 Hz.

Graficul functionării unui incărcător de acumulatori este prezentat in figura 3.7.

Figura 3.7 Graficul funcționării unui charger.

Alte componente ale sistemului de rezervă sunt:

– Cablurile dimensionate corespunzator cererii de current si lungimii. Intr-o instalație cu un charger de 24V/30A si acumulatori cu capacitatea de 200Ah se folosesc, la o lungime mai mică de 6m, cabluri cu secțiunea de .

– Senzori de temperatură montați pe acumulatori pentru monitorizare,

– Sisteme de monitorizare a tensiunii si a curentului,

– Siguranțe de protecție a instalației,

– Sisteme de alarmare.

3.2.2 Consumatori

Consumatorii din instalația de rezervă GMDSS sunt prezentați în tabelul 3.4

Tabelul 3.4. Consumatori 24 VDC GMDSS.

Consumatorii din instalația de rezervă echipamente de navigație sunt prezentați in tabelul 3.5.

Tabelul 3.5. Consumatori 24 VDC din instalația de rezervă.

3.2.3 Calculul capacitații necesare si dimensionarea acumulatorilor

Consola GMDSS:

Acumulatorii trebuie să fie astfel dimensionati incât sa asigure funcționarea consolei timp de
o ora, atunci când la bordul navei există generator de avarie, sau 6 ore atunci cand nava nu este
prevazută cu generator de avarie.

Conform normelor IMO, circulara16 si circular 32, calculul capacitații necesare pentru

funcționarea consolei GMDSS se face astfel:1/2xTX(emisie)+RX(recepție)+40%.

Exemplu de calcul al capacitații acumulatorilor GMDSS pentru o consolă A3:

Tabelul 3.6. Consum echipamente GMDSS

Se ia in considerare îmbătrânirea cu 1,4 și pierderi ale bateriei cu 1,25

Capacitatea calculată a bateriilor pentru funcționarea consolei timp de șase ore:

La aceasta se adaugă rezerva de 40% -136,84A și rezulta o capacitate necesară de 478,93Ah.

Capacitatea calculată a bateriilor pentru funcționarea consolei timp de o ora:

La aceasta se adaugă rezerva de 40%-22,81A si rezultă o capacitate necesară de 79,825A

Acumulatorii de rezervă :

Fiecare echipament alimentat din sistemul de rezervă trebuie sa funcționeze pană cand generatorul de avarie sau generatorul principal reintră in functiune. Practic, acumulatorii de rezervă trebuie să suporte pentru puțin timp curentul necesar pentru funcționarea fară intrerupere a echipamentelor esențiale.

Sunt intâlnite sisteme diferit structurate în funcție de capabilitatile echipamentelor. Unele echipamente sunt prevazute cu UPS-uri, altele folosesc acumulatorii de rezervă pentru funcționarea in caz de avarie.

3.2.4 Scheme electrice

In figurile 3.8, 3.9, 3.10, 3.11, 3.12, 3.13, 3.14 si 3.15 sunt prezentate scheme electrice ale instalației GMDSS și a instalației de rezervă.

Figura 3.8 Distribuție GMDSS 24 VDC

Figura 3.9 Semnalizări lipsă tensiune principală și de urgență.

Figura 3.10 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezervă 1.

Figura 3.11 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezervă 2.

Figura 3.12 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezervă 3.

Figura 3.13 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezervă 4.

Figura 3.14 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezervă 5.

Figura 3.15 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezervă 6.

3.3 Semnale electrice

Având in vedere necesitatea de a concentra cat mai multe informații in anumite puncte de lucru ale pupitrului de navigație, au fost dezvoltate anumite protocoale de semnale electrice pentru a transmite informațiile de la un emițator de date la un receptor de date.

Cel mai des folosit protocol in industria navala este NMEA 0183.

Parametrii cei mai des intalniți in comunicația de date intre echipamente sunt arătate in tabelul nr. 3.7.

Tabelul 3.7 Parametrii electrici NMEA0183.

Ca nivel de tensiune acesta ajunge pana la 5V cu specificația ca atunci când ieșirea A este la +5 V, ieșirea B este la 0 V, și invers.

În figura 3.16 este prezontată o schemă simplificată a unei conexiuni de semnal NMEA0183.

Figura 3.16 Conexiune semnal NMEA0183.

Acesta este un semnal de tip RS-422.

Cea mai importantă informatie, cea de poziționare,este transmisă de GPS.

Un exemplu de informație de poziționare:

RMC sentence
$GPRMC,hhmmss,A,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,xx.x,xxx,ddmmyy,xx,a*hh<CR><LF>
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 : UTC time (hour, minute, and second)
2 : Status, A = Valid, V = Invalid
3 and 4 : Latitude (degree and minute), N/S
5 and 6 : Longitude (degree and minute), E/W
7 : Speed (knot)
8 : True course (degree)
9 : UTC (day, month, and year)
10 and 11 : Magnetic variation value, E/W
12 : Checksum

Exemplu de secvențe NMEA 0183, recepționate si inregistrate de Voyage Data Recorder.

Timpul de la GPS $GPZDA,133401,27,11,2019,0,0*43

Informații de la AIS !AIVDM,1,1,,A,139r@C0P00R3?lpI>nt7Dwv225b8,0*3E

Cursul de la giro $HEHDT,358.9,T*28

Poziția de la GPS $GPRMC,133401,A,4409.9588,N,02846.3046,E,0.4,250.8,271119,5,E*63

Informația de viteză de la loch $VMVBW,000.94,,A,,,V*5C

Un alt protocol de date dezvoltat este NMEA 2000.

NMEA 2000 este un protocol de semnal bazat pe CAN bus(Controller Area Network).

Acesta permite transmiterea mai multor informații in același timp fiind si bidirectionale spre deosebire de NMEA 0183, unde informația este transmisă într-o singură direcție.

Configurația unei rețele NMEA 2000 folosește cabluri torsadate cu 4 conductoare, două conductoare pentru semnal si două conductoare pentru alimentarea rețelei. Această rețea conține terminații de capăt constând in rezistențe de 120kΩ și conectori de splituire a semnalului.

Ca și carateristici această retea poate avea:

Noduri fizice: Până la 50 de conexiuni

Noduri funcționale: Până la 254 de adrese de rețea

Lungime a cablului: Până la 200 de metri (la o viteză de 250 bit)

Tensiune de alimentare 9-16VDC. De aceea această rețea este intâlnită in general la navele NON SOLAS, unde se poate alimenta prin convertoare DC-DC de la 24VDC la 12VDC.

Circuitul simplificat al unei rețele NMEA 2000 este prezentat in figura 3.17.

Figura 3.17 Rețea NMEA2000

Un alt protocol de comunicații este protocolul Ethernet.

Este un protocol ce incepe sa fie utilizat in aplicatiile navale, din ce in ce mai mult. Nevoia de transmitere a datelor catre tărm a dus la dezvoltare acestui protocol in domeniul naval. Ca o părere personală, conectica acestei rețele nu aș recomanda-o în domeniul naval.

Aceasta este folosită in principal pentru a conecta diferite echipamente la rețeaua de internet a navei pentru a putea fi monitorizate de la tărm.

3.3.1 Elemente componente

In general, in construcția unui pupitru de navigație se ia in considerare ca majoritatea echipamentelor să fie de la același producator pentru o interfațare mai usoară a datelor transmise.

In construirea unei rețele de semnal la bordul navei se iau in considerare următoarele:

-Echipamente transmițătoare de semnal.

-Echipamente receptoare de semnal,

-Tipul de semnal și protocolul de transmisie al emițătorului,

-Tipul de semnal si protocolul de transmisie al receptorului,

-Numărul de receptoare al aceluiași tip si protocol de semnal.

In funcție de aceste date se aleg componentele instalației.

Pentru rețeaua NMEA 0183:

-Distribuitorul de semnal NMEA 0183. Acesta preia semnalul de la un emițator și il distribuie la receptoare. Aceste distribuitoare sunt alimentate in general din sursa emițatorului de semnal,

-Cabluri 2×0,75, ecranate, cu ecranul conectat doar la emitator,

Pentru reteaua NMEA 2000:

-Cabluri standard de diferite lungimi cu conectori specifici,

-Conectori in forma T pentru distribuția semnalului. Numărul lor se alege în funcție de marimea rețelei,

-Terminații de capat de 120Ω, 0,25W.

Pentru rețeaua de date Ethenet:

Switch-uri ethernet ( in unele cazuri cu POE- power over ethenet),

Cabluri de rețea cu conectica specifică (conectori RJ45).

3.3.2 Convertoare de semnal

Nu întodeauna echipamentele interfațate au același protocol de date și sunt necesare convertoare de semnal de la un protocol la altul.

Exemple de convertoare de semnal:

Convertor traductor adâncime analog la NMEA 0183. Face conversia de la un traductor de adâncime ce rezoneaza la 200kHz, la NMEA 0183 și semnalul este transmis si afișat de un echipament compatibil cu NMEA 0183.

Convertor analog engine-NMEA2000. Face conversia de la informațiile analogice primite de la motor ( temperatură, presiuni etc.) la rețeaua CAN BUS NMEA2000 și informația este distribuită si afișată pe toate echipamentele conectate la acea rețea.

Multiplexor NMEA 0183. Acesta adună mai multe semnale cu același protocol de date de la diferite emițătoare de semnal și le transmite pe un singur port de ieșire.Se poate folosi atunci cand echipamentul receptor nu are decât un port de intrare de date, dar are nevoie de mai multe informații.

Convertor NMEA2000 la NMEA0183. Se poate folosi in ambele direcții pentru a converti semnalul in functie de tipul receptorului si al emițătorului.

Convertor NMEA0183 la protocol RS232. Se folosește la conectarea calculatoarelor la reteaua NMEA0183

Convertor RS232 la USB. Este folosit in cazul în care echipamentul receptor nu are capabilitatea de a recepționa semnalul serial.

Convertor NMEA0183 la protocol Ethernet. Adună mai multe semnale și le transmite intr-o rețea LAN, putând fi distribuite prin switch-uri Ethernet la mai mute receptoare.

3.3.3 Scheme electrice

In figura 3.18 este prezentată o rețea de semnale NMEA0183 combinată cu o rețea de Ethernet.

In figura 3.19 este prezentată o rețea NMEA2000 combinată cu semnale NMEA0183

Figura 3.18 Rețea semnale electrice 1.

Figura 3.19 Rețea semnale electrice 2.

Capitolul 4. Instalarea echipamentelor si a rețelei electrice

4.1 Montajul echipamentelor.

Echipamentele din pupitrul de navigație sunt montate in console dedicate.

Procedura de instalare a echipamentelor electrice si electronice trebuie sa tină cont de urmatoarele aspecte:

1 Spațiul disponibil,

2 Amplasarea componentelor in așa fel incât cablurile de alimentare și cablurile de interfațare să fie cat mai scurte,

3 Asigurarea ventilației corespunzatoare,

4 Folosirea de sisteme de prindere mecanice ce pot asigura protecția la șocuri si la vibratii,

5 Respectarea indicațiilor producatorului echipamentului cu privire la distanța minima de amplasare față de alte echipamente, pentru a nu exista interferențe de semnal ce pot afecta buna funcționare a acestuia.

În figura 4.1 este prezentat un exemplu de montaj al echipamentelor consolei GMDSS iar în figura 4.2 un exemplu de amplasare a echipamentelor in pupitrul de navigație.

Figura 4.1.Consola GMDSS.

Figura 4.2. Pupitrul de navigatie.

4.2 Instalarea componentelor electrice

Aparatele electrice trebuie să fie instalate astfel încât să fie disponibil spațiu suficient

pentru întreținere.

Toate piesele metalice accesibile ale unei instalații electrice, altele decât piesele de transport curent, trebuie să fie împământate. Aceasta se face prin legarea la corpul navei prin șuruburi filetate sau sudate.

Acumulatorii ce deservesc instalațiile electrice de avarie trebuie instalați astfel încât personalul navigant sa nu fie pus in pericol în caz de defect al acestora și să fie protejați de factori externi ce pot afecta buna funcționare. In general există o cameră special amenajată pentru instalarea acumulatorilor GMDSS și de rezervă.

Întrerupatorele automate și alte elemente de protecție sunt instalate in tablourile electrice din pupitrul de navigație respectându-se specificațiile SOLAS cu privire la instalațiile electrice.

Traseele de cabluri trebuiesc separate în funcție de destinația lor-cabluri de inaltă tensiune, de joasă tensiune sau de semnal, pentru a evita interferențele.

Capitolul 5 Calibrari, reglaje si teste de functionare cf. normelor in vigoare

Toate instalațiile electrice și electronice sunt testate de producator după fabricatie, dar acestea trebuiesc testate și în condițiile de instalare definitivă la bordul navei.

Instalațiile electrice se supun încercărilor conform cu regulile societaților de clasificare.

În instalațiile electrice se masoară în primul rând rezistența de izolație și se eliberează un certificat de conformitate.

Aceasta se masoară, potrivit regulilor specificate de societatea de clasificare DNV-GL, conform tabelului 5.1.

Tabelul 5.1. Valori pentru masurarea rezistenței de izolație.

La punerea in funcțiune a echipamentelor la bordul navei se face un plan de testare a echipamentelor în care sunt specificate testele ce trebuiesc efectuate și rezultatul testelor.

În general producatorii echipamentelor, impun anumite verificari ce trebuiesc facute după instalare, de catre personal autotizat.

Un checklist la punerea in funcțiune a unui sistem ECDIS arată ca in figura 5.1.

Figura 5.1 Checklist instalație ECDIS.

Concluzii.

Pupitrul de navigație și instalațiile electrice și electronice aflate in acesta, sunt o parte importantă în exploatarea navei în timpul utilizarii acesteia.

De aceia se dă o mare importanța în proiectarea, instalarea și facilitarea utilizarii in mod optim a instalațiilor componente.

Există o concurența deosebită între marii producatori de echipamente navale în a dezvolta și îmbunatați calitatea produselor, ceea ce duce la ușurarea exploatării de catre operatorii navali a echipamentelor .

De asemenea, apar echipamente noi ce sunt certificate și introduse, dupa verificarile si aprobarile necesare, în exploatarea navei.

În ultimii ani au fost introduse cateva echipamente sau elemente noi in exploatarea navei.

Un echipament nou introdus este AIS-SART ce poate înlocui vechiul RADAR SART. Noul AIS SART are avantajul că emite si poziția geografică în care se află primejdia imbunătățind astfel acțiunile de salvare.

Alt echipament introdus recent în producție este IRIDIUM GMDSS. Acesta poate înlocui deja clasicul Inmarsat C având avantajul câ dispune de mult mai mulți sateliți, aproximatimv 90 spre deosebire de cei 4 sateliți ai sistemului Inmarsat, având acoperire pe toată suprafața globului.

Există tendința de a fi înlocuit și clasicul girocompas cu un nou tip, fără intreițnere, dezvoltat de compania Raytheon pe bază de rezonanta emisferica.

În domeniul navigației producatorii au interfațat echipamentele astfel incât de la un post de lucru se pot monitoriza mai multe echipamente limitand astfel numarul de operatori necesari în guvernarea navei.

Toate cele de mai sus duc la concluzia că toți factorii implicați în proiectarea instalațiilor și în punerea în practică a proiectelor, trebuie să țina pasul cu toate noutățile și să implementeze în teren aceste imbunatatiri.

Lista figurilor

Figura 1.1 Schema bloc a conectării alimentărilor principală și de urgență către pupitrul de navigație.

Figura 1.2 Schema bloc a conectării alimentarilor principală și de urgența către pupitrul de navigație.

Figura 1.3 Schema de alimentare principală a unei instalații cu două generatoare.

Figura 2.1 Schema bloc a unei instalații de guvernare cu pilot automat.

Figura 2.2 Schema generală a unei instalatii de telecomandă motor principal.

Figura 2.3 Schema bloc a unei instalații de adresare publică.

Figura 2.4 Schema bloc a unei instalații de manevră.

Figura 2.5 Instalația centralei telefonice.

Figura 2.6 Instalația de comunicații prin satelit Fleet Broadband.

Figura 2.7 Schema bloc a unei instalații de telefoane fără baterii.

Figura 2.8 Consola GMDSS.

Figura 2.9 Scema bloc AIS.

Figura 2.10 Schema bloc instalație de lumini navigație.

Figura 2.11 Schema bloc instalație de lumini navigație- continuare.

Figura 2.12 Schema bloc a unei unitați RADAR X- Band.

Figura 2.13 Girocompasul, schema bloc.

Figura 2.14 Schema bloc sonda ultrason.

Figura 2.15 Loch, schema bloc.

Figura 2.16 Schema generală ECDIS.

Figura 2.17 Receptor GPS.

Figura 2.18 Receptor GPS Compas.

Figura 2.19 Sistemul avertizare incendiu.

Figura 2.20 Sistemul avertizare incendiu, continuare.

Figura 2.21 Echipamente conectate in sistemul VDR.

Figura 2.22 Schema bloc VDR.

Figura 3.1 Consumatori 220 VAC schemă conexiuni 1.

Figura 3.2 Consumatori 220 VAC schemă conexiuni 2.

Figura 3.3 Consumatori 220 VAC schemă conexiuni 3.

Figura 3.4 Consumatori 220 VAC schemă conexiuni 4.

Figura 3.5 Consumatori 220 VAC schemă conexiuni 5.

Figura 3.6 Consumatori 220 VAC schemă conexiuni 6.

Figura 3.7 Graficul funcționarii unui charger.

Figura 3.8 Distribuție GMDSS 24 VDC.

Figura 3.9 Semnalizări lipsă tensiune principală și de urgent.

Figura 3.10 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezerva 1.

Figura 3.11 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezerva 2.

Figura 3.12 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezerva 3.

Figura 3.13 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezerva 4.

Figura 3.14 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezerva 5.

Figura 3.15 Schema de principiu alimentare 24 VDC rezerva 6.

Figura 3.16 Conexiune semnal NMEA0183.

Figura 3.17 Rețea NMEA2000.

Figura 3.18 Rețea semnale electrice 1.

Figura 3.19 Rețea semnale electrice 2.

Figura 4.1 Consola GMDSS.

Figura 4.2 Pupitrul de navigație.

Listă tabele

Tabelul 1.1 Incărcare maximă admisă pe barele de alimentare.

Tabelul 1.2 Valoarea curentului in funcție de diametrul cablului.

Tabelul 1.3 Clase diferite de materiale de izolare.

Tabelul 2.1 Echipamentele necesare pentru navigație.

Tabelul 3.1 Simbolizarea unui cablu navalizat.

Tabelul 3.2 Consumatori pupitrul de navigație.

Tabelul 3.3 Repartizarea consumatorilor pe faze.

Tabelul 3.4 Consumatori 24 VDC GMDSS.

Tabelul 3.5 Consumatori 24 VDC din instalația de rezervă.

Tabelul 3.6 Consum echipamente GMDSS.