Proiect de licență [627254]

Universitatea „Dunărea de Jos” din Galați
Facultatea de Arhitectură Navală

Proiect de licență

Student: [anonimizat]
2020

Universitatea „Dunărea de Jos” din Galați
Facultatea de Arhitectură Navală

Proiect de licență

Student: [anonimizat] 16300 tdw

Galați
2020

1
CUPRINS

INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 3
CAPITOLUL I DESCRIEREA GENERALĂ A NAVEI
1.1. Tipul și destinația navei ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 5
1.2. Dimensiunile principale ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 5
1.3. Clasa navei ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 5
1.3. Capacitatea d e transport ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 5
1.4. Deadweight ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 6
1.5. Putere. Viteză. Autonomie ………………………….. ………………………….. ………………………….. 6
1.6. Echipaj ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 6
CAPITOLUL II DIMENSIUNILE PRINCIPALE ALE NAVEI
2.1. Determinarea dimensiunilor principale ………………………….. ………………………….. ………… 7
2.2. Verificarea dimensiunilor principale ………………………….. ………………………….. ………….. 10
CAPITOLUL III COMPARTIMENTAREA NAVEI
3.1. Generalități ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 15
3.2. Distanțe regulamentare ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 16
3.3. Picul pupa ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 16
3.4. Compartimentul mașini ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 16
3.5. Spațiile de marfă ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 16
3.6. Picul prova ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 17
3.7. Dublul fund ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 17
3.8. Dublul bord ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 17
3.9. Pereții transversali etanși ………………………….. ………………………….. ………………………….. 17
3.10. Punți și platforme ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 18
CAPITOLUL IV EȘANTIONAJUL NAVEI ÎN ZONA CENTRALĂ
4.1. Generalități ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 19
4.2. Generarea secțiunii maestre ………………………….. ………………………….. ………………………. 20

2
4.3. Verificarea proprietăților elementelor dimensionate ………………………….. …………………. 22
CAPITOLUL V ANALIZA PRIN METODA ELEMENTULUI FINIT
5.1. Bazele metodei elementului finit ………………………….. ………………………….. ……………….. 26
5.2. Modelări în statica structurilor ………………………….. ………………………….. ………………….. 28
CAPITO LUL VI ANALIZA REZISTENȚEI STRUCTURALE A UNUI COMPARTIMENT
DE MARFĂ
6.1. Modelul 3D -CAD ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 29
6.2. Modelul 3D -FEM ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 31
6.3. Analiza m odelului 3D -FEM ………………………….. ………………………….. ……………………… 34
CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 43
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 45
ANEXE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 46
ANEXA I – CALCUL DE COMPARTIMENTARE PRELIMINAR ………………………….. …… 46
ANEXA II – SECȚIUNEA MAESTRĂ ………………………….. ………………………….. ………………. 46
ANEXA III – PLANUL DE FORME AL NAVEI ………………………….. ………………………….. … 46
ANEXA IV – PLANUL GENERAL DE AMENAJARE AL NAVEI ………………………….. ….. 46

3
INTRODUCERE

Conceptul de navă de tip tanc este unul relativ nou, care datează din ultima jumătate a
secolului al XIX -lea. Înainte de acest moment remarcabil al avansului industriei navale, tehnologia
nu era suficient de avansată în vederea transportului de mărfuri lichide în vrac. De asemenea, piața
nu era orientată către comerțul mărfurilor l ichide, metoda obișnuită de transport folosită fiind
încărcarea lichidelor în butoaie .
Navele de tip tanc sunt nave destinate transportului și depozitării mărfurilor lichide sau al
gazelor naturale. Aceste tipuri de nave au fost utilizate pentru prima dată de industria petrolieră
pentru transferul produselor petroliere nerafinate către rafinării sau pentru distribuția derivatelor
din petrol. Popularitatea acestor tipuri de nave a luat amploare deoarece și alte produse lichide pot
fi transportate în vrac cu costuri reduse.
Astfel, necesitatea transportului unei game variate de mărfuri în stare lichidă a condus la
apariția navelor de tip tanc specializate cum ar fi navele de tip tanc petrolier, tanc chimic, sau nave
de tip LNG („Liquified Natural Gas” – gaz pet rolier lichefiat). Mai mult decât atât, navele tanc pot
fi diferențiate suplimentar din punctul de vedere al capacității transportului unui singur tip de
produs, sau a mai multor tipuri simultan, în cazul tancurilor chimice.
În anul 1954, compania Shell Oi l a dezvoltat sistemul de evaluare a ratei medii de marfă –
AFRA („Average Freight Rate Assessment”) în scopul standardizării claselor de nave tanc în
funcție de capacitățile de transport al lichidelor:
➢ General purpose – nave cu mai puțin de 25000 tdw
➢ Medi um range – nave cuprinse între 25000 și 4500 tdw
➢ Large range – nave ce depășesc 45000 tdw
Datorită evoluției accelerate a dimensiunilor navelor de tip tanc, lista clasificării a fost
readaptată în anii 1970:
➢ 10000 – 24999 tdw: Small tanker
➢ 25000 – 34999 td w: Intermediate tanker
➢ 35000 – 44999 tdw: Medium Range 1 (MR1)
➢ 45000 – 54999 tdw: Medium Range 2 (MR2)
➢ 55000 – 79999 tdw: Large Range 1 (LR1)
➢ 80000 – 159999 tdw: Large Range 2 (LR2)
➢ 160000 – 319999 tdw: Very Large Crude Carrier (VLCC)
➢ 320000 – 549999 tdw: Ultra Large Crude Carrier (ULCC)

4
În general, capacitatea tancurilor chimice variază între 5000 și 35000 tdw, capacitate mai
mică decât a altor tipuri de nave tanc , datorită naturii specializate a mărfii transportate și datorită
restricțiilor de dimensiune ale terminalelor de încărcare/descărcare din porturi.

Figura 1-Ponderea navelor tanc VLCC și ULCC
Sursa: http://www.aukevisser.nl/supertankers

Organizația Maritimă Internațională clasifică navele de tip tanc chimic în următoarele
categorii:
➢ IMO 1 – Tancuri chimice destinate transportului produselor chimice cu risc foarte
mare pentru mediu și siguranță, care necesită măsuri de prevenție speciale.
➢ IMO 2 – Tancuri chimice destinate transportului produselor chimice cu risc
considerabil pentru mediu și siguranță , care necesită măsuri de prevenție
semnificative.
➢ IMO 3 – Tancuri chimice destinate transportului produselor chimice cu risc suficient
de sever pentru a necesita un grad moderat prevenție pentru a crește șansele de
supraviețuire în caz de urgenț ă.[9]
Obiectivul lucrării de față presupune analiza structurală a unui tanc de marfă din zona
cilindrică a unei nave de tip tanc chimic de 16300 tdw și evaluarea rezultatelor în situația în care
nava se află la pescajul de plină încărcare și este poziționată pe gol sau creastă de val. Prin
simularea acestor două situații nefavorabile se vor pune în evidență solicitările generale , care, de
regul ă, sunt maxime în zo na centrală a navei.
Prin urmare, în vederea realizării analizei propuse, lucrarea parcurge câteva etape de
proiectare preliminară a navei: de la stabilirea dimensiunilor principale , a eșantionajului și a
detaliilor structurale la realizarea unui model 3D simplificat care va fi supus analizei propriu -zise.

5
CAPITOLUL I
DESCRIEREA GENERALĂ A NAVEI

1.1. Tipul și destinația navei
Conform temei de proiectare, nava este un tanc chimic de 16300 tdw, construit în sistem
longitudinal d e osatură, cu o singură punte continuă de la pupa la prova de -a lungul celor 6 magazii
de marfă.
Așa cum este definit în Convenția internațională de prevenire a poluării – „MARPOL”, o
navă de tip tanc chimic, este o navă capabilă sa transporte în vrac ori ce lichid menționat în capitolul
17 din Codul internațional pentru produse chimice în vrac – „IBC” [7]. Excluzând substanțele
chimice industriale și produsele petroliere rafinate, aceste nave pot transporta ocazional lichide
care necesită un standard ridic at de curățare a magaziilor de marfă, precum uleiurile vegetale, soda
caustică sau metanolul.

1.2. Dimensiunile principale
Lungimea maximă ………………………….. ….. 149,90 m
Lungimea între perpendiculare ……………… 146,64 m
Lungimea la plutire ………………………….. … 139,36 m
Lățimea ………………………….. …………………….. 22,8 m
Înălțimea de construcție ………………………… 12,10 m
Pescajul ………………………….. …………………….. 8,85 m

1.3. Clasa navei
Nava este construită și amenajată în conformitate cu regulile registrului de clasificare Bureau
Veritas. Notațiile de clasă ale navei sunt: I ✠ HULL ✠ MACH, CHEMICAL TANKER,
UNRESTRICTED NAVIGATION, CLEAN SHIP.

1.3. Capacitatea de transport
Nava are capacitate a de a transporta 20000 m3 la o încărcare de 98% a tancurilor cu marfă
având densitatea maximă admisă de 1,54 t/m3.

6
Tancul SLOP 1 Tb ………………………….. ….. 667,30 m3
Tancul cargo 1 Bb ………………………….. …… 667,30 m3
Tancul cargo 2 Tb ………………………….. …. 1916,90 m3
Tancul cargo 2 Bb ………………………….. …. 1916,90 m3
Tancul cargo 3 Tb ………………………….. …. 1765,80 m3
Tancul cargo 3 Bb ………………………….. …. 1765,80 m3
Tancul cargo 4 Tb ………………………….. …. 2097,50 m3
Tancul cargo 4 Bb ………………………….. …. 2097,50 m3
Tancul cargo 5 Tb ………………………….. …. 2103,90 m3
Tancul cargo 5 Bb ………………………….. …. 2103,90 m3
Tancul cargo 6 Tb ………………………….. …. 1598,20 m3
Tancul cargo 6 Bb ………………………….. …. 1598,20 m3

1.4. Deadweight
Deadweight -ul navei în apă de mare cu densitate de 1,025 t/m3 este de 16300 tone la un
pescaj de 8,85 m.

1.5. Putere. Viteză. Autonomie
Propulsia navei este asigurată de un motor de tip G40ME -C9/-GI, executat sub licența
MAN -B&W, supraalimentat, cu 6 cilindr i in linie, având puterea la flanșă de 6600 kW.
Viteza navei având carena curată la pescajul de plină încărcare, în apă calmă și adâncă , este
de 14 Nd la o turație de 125 rot/min.
Rezervele de combustibil, ulei, apă și hrană asigură navei o autonomie de 40 00 Mm, zona
de navigație fiind nelimitată.

1.6. Echipaj
Echipajul navei este format din 20 de membri: comandant, ofițer de punte, șef mecanic, 2
ofițeri secunzi, mecanic secund, 2 mecanici treiari, 2 cadeți, electrician, 2 motoriști, pompagiu,
bucătar , steward și 4 marinari.

7
CAPITOLUL II
DIMENSIUNILE PRINCIPALE
ALE NAVEI

2.1. Determinarea dimensiunilor principale
Așa cum reiese din tema de proiectare, tancul chimic subiect trebuie să aibă un deadweight
de 16300 tdw. P entru lucrarea de față s -au ales dimensiunile principale de la 20 de nave de tip tanc
chimic construite, cu valori deadweight cuprinse între 13.000 și 20.000 tdw, pentru a fi prelucrate
într-o baza statistică necesară derivării dimensiunilor principale ale navei subiect.

Figura 2.1.1- Caracteristicile principale ale tancurilor chimice din baza statistică

NR LOA[m] LBP[m] B[m] D[m] T[m] DW[t] CARGO OIL CAPACITY[m3]v[Nd] SURSA
1 134.80 125.30 22.00 11.00 7.80 13073.00 17734.00 12.70 www.bunkerworld.com
2 134.70 127.00 21.79 10.99 8.60 13786.00 14262.00 14.50 www.scheepvaartwest.be
3 128.60 120.40 20.40 11.50 7.36 13900.00 14378.00 www.scheepvaartwest.be
4 134.16 125.00 20.50 11.60 8.81 14304.00 16588.00 14.60 www.scheepvaartwest.be
5 129.00 122.00 22.00 12.60 9.25 15015.00 11453.00 13.60 JSEA-p52-1997
6 138.62 130.60 21.80 12.10 8.75 15265.00 16.99 14.40 JSEA-p63-1999
7 158.83 150.00 25.53 15.00 10.52 15895.00 30248.00 14.50 www.scheepvaartwest.be
8 156.10 147.18 21.70 11.12 8.62 15995.00 17975.00 13.50 www.scheepvaartwest.be
9 140.20 132.20 22.15 11.50 8.75 16028.00 17168.00 14.50 www.scheepvaartwest.be
10 144.18 134.43 23.04 12.39 8.91 16568.00 19533.00 15.80 www.scheepvaartwest.be
11 145.15 135.60 23.00 12.50 8.80 16669.00 21948.00 17.00 www.scheepvaartwest.be
12 144.05 134.43 23.19 12.40 8.90 16670.00 19172.00 14.00 www.scheepvaartwest.be
13 144.05 133.80 23.00 12.40 8.40 17006.00 19594.00 www.scheepvaartwest.be
14 158.00 150.00 27.70 12.00 6.88 17500.00 24814.00 13.25 JSEA-p58-1999
15 142.50 132.60 23.00 12.60 6.60 17519.00 20275.00 www.scheepvaartwest.be
16 144.06 136.00 22.60 12.50 9.21 17604.00 17901.00 15.00 www.scheepvaartwest.be
17 143.29 135.80 23.00 11.80 8.89 18769.00 19469.00 13.50 www.scheepvaartwest.be
18 169.04 160.24 26.45 14.20 10.00 18902.00 20650.00 15.30 www.scheepvaartwest.be
19 146.60 138.00 23.70 13.00 9.55 19355.00 21618.00 13.50 www.scheepvaartwest.be
20 147.83 141.00 24.20 12.80 9.20 19481.00 21879.00 14.70 JSEA-p62-1999

8
2.1.1. Lungimea totală

Figura 2.1.2- Media valorilor lungimii totale

Ecuația rezultată pentru determinarea lungimii totale este:
LOA =16300 −191 ,98
112 ,86=142 ,72 m (2.1.1)

2.1.2. Lungimea între perpendiculare

Figura 2.1.3- Media valorilor lungimii între perpendiculare

Ecuația rezultată pentru determinarea lungimii între perpendiculare este:
LBP =16300 −619 ,58
116 ,87=134 ,16 m (2.1.2)

y = 112.86x + 191.98
10000.0011000.0012000.0013000.0014000.0015000.0016000.0017000.0018000.0019000.0020000.00
120.00 130.00 140.00 150.00 160.00 170.00 180.00LOA
y = 116.87x + 619.58
10000.0011000.0012000.0013000.0014000.0015000.0016000.0017000.0018000.0019000.0020000.00
100.00 110.00 120.00 130.00 140.00 150.00 160.00 170.00LBP

9
2.1.3. Lățimea

Figura 2.1.4- Media valorilor lățimilor

Ecuația rezultată pentru determinarea lățimii este:
B=16300 −1929 ,3
630 ,97=22,77 m (2.1.3)

2.1.4. Înălțimea de construcție

Figura 2.1.5- Media valorilor înălțimii de construcție

Ecuația rezultată pentru determinarea înălțimii de construcție este:
D=16300 −4722 ,4
954 ,7=12,10 m (2.1.4)

y = 630.97x + 1929.3
12000.0013000.0014000.0015000.0016000.0017000.0018000.0019000.0020000.00
20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00B
y = 954.7x + 4722.4
12000.0013000.0014000.0015000.0016000.0017000.0018000.0019000.0020000.00
10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00D

10
2.2. Verificarea dimensiunilor principale
Se realizează verificarea preliminară a dimensiunilor principale obținute anterior prin
derivare. Metoda constă în calculul pe baza unor formule statistice a dimensiunilor și a rapoartelor
între dimensiunile principale deja obținute [2]. Rezultatele obținut e vor fi comparate cu cele
obținute prin derivare în scopul validării sau modificării lor, pentru adoptarea dimensiunilor
definitive.

2.2.1. Lungimea navei
Lungimea navei influențează suprafața udată a carenei și implicit rezistența sa la înaintare.
În ac elași timp, pentru menținerea deadweight -ului, vor rezulta forme mai pline ale carenei.
În calcule se va folosi valoarea lungimii între perpendiculare sau a lungimii la plutirea de
plină încărcare, care se determină cu formula:
LWL =(1,02÷1,04)∙LBP ⇒LWL =139 ,36 m (2.2.1)
Se folosesc formulele corespunzătoare tipului de navă, vitezei de serviciu sau de probe și
numărului de axe de propulsie, formule propuse de Galin, Pozdiunin, Jager și Noghid.
• Galin
LBP =c∙(v
v+2)2
∙∇1
3⇒LBP =152 ,62 m (2.2.2)
Coeficientul „c” are valo area de 7,17 pentru nave cu o elice și viteze cuprinse între 11 și
16,5 Nd.
• Pozdiunin
LWL =c∙(vT
vT+2)2
∙∇1
3⇒LWL =152 ,21 m (2.2.3)
Coeficientul „c” are valoarea de 7,05 pentru viteze de probe cuprinse între 11 și 16,5 Nd și
𝑣𝑇=1,06∙𝑣.
• Jager
√LBP =√p+q3+√p−q3⇒LBP =147 ,65 m (2.2.4)
unde 𝑝=𝑏∙𝑣∙√∆3 , 𝑞=𝑏∙(𝑣2−2∙√∆3)1/2∙√∆3 și coeficientul b are valoarea 5/6 pentru
nave obișnuite.
• Noghid
LBP =2,3∙√v∙∆3⇒LBP =155 ,38 m (2.2.5)

11
Deplasamentul este calculat pe baza formulei ηDw=Dw
Δ , unde coeficientul de utilizare a
depla samentului este obținut din diagrama Schünemann.

Figura 2.2.1 – Coeficientul de utilizare a deplasamentului după Schünemann [2]
LWL LBP
GALIN 152,62
POZDIUNIN 152,21
JAGER 147,65
NOGHID 155,38
DETERMINARE STATISTICĂ 139,36 134,16
VALOARE ADOPTATĂ 139,36 146,64

Figura 2.2.2- Centralizarea valorilor lungimii navei

2.2.2. Lățimea navei
Arkenbout și Schokker recomandă ca lățimea navei să fie mai mică decât valoarea obținută
cu formula: B≤1
9∙LBP +3,66⇒B≤18,54 m, iar Watson propune relația următoare pentru
nave de tip tanc: B=1
7,5∙LBP +2⇒B=19,86 m.

12
ARKENBOUT ȘI SCHOKKER 18,54
WATSON 19,86
DETERMINARE STATISICĂ 22,7
VALOARE ADOPTATĂ 22,8

Figura 2.2.3 – Centralizarea valorilor lățimii navei

2.2.3. Rapoarte între dimensiuni
Principalele rapoarte între dimensiuni sunt L/B, B/T, L/D și D/T, unde L reprezintă lungimea
navei, B este lățimea, T este pescajul și D înălțimea de construcție.
Raportul L/B conturează alungirea relativă a carenei și influențează rezistența la înaintare.
Valorile uzuale ale raportului recomandate de Galin pentru nave cu forme pline sunt situate în
interv alul [6;7,5].
L
B=6,26 (2.2.6)
Raportul B/T influențează stabilitatea de drum a navei și valorile obișnuite propuse Galin se
încadrează în intervalul [2,4;2,8].
B
T=2,71 (2.2.7)
Raportul L/D are efect asupra rezistenței longitudinale a navei. Valorile uzuale ale raportului
se află în intervalul [10;12,5], iar anumite societăți de clasificare precum American Bureau of
Shipping limitează valoarea maximă a raportului la 15.
L
D=11,77 (2.2.8)
Pentru vrachiere și nave de tip tanc limitele valorilor raportului L/D se pot determina cu
formula:
L
D=(32±3)
Dw1/12⇒12,92≤L/D≤15,57 (2.2.9)
Raportul D/T evidențiază bordul liber al navei și reprezintă regulă de registru a societăților
de clasificare. Galin propune valori uzuale ale acestui raport cuprinse înt re 1,2 și 1,4 pentru nave
cu punte continuă. De asemenea, pentru nave de tip tanc, raportul se poate estima cu relația:
D
T=1,6−0,8∙LBP
1000⇒D/T=1,49 (2.2.10)
D
T=1,44 (2.2.11)

2.2.4. Coeficienți de finețe
În etapa de proiectare preliminară se pot utiliza f ormule empirice pe baza cărora se pot obține
valori estimative pentru coeficienții de finețe ai navei.

13
Coeficientul bloc se determină cu relația CB=∇
L∙B∙T și influențează stabilitatea și
caracteristica de marș a navei. Literatura de specialitate propune câteva expresii de calcul al
coeficientului bloc:
• Relația Așik pentru nave cu număr Froude cuprins între 0,14 și 0,26:
CB=0,48+√0,28−Fn±0,11⇒CB=0,661 ~0,881 (2.2.12)
sau
CB=1,09−1,68∙Fn±0,12⇒CB=0,642 ~0,882 (2.2.13)

• Relație statistică de calcul pentru nave tip tanc sau vrachiere:
CB=1,05−1,4∙Fn±0,06⇒CB=0,771 ~0,783 (2.2.14)
sau
CB=0,445 ±0.01
Fn1/3⇒CB=0,705~0,784 (2.2.15)
Coeficientul suprafeței plutirii este în strânsă legătură cu capacitatea de nescufundabilitate a
navei și se determină cu formula Cw=Awl
L∙B , unde Awl reprezintă aria suprafeței plutirii de plină
încărcare.
• Relația Galin
Cw=1+2∙CB
3⇒Cw=0,92 (2.2.16)

• Relați e statistică pentru nave de mare tonaj, după Jeleazkov
Cw=0,75∙CB+0,275 ±0,01⇒Cw=0,936~0,956 (2.2.17)

• Relație statistică pentru nave cu forme „U”
Cw=0,778 ∙CB+0,248 ⇒Cw=0,94 (2.2.18)
Coeficientul secțiunii maestre se calculează cu relația CM=AM
B∙T , unde AM reprezintă aria
secțiunii maestre. Acest coeficient influențează capacitatea navei de amortizare a oscilațiilor de
ruliu.
• Relația Jeleazkov
CM=1,012 ∙CB1
12±0,005 ⇒CM=0,998 (2.2.20)

• Relația Noghid pentru nave cu coeficient bloc mai mare de 0,615

14
CM=0,928 +0,080 ∙CB⇒CM=0,992 (2.2.21)

• Relație pentru nave de mare tonaj
CM=1,014 ∙CB1
12±0,004 ⇒CM=0,999 (2.2.22)

Coeficientul prismatic longitudinal influențează rezistența navei la înaintare și se determină
cu relația Cp=∇
L∙AM=CB
CM .
• Relația Așik pentru nave cu număr Froude cuprins între 0,12 și 0,30
Cp=1,05−1,5∙Fn±2⇒Cp=0,77 (2.2.23)

• Relația Noghid pentru nave cu n umăr Froude cuprins între 0,17 și 0,32 și coeficient bloc
mai mare de 0,615
Cp=1,214 −2,32∙Fn+0,133 ∙(10∙Fn−2,3)3⇒Cp=0,75 (2.2.24)

• Relație statistică pentru nave cu porțiune cilindrică extinsă și coeficient bloc mai mare de
0,74
Cp=1,214 −2,32∙Fn⇒Cp=0,76 (2.2.25)

15
CAPITOLUL III
COMPARTIMENTAREA NAVEI

3.1. Generalități
Compartimentarea are rolul de a asigura nescufundabilitatea navei, de a limita extinderea
incendiilor dintr -un compartiment în altul și de a împărți nava în încăperi cu diferite destinații.
Principalul obiectiv al compartimentării navei îl constituie maxim izarea spa țiilor de marf ă. În acest
sens, celelalte spații vor fi reduse la minimul necesar, asigurând totuși spațiile necesare pentru
amplasarea echipamentelor și pentru circulație, inspecție și mentenanță [3].
Principalele compartimente etanșe ale navei, obținute prin dispunerea pereților transversali
etanși , sunt următoarele:
➢ Compartimentele de coliziune ale navei dispuse la prova și la pupa. La prova,
compartimentul cuprins între etravă și primul perete transversal etanș, se numește pic
prova și este fo losit de regulă ca magazie de materiale de întreținere și vopsele, dar
poate fi folosit și ca tanc de balast. La pupa, compartimentul cuprins între ultimul
perete transversal etanș și etambou se numește pic pupa și este folosit ca tanc de
balast, sau ca ma gazie de materiale.
➢ Compartimentul mașini, în care sunt dispuse mașinile principale și auxiliare , precum
și toate celelalte instalații importante ale navei. Acesta poate fi împărțit în mai multe
încăperi neetanșe cu destinații diferite: atelier, camera pom pelor, magazii de
materiale.
➢ Compartimentele etanșe destinate magaziilor de marfă.
➢ Coferdamurile sunt compartimentele etanșe realizate între pereții transversali dubli,
care despart compartimentul mașini de magazii sau de tancurile de combustibil. De
regul ă, coferdamurile sunt compartimente de izolare, foarte înguste, în care nu sunt
montate instalații și nu se depozitează nimic.

16
3.2. Distanțe regulamentare
Distanțele regulamentare pentru fiecare compartiment, precum și lungimile extinderii
acestora, s unt determinate în etapa preliminară pe baza unei nave tanc chimic model, ale cărui
dimensiuni și soluții constructive sunt apropiate de tema de proiectare propusă. Astfel, în urma
calculelor de compartimentare preliminar ă (Anexa I), se identifică următoarele compartimente cu
distanțe regulamentare aferente:
Picul pupa ………………………….. ………………… 600 mm
Compartimentul mașini ………………………….. . 800 mm
Spațiile de marfă ………………………….. ……….. 800 mm
Picul prova ………………………….. ……………….. 600 mm
Distanța regulamentară în zona centrală a navei este aproximată pe baza formulei de mai jos,
pentru care se permit abateri de 25%.
a0=0,002 ∙LBP +0,48⇒a0=0,77 m (3.2.1)

3.3. Picul pupa
Picul pupa este dimensionat în concordanță cu gabaritul și amplasarea in stalației de
guvernare a navei. Acesta se extinde pe o lungime de 7,2 m, de -a lungul a 12 intervale de coaste.
În picul pupa sunt amenajate tancurile de apă dulce și tancurile de combustibil de serviciu pentru
motorul principal al navei.

3.4. Compartiment ul mașini
Compartimentul mașini este amplasat în pupa navei între coastele C7 și C35. Lungimea de
22,4 m a compartimentului asigură atât spațiul necesar echipamentelor, instalațiilor și tancurilor
aferente cât și spațiul necesar căilor de acces și spațiilo r de mentenanță.

3.5. Spațiile de marfă
Zona centrală a navei este dedicată amenajării tancurilor de marfă, delimitate de pereții
transversali etanși și de dublul înveliș. Zona de transport a mărfii este divizată într -un număr de 12
tancuri delimitate atâ t transversal cât și longitudinal , după cum urmează:
Tancurile 6 Bb/Tb ………………………….. …….. C36-C57
Tancurile 5 Bb/Tb ………………………….. …….. C57-C82
Tancurile 4 Bb/Tb ………………………….. …… C82-C107
Tancurile 3 Bb/Tb ………………………….. …. C107 -C128

17
Tancurile 2 Bb/Tb ………………………….. …. C128 -C153
Tancurile 1 Bb/Tb ………………………….. …. C153 -C167

3.6. Picul prova
Picul prova este delimitat prin amplasarea peretelui de coliziune conform regulilor SOLAS.
Acesta este delimitat de coastele C172 și C190 și este amenajat pentru apa de balast. În peretele
de coliziune aflat la coasta C172 există o singură penetrare pentru tubulatura insta lației de balast .

3.7. Dublul fund
Conform normelor de registru, structura dublului fund este extinsă de la peretele de coliziune
al picului prova până la picul pupa, luând în considerare amenajarea compartimentului mașini.
Înălțimea dublului fund este s uficientă pentru a asigura accesul pentru tubulatură și
mentenanță și nu este mai mică decât valoarea calculată de formula de mai jos:
hDF=3∙B+T+10
100⇒hDF=1,2 m (3.7.1)
Înălțimea adoptată în dublu fund variază de la tunelul central la tancul de gurnă de la 155 0
mm la 1850 mm .

3.8. Dublul bord
Structura dublului bord se extinde pe toată lungimea tancurilor de marfă, de la nivelul
dublului fund, până la puntea principală. Lățimea dublului bord nu trebuie să fie mai mică decât
valoarea de 760 mm, impusă de normele registrului de clasificare.
Valoarea adoptată a lățimii dublului bord este de 14 00 mm. Pentru asigurarea volumului
necesar de balast, sunt prevăzute tancuri laterale inferioare în zona gurnei. Plafonul înclinat al
tancurilor de gurnă facilitează sc urgerea mărfii și evitarea depunerilor, astfel panta suprafețelor
înclinate este de 8 °.

3.9. Pereții transversali etanși
Pereții etanși sunt capabili să susțină presiunea apei în cazul inundării în orice direcție până
la plutirea de bord liber și presiun ea datorată mărfii transportate. Treptele și nișele din pereții
etanși sunt la fel de rezistente ca peretele respectiv în orice punct.
Nava are 9 pereți transversali etanși, amplasați considerând corespondența cu osatura
transversală și care respectă numă rul minim de pereți transversali etanși, conform normelor de

18
registru pentru nave cu lungimi cuprinse între 120 și 145 m și compartiment mașini amplasat la
pupa.

3.10. Punți și platforme
Nava este prevăzută cu o punte principală continuă de la pupa la pro va și cu o platformă de
acces între punțile teugă și dunetă la înălțimea de 16700 mm.
În compartimentul mașini sunt amenajate două punți intermediare, la înălțimi de 3600 mm
și 8100 mm.
Suprastructura are în componență puntea timoneriei la înălțimea de 27700 mm și încă 3 punți
intermediare la 18700 mm, 21700 mm și 24700 mm.

19
CAPITOLUL IV
EȘANTIONAJUL NAVEI
ÎN ZONA CENTRALĂ

4.1. Generalități
Dimensionarea elementelor struc turale din zona cuplei maestre a navei este realizată
conform regulil or Societății de Clasificare Bureau Veritas, corespunzătoare navelor maritime
construite din oțel. În vederea realizării eșantionajului se utilizează pachetul de programe MARS
2000 v2.9n . Acesta permite determinarea proprietăților geometrice ale elementelor de osatură din
zona centrală a navei și evaluarea rezistenței locale și a rezistenței generale a grinzii -navă.
Utilizând modulul „Basic Ship Data” sunt introduse informații generale despre notația de
clasă a navei, dimensiunile principale, momentele de încovoiere ale grinzii -navă, materiale
utilizate și distanțe regulamentare.

Figura 4.1.1 – „Basic Ship Data” – Generalități

Figura 4.1.2 – „Basic Ship Data” – Notație de clasă și dimensiuni principale

20

Figura 4.1.3 – „Basic Ship Data” – Momentele de încovoiere

Figura 4.1.4 – „Basic Ship Data” – Materialul utilizat

Figura 4.1. 5- „Basic Ship Data” – Distanțele regulamentare

4.2. Generarea secțiunii maestre
Secțiunea maestră este generată prin intermediul modului „Create & Edit Section”. Acesta
permite construcția unei secțiuni transversale a carenei navei utilizând o serie de instrumente
integrate î n modul. În figurile de mai jos este prezentat grafic procesul de generare a secțiunii

21
maestre : generarea geometriei secțiunii, d efinirea panourilor și a grosimilor tablelor de înveliș și
dublu înveliș , a panoului punții și a osaturii longitudinale.

Figura 4. 2.1- „Create & Edit Section” – Geometria secțiunii maestre

Figura 4. 2.2- „Create & Edit Section” – Definirea grosimilor tablelor

22

Figura 4.2.3 – „Create & Edit Section” – Definirea profilelor longitudinale

4.3. Verificarea proprietăților elementelor dimensionate
Utilizând modulul „Rules” se realizează o verificare automat ă a eșantionajului preliminar al
navei în raport cu regulile Societății de Clasificare Bureau Veritas pentru nave construite din oțel .
În situația în care p rogramul semnalează neconformități, se intervine manual asupra proprietăților
elementelor care nu corespund normelor impuse.
Tot prin intermediul modulului „Rules” sunt calculate proprietățile geometrice ale secțiunii
maestre și este evaluată rezistența lo cală a tablelor și a osaturii longitudinale. Pe baza acestor
informații și a diagramelor de for țe tăietoare și momente încovoietoare se realizează o imagine de
ansamblu asupra fiabilității soluției constructive și a eșantionajului preliminar.

23

Figura 4. 3.1- „Rules” – Proprietățile geometrice ale secțiunii maestre

În acest moment se va avea în vedere valoarea înălțimii axei neutre a secțiunii maestre,
valoare necesară ulterior pentru generarea modelului simplificat de analiză FEM : 𝑍𝑛=5,29 m.

Figura 4. 3.2- „Rules” – Rezistența locală a tablelor și a osatur ii longitudinale

24

Figura 4. 3.3- Diagrama de momente încovoietoare

Figura 4. 3.4- Diagrama de forțe tăietoare

25

NR. ELEMENT GROSIME
[mm] DIMENSIUNI
[mm]
1 Tabla chilei 15
2 Tabla învelișului fundului 12
3 Tabla învelișului de bordaj 16/12/2011
4 Tabla învelișului de dublu
fund 13
5 Tabla învelișului de dublu
bord 15/13/12/10
6 Tabla punții 11/10
7 Tabla peretelui longitudinal 22/15
8 Suportul central 22
9 Suporți lateral i 10
10 Platforme de dublu bord 11/10
11 Longitudinale de dublu fund
HP 260×10
12 Longitudinale de dublu fund
PB 80×5
13 Longitudinale de dublu fund
PB 100×10
14 Longitudinale de dublu bord
HP 300×11
15 Longitudinale de dublu bord
HP 280×10
16 Longitudinale de dublu bord
HP 240×10
17 Longitudinale de dublu bord
HP 200×9
18 Longitudinale de dublu bord
PB 100×10
19 Longitudinale de punte HP 180×10
20 Longitudinale de punte HP 220×10
21 Profil de punte „L” w:850×16
f:150×10

Figura 4. 3.5- Tabel centralizator cu dimensiunile elementelor eșantionate

Pe baza elementelor din tabelul prezentat mai sus și a cerințelor temei de proiectare este
realizat desenul secțiunii maestre (Anexa II ). În acest scop , s-a utilizat programul cu licență
educațională Autodesk AutoCAD 2021 Student Version.

26
CAPITOLUL V
ANALIZA PRIN METODA
ELEMENTULUI FINIT

5.1. Bazele metodei elementului finit
Metoda elementului finit a fost inițial aplicată la proiectarea aeronavelor, structurile fiind
idealizate prin modele simple, alcătuite din rețele de bare. Noțiunea de element finit a fost
introdusă de Clough în anul 1960 [4]. Metoda elementului finit a cunoscut o dezvoltare rapi dă în
concomitență cu creșterea capacităților tehnicii de calcul și s -a impus ca o metodă numerică
generală de rezolvare a problemelor inginerești din domenii diverse, inclusiv cel naval.
În general, analiza structurală presupune următoarele etape:
• stabilirea obiectivelor, tipului și dimensiunii analizei;
• modelarea structurii și a condițiilor de margine;
• stabilirea și modelarea sarcinilor;
• efectuarea analizei și evaluarea rezultatelor.
Tipul și dimensiunea analizei depind de natura răspunsului struct ural ce urmează a fi obținut.
La analizele structurale se pot obține următoarele categorii de răspunsuri :
• tensiuni și deformații pentru un caz de încărcarea;
• moduri proprii de vibrație;
• comportarea elementelor structurale la pierderea stabilității.
Încărcă rile la analiza structurilor navale includ forțe și presiuni externe, forțe ce rezultă din
masa proprie a navei și a încărcăturii din magaziile navei, sarcini termice la navele ce transportă
marfă încălzită, suprapresiuni la navele tancuri de gaze, etc.
Răspunsul structural poate depinde de intensitatea solicitărilor, liniar sau neliniar. În cazul
structurilor navale, analizele liniare sunt de cele mai multe ori suficiente. Efectele neliniare devin
semnificative în următoarele cazuri:
• la structuri relativ e lastice cu deformații mari (neliniarități geometrice);
• la analiza stabilității elementelor structurale;
• în cazul apariției deformațiilor în domeniul plastic (neliniarități de material).

27
La structurile navale, deformațiile și tensiunile pot fi împărțite în următoarele categorii, în
funcție de problema analizată:
• deformații și tensiuni globale ale grinzii navă și ale elementelor structurale
principale;
• deformații și tensiuni locale ale elementelor structurale principale și secundare;
• concentrări de tensiuni î n componentele structurale.
Metoda elementului finit este o metodă numerică matriceală de analiză a structurilor medii
continue. Pentru orice problem ă structural ă, două metode în formulare matriceală complementare
sunt posibile:
• metoda deplasărilor (rigidi tății), în care necunoscutele principale nodale sunt
deplasările;
• metoda eforturilor (flexibilității), în care necunoscutele principale nodale sunt
forțele.
În formularea standard matriceală a unei probleme cu elemente finite s -a generalizat varianta
prin metoda deplasărilor, aceasta fiind și opțiunea din studiul de față.
O analiză tipică a unei structuri prin metoda elementului finit conține următoarele etape:
1. Discretizarea structurii continue în elemente finite. Această etapă reprezintă
preprocesarea stru cturii reale și obținerea modelului cu elemente finite echivalente.
2. Formularea proprietăților pentru fiecare element finit. Pe baza informațiilor de la
structura reală se determină proprietățile geometrice și proprietățile de material.
3. Asamblarea elementelor în vederea obținerii modelului cu elemente finite global
echivalent al structurii reale.
4. Aplicarea pe modelul cu elemente finite echivalente a încărcărilor externe reduse la
noduri.
5. Precizarea condițiilor de margine. Această etapă presupune imp unerea unor deplasări
date într -o serie de noduri ale modelului cu elemente finite.
6. Rezolvarea sistemului de ecuații algebric liniar, rezultat pe baza ecuațiilor de echilibru
structural pe modelul cu elemente finite echivalent și determinarea deplasărilor nodale.
7. Calculul câmpului deformațiilor specific și al câmpului de tensiuni pe elemente, folosind
valorile deplasărilor nodale ale modelului cu elemente finite.

28
5.2. Modelări în statica structurilor
Analiza unei structuri este precedată de definirea model ul fizic pe baza căruia se stabilește
modelul matematic de analiză propriu -zisă. Analiza este urmată de interpretarea rezultatelor,
operarea unor modificări și/sau repetarea analizei sau unor părți ale acesteia.
A defini modelul fizic înseamnă a stabili sc hema de calcul. Structurile reale prezintă o
multitudine de particularități geometrice si mecanice. A ține cont în calcule de toate
particularitățile structurii reale nu este posibil, dar nici nu este neapărat necesar.
Acceptând o serie de simplificări, st ructura reală se înlocuiește cu un model căruia i se
atașează un număr redus din atributele structurii reale. Prin astfel de simplificări se obține o
modelare geometrică, de comportare a materialului și de interacțiune a structurii studiate cu cele
învecinate.
Cele mai simple modele geometrice utilizate în studiul structurilor marine sunt elementele
primare de tip grindă, placă, sau membrană utilizate larg și în analiza prin metoda elementului finit
în care se mai folos esc diverse macro -elemente.
Modelele structurilor navale realizate prin metoda elementului finit se pot împărți în trei
categorii principale [4]:
1. Modele globale ale grinzii navă;
2. Modele extinse pe o parte din lungimea navei;
3. Modele pentru analiză locală st ructurală.
În cazul modelelor cu elemente finite 2 și 3 trebuie considerate condițiile de margine care să
modeleze corespunzător interacțiunea cu elementele structurale adiacente (simetria în planul
diametral). Dacă acest lucru nu este posibil, se impune m ărirea distanței dintre zona condițiilor de
margine și cea a zonei de interes la analiza efectuată.
În cazul studiului prezentat în capitolul următor se va aplica analiza prin metoda elementului
finit unui model extins pe lungimea unei magazii din zona cil indrică a tancului chimic descris la
începutul lucrării.

29
CAPITOLUL VI
ANALIZA REZISTENȚEI
STRUCTURALE A UNUI
COMPARTIMENT DE MARFĂ

6.1. Modelul 3D -CAD
Luând în considerare formele prismatice ale navei tanc chimic studiate în zona centrală, zonă
destinată tancurilor de marfă, modelul structural simplificat poate fi generat utilizând doar
dimensiunile principale ale carenei, și parametrii geometrici ai secțiunii maestre defin ite anterior ,
cu mențiunea că extinderea modelului pe lungime este suficientă pentru ca zona analizată să nu fie
influențată ulterior de condițiile la limită.
Modelul structural este realizat utilizând modelatorul CAD integrat în pachetul de programe
FEMAP /NX NASTRAN, al firmei UGS Corporation / Siemens PLM Software Inc, versiunea
STUDENT.
Zona considerată pentru analiză este reprezentată de tancul central de marfă nr.4, poziționat
între coastele C82 și C107 și tancu rile de marfă adiacent e nr.5 (C57 -C82) spre pupa și nr.3 (C107 –
C128) spre prova.
Modelul este prevăzut cu structurile tipice unui sistem longitudinal de osatură și prezintă
coaste simple, dispuse la intervale de 800 mm și coaste de tip cadru întărit la fiecare 2400 mm, cu
excepția zone lor de ampl asare a pereților transversali gofrați și etanși, în vederea descărcării
corecte a solicitărilor.
Unitățile de măsură utilizate pe parcursul modelării sunt următoarele:
Lungime ………………………….. …………. milimetri [mm]
Presiune ………………………. megaPascali [ 106N/mm2]
Masă ………………………….. ……………….. kilograme [kg]
Sistemul de coord onate global al modelului este definit de axele:
Axa X ………………………….. ……… longitudinală, cu sens pozitiv spre prova
Axa Y ………………………….. ……… transversală, cu sens pozitiv spre babord
Axa Z ………………………….. …………….. verticală, cu sens pozitiv în sus

30
Datorită faptului că majoritatea elementelor structu rale sunt repetitive , este suficientă
modelarea celor trei tipuri de coaste ( Figura 6.1.1 ) ce urmează a fi multiplicate pe toată extinderea
zonei considerate pentru analiză.

(a) (b) (c)
Figura 6.1.1 – Coastă simplă (a), coastă întărită (b), coastă etanșă (c)

Figura 6.1.2 – Modelul 3D -CAD al tancului de marfă nr.4 și tancurile adiacente nr.5 și nr.3

31
6.2. Modelul 3D -FEM
6.2.1. Discretizare a model ului
În vederea transformării modelului 3D -CAD într -un model capabil de analiză prin metoda
elementului finit, acesta a fost discretizat în mod standard în 221 872 de element e de formă
patrulater ă și triunghiulară , de tip placă, având dimensiunea medie de 225 mm.

Figura 6.2.1 – Discretizarea coastei întărite
Odată cu discre tizarea modelului 3D -CAD este necesară stabilirea proprietăților de material
și a grosimilor ce vor fi atribuite individual fiecărui element structural. Grosimile și dimensiunile
acestor elemente au fost stabilite anterior, în capitolul IV.

Figura 6.2.2 – Modelul 3D -FEM al tancului de marfă nr.4 și tancurile adiacente nr.5 și nr.3

32
6.2.2. Material ul utilizat
Materialul folosit pentru analiză este oțel de înaltă calitate cu rezistență ridicată, specific
industriei navale. În această categorie se află oțelurile A32, A36 și A40. Având în vedere cerințele
structurale impuse de faptul că zona de navigație este nelimitată, dar și costurile ridicate ale acestei
game de oțeluri, se va alege tipul A36. Proprietățile oțelului A36 sunt prezentate în tabelul 6.2.3.
DENSITATE 7,85 g/cm3
MODULUL DE ELASTICITATE LONGITUDINAL 210 Gpa
COEFICIENT POISSON 0.29
REZISTENȚA LA FORFECARE 78 Gpa
REZISTENTA LA TRAC ȚIUNE 490 Mpa
LIMITA DE RUPERE 355 Mpa

Figura 6.2.3 – Proprietățile oțelului de calitate A36
6.2.3. Condiții la limită
Modelului 3D -FEM îi sunt aplicate condiții la limită în cele două extremități pupa -prova. În
acest sens , sunt definite nodurile de control pupa și prova, în planul diametral. Coordonatele
acestora sunt prezentate în tabelul de mai jos, unde 𝑋𝑝𝑝 și 𝑋𝑝𝑣 reprezintă abscisele extremităților,
iar 𝑍𝑁𝑝𝑝 =𝑍𝑁𝑝𝑣 și reprezintă cota axei neutre a secțiunii transversale , determinată în capitolul IV.
[mm] x y z
NDpp -800 0 5290
NDpv 56800 0 5290
Figura 6.2.4 – Coordonatele nodurilor de control pupa și prova
Utilizând elemente de tip „Rigid”, toate gradele de liberate ale nodurilor din secțiunile prova
și pupa vor fi coord onate prin gradele de libertate ale nodurilor de control NDpp și NDpv.
Astfel, la prova modelului, pentru nodul NDpv se blochează deplasările longitudinale și
transversal e și rotirile în jurul axelor X și Z.
La pupa modelului, pentru nodul NDpp se blochează deplasările pentru toate axele și rotirile
în jurul axelor X și Z.

Figura 6.2. 5- Încastrările nodu rilor de control (NDpv) , (NDpp)

33
Datorită faptului că modelul idealizează doar jumătate din lățimea reală a navei, se vor aplica
și condiții la limită de simetrie . Astfel, în toate nodurile dispuse în planul diametral al modelului,
se blochează translația de -a lungul axei Y și rotirea în jurul axei X.

Figura 6.2. 6- Condiția de simetrie în planul diametral

6.2.4. Solicitări aplicate
Analiza rezistenței structurale a modelului presupune aplicarea următoarelor tipuri de
solicită ri:
1. Încărcarea gravitațională, din propria greutate a elementelor structurale ale carenei .
2. Încărcarea dată de marfa din interiorul tancurilor, idealizată pe dublul înveliș și pe
pereții transversali gofrați ca presiunea hidrostatică din marfă pentru cota de referință
HHC. Această cotă corespunde unei încărcări de 98% a volumului ta ncurilor de
marfă, cu fluide având densitatea maximă de 1,54 t/m3. Legea variabilă prin care
este aplicată presiunea hidrostatică din marfă este descrisă de relația (6.2.1).
Max(0.000;(1.54e -5*(!HHC -ZEL(!EL)))) (6.2.1)
3. Încărcarea din valul cvasi -static echivalent de întâlnire, corectat Smith , cu presiune
echivalentă hidrostatică, cu elongația raportată la planul de bază al navei . În funcție
de cazurile ce urmează a fi analizate, înălțimea valului este determină cu relația
(6.2.2), unde coeficientul 𝑐𝑅𝑊=1 pentru zonă de navigație nelimitată .
hw=[10,75−(300 −L
100)3/2
]∙cRW⇒hw=8,9 m (6.2.2)

34
4. Încărcarea din momentele încovoietoare pe nodurile de control pupa și prova din
solicitările generale ale grinzii navă, calculate preliminar și furnizate de pachetul de
programe MARS2000 sunt prezentate în tabelul de mai jos:
CAZUL DE VAL GOL DE VAL CREASTĂ DE VAL
NODUL DE CONTROL PUPA 6,84∙1011 kNm −6,22∙1011 kNm
NODUL DE CONTROL PROVA −6,84∙1011kNm 6,22∙1011 kNm
Figura 6.2.7 – Momentele de încovoiere în funcție de cazul de val

Figura 6.2.8 – Distribuția presiunilor din marfă, val (cazul gol de val) și mom. de încovoiere

6.3. Analiza modelului 3D -FEM
S-a analizat rezistența globală și locală a modelului 3D -FEM simplificat și extins pe zona
celor trei tancuri de marfă pentru cazul de gol și creastă de val. În ambele cazuri este prezentată
situația în care nava se află la pescajul de plină încărcare (9,4 m) și în care nivelul de umplere al

35
tancurilor de marfă corespunde cotei de 11,4 m față de planul de bază , adică 98% din volum. S-a
considerat densitatea maximă admisibilă a încărcăturii lichide de 1,54 t/ m3.
Rezultatele ce urmează a fi prezentate reprez intă distribuția deformațiilor și tensiunilor
generale și locale a tancului de marfă nr.4, în ambele cazuri de val. Jumătățile tancurilor de marfă
adiacente nr. 3 și nr. 5 au fost excluse după efectuarea analizei cu scopul de a nu influența
rezultatele, întrucât extremitățile lor conțin condițiile la limită .
Cele două cazuri analizate produc așa numitele fenomene de „hogging” și de „sagging”.
Aceste fenomene duc la încovoierea longitudinală a grinzii -navă în sens pozitiv sau negativ al axei
verticale. Solic itările ating valoarea maximă atunci când lungimea valului este egală cu lungimea
navei, iar creasta sau golul valului sunt la mijlocul carenei.

6.3.1 . Cazul poziționării pe creastă de val
În figurile de mai jos sunt prezentate rezultatele analizei static e pentru cazul crestei de val,
utilizând modulul de analiză NX NASTRAN, integrat în pachetul de programe FEMAP.

Figura 6.3.1 – Diagrama tensiunilor echivalente de -a lungul tancului de marfă nr.4

36

Figura 6.3.2 – Distribuția tensiunilor echivalente și starea de deformație a coastelor

Figura 6.3.3 – Distribuția tensiunilor echivalente și starea de deformație a osaturii
longitudinale

37

Figura 6.3.4 – Distribuția tensiunilor echivalente și starea de deformație a învelișului

Figura 6.3. 5- Distribuția tensiunilor echivalente și starea de deformație a dublului înveliș

38

Figura 6.3. 6- Distribuția tensiunilor echivalente și starea de deformație a modelului 3D -FEM
simplificat

39
6.3.1. Cazul poziționării pe gol de val
În figurile de mai jos sunt prezentate rezultatele analizei statice pentru cazul golului de val,
utilizând modulul de analiză NX NASTRAN, integrat în pachetul de programe FEMAP.

Figura 6.3.7 – Diagrama tensiunilor echivalente de -a lungul tancului de marfă nr.4

40

Figura 6.3.8 – Distribuția tensiunilor echivalente și starea de deformație a coastelor

Figura 6.3.9 – Distribuția tensiunilor echivalente și starea de deformație a osaturii
longitudinale

41

Figura 6.3.10 – Distribuția tensiunilor echivalente și starea de deformație a învelișului

Figura 6.3.11 – Distribuția tensiunilor echivalente și starea de deformație a dublului înveliș

42

Figura 6.3.12 – Distribuția tensiunilor echivalente și starea de deformație a modelului 3D –
FEM simplificat

43
CONCLUZII

În lucrarea de față, este prezentată analiza comportamentului structural al navei propuse în
tema de proiectare , respectiv un tanc chimic având capacitatea de 16000 tdw. În acest sens, au fost
parcurse următoarele etape:
1. Determinare a și verificarea dimensiunilor principale ale navei pe bază statistică
2. Compartimentarea preliminară a corpului navei .
3. Dimensionarea elementelor structurale de osatură și de înveliș pe baza cărora s -a realizat
modelul 3D simplificat supus analizei prin meto da elementului finit.
4. Generarea modelului 3D -FEM simplificat, utilizând pachetul de programe FEMAP/NX
NASTRAN, al firmei UGS Corporation / Siemens PLM Software Inc, versiunea
STUDENT.
Analiza modelului 3D -FEM simplificat a evidențiat stările de tensiune și deformație ale
tancului de marfă nr. 4 în două dintre cele mai nefavorabile situații: nava aflată la pescajul de plină
încărcare în cazul poziționării pe creastă sau gol de val.
În cazul poziționării pe creastă de val și a apariției fenomenului de „hogging”, se observă
încovoierea longitudinală a modelului în sens negativ al axei verticale Z. Din punct de vedere al
rezistenței globale , structura tancului de marfă prezintă tensiuni echivalente care nu depășesc
limita adm isibilă a oțelului utilizat de calitate A36. Tensiunile echivalente maxime sunt
identificat e în osatur a longitudinal ă a punții, în special la nivelul îmbinărilor dintre curentul de
punte longitudinal și osatura transversală compusă, unde acestea ating valori de până la 327 MPa,
sub forma unor concentratori locali.
În cazul poziționării pe gol de val, se remarcă fenomenul de „sagging”, adică încovoierea
longitudinală a modelului în sensul pozitiv al axei verticale Z. Comparativ cu situația anterior
analizat ă, tensiunile echivalente maxime sunt mai scăzute, acestea ajungând la valori de
aproximativ 290 MPa, însă se identifică tot la nivelul osaturii longitudinale a punții sub forma
concentratorilor locali.
În ambele cazuri analizate nu s -au observat desprinde ri ale elementelor structurale sau
deformații date de deplasări excesive . Valorile acestora nu depășesc 29 mm.
Conform figurilor 6.3.1 și 6.3.7, se observă că una din sursele problemei concentrărilor
locale de tensiune de la nivelul curentului longitudinal al punții ar putea fi îmbinarea cu pereții
transversali etanși.

44
Analiza prezentată în această lucrare oferă o vedere de ansamblu asupra fiabilității soluției
constructive adoptate pentru un tanc chimic cu dublu înveliș și sistem longitudinal de osatură ș i
constituie o bază pentru eventuale optimizări care pot fi aduse din punct de vedere al rezistenței
structurale și al costurilor al calității oțelului folosit.

45
BIBLIOGRAFIE

[1] A. Presur ă Arhitectura Navei, Note de curs
[2] D. Obreja,
L.Manolache,
G.Popescu Bazele proiectării preliminare a navei , Editura ACADEMICA, 2003
[3] Eugen Găvan Construcția navei, Note de curs
[4] L. Domnișoru Metoda elementului finit în construcții navale , Editura Tehnică, 2001
[5] L. Domnișoru Analiza structurilor navale prin metoda elementului finit , Editura Fundației
Universitare „Dunărea de Jos”, 2009
[6] Bureau Veritas Rules for the Classification of Steel Ships, Format electronic, 2020
[7] IBC Internationa l Bulk Chemical Code, IMO, 2007
[8] https://www.scheepvaartwest.be/CMS/index.php
[9] https://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_tanker
[10] https://matmatch.com/materials/minfm54320 -astm -a131 -grade -ah36

46
ANEXE

ANEXA I – CALCUL DE COMPARTIMENTARE PRELIMINAR
ANEXA II – SECȚIUNEA MAESTRĂ
ANEXA III – PLANUL DE FORME AL NAVEI
ANEXA IV – PLANUL GENERAL DE AMENAJARE AL NAVEI