CUPRINS Partea întâi. Partea generală Capitolul 1. Stabilirea caracteristicilor principale ale corpului navei și verificarea lor ................................................................. ......................................................1 1.1 Determinarea dimensiunilor principale ale corpului navei.................................................1 1.2 Coeficienții de finețe utilizați în geometria navei......................................................... ......2 1.3 Verificarea dimensiunilor navei din punct de vedere al coeficienților de finețe și al rapoartelor între dimensiuni.................................................... ......................5 1.3.1 Coeficienți de finețe........................................................... ...........................................5 1.3.2 Rapoarte între dimensiuni....................................................... ......................................6 Capitolul 2. Descrierea generală a navei............................................................ ....................8 2.1 Tipul și destinația navei............................................................ ............................................8
Transcript
CUPRINS
Partea întâi. Partea generală
Capitolul 1. Stabilirea caracteristicilor principale ale corpului navei
și verificarea lor .......................................................................................................................1
1.1 Determinarea dimensiunilor principale ale corpului navei.................................................11.2 Coeficienții de finețe utilizați în geometria navei...............................................................21.3 Verificarea dimensiunilor navei din punct de vedere al coeficienților
de finețe și al rapoartelor între dimensiuni..........................................................................5 1.3.1 Coeficienți de finețe......................................................................................................5
1.3.2 Rapoarte între dimensiuni.............................................................................................6
Capitolul 2. Descrierea generală a navei................................................................................8
2.1 Tipul și destinația navei........................................................................................................8
10.1. Caracteristica de dotare a navei Na ………..……...........…………………. .................85
10.2. Verificarea parametrilor aleşi din R.N.R. ……………….........………… ....................87
10.3. Calculul parametrilor instalaţiei de ancorare ……….....................…........……..……. 89
CAPITOLUL 11. Calculul de alegere a motorului electric de acţionare……………......... ..9311.1. Calculul puterii acţionării electrice ………………..........……………….. ...................93
11.2. Verificarea motorului ales din catalog …………......................……………………. 97
11.3. Calculul caracteristicilor mecanice ale motorului electric …….............................… 99
CAPITOLUL 12. Calculul momentelor statice reduse la arborele motorului
electric în vederea trasării diagramei de sarcină ………………..........…..……. .......106
12.1. Calculul momentelor statice reduse la arborele electric ………..…. ......................106
12.2. Calculul timpilor de virare …………………………………….….............. ...........114
12.3. Verificarea motorului ales la încălzire ………………………........….…… ...........117
CAPITOLUL 13. Perioadele de lucru S2 ale motorului electric de
21.4 Folosirea programului în realizarea simulării................................................................173
21.5 Concluzii asupra simulării. Îmbunătățiri ce urmează a fi aplicate................................ 180
CAPITOLUL 1
STABILIREA CARACTERISTICILOR PRINCIPALE ALE CORPULUI NAVEI ŞI VERIFICAREA LOR
1.1. Determinarea dimensiunilor principale ale corpului navei
Un punct important în realizarea proiectului îl constituie determinarea dimensiunilor principale ale navei.
Pentru determinarea dimensiunilor principale trebuie să respectăm anumite limite impuse acestora. Studiile de specialitate stabilesc faptul că pentru economia construcţiei trebuie ca nava să fie proiectată cu un pescaj „d” maxim permis de L, B, D; cu un Pmaxim
permis de L şi B; cu un Bmaxim permis de L.
În concluzie:
a)raportul L/B este supus limitării în scopul obţinerii unei nave cu o manevrabilitate satisfăcătoare şi pentru ca nava să nu necesite o putere instalată excesiv de mare faţă de capacitatea sa de transport.
b) raportul L/D este supus limitării pentru a obţine, cu o economie judicioasă de oţel, o secţiune maestră cu un modul de rezistenţă adecvat pentru momentul încovoietor.
c) raportul B/D se limitează în scopul obţinerii unei stabilităţi satisfăcătoare.
d) raportul B/d trebuie limitat având o influenţă extrem de mare asupra puterii necesare pentru propulsia navei.
e) raportul d/D se limitează din punct de vedere al reglementărilor referitoare la bordul liber.
Există multe metode pentru determinarea parametrilor de bază ai navelor, pornind de la cerinţele principale.
În lucrarea de faţă, caracteristicile geometrice ale corpului navei sunt stabilite utilizând metoda statistică
Verificarea dimensiunilor alese se va efectua din punct de vedere al rapoartelor între dimensiuni.
Din reprezentările grafice ale lungimii navei, lăţimii şi pescajului în funcţie de capacitatea de încărcare a acesteia, determinăm următoarele dimensiuni:
Înălţimea de construcţie D este distanţa dintre planul de bază şi linia punţii în bord, măsurată în cuplul maestru. D = 13,2 m la puntea superioara si D = 9,4 m la puntea inferioara.
Pentru determinarea coeficientului bloc se consideră relaţii de dependenţă ale acestuia în funcţie de numărul Froude :
Fr=0 ,195Viteza de serviciu s-a considerat v = 15 Nd = 7,716 m/s.
1.2.Coeficienții de finețe utilizați în geometria navei
În geometria navei se utilizează două categorii de coeficienți de finețe:
- de suprafață;- volumetrici.
a)Coeficienți de finețe de suprafață
Definiție: Coeficientul de finețe al unei suprafețe oarecare este raportul dintre aria acesteia și aria unei figuri geometrice regulate în care ea poate fi înscrisă.
În geometria navei coeficienții de finețe de suprafață se referă la suprafețele rezultate din proiectarea suprafeței teoretice pe planele de proiecție principale (al plutirii, transversal al cuplului maestru și diametral) și se înscriu în dreptunghiuri.
I)Coeficientul de finețe al suprafeței plutirii de plină încărcare (CW)
Definiție: Reprezintă raportul dintre aria suprafeței plutirii de plină încărcare și aria suprafeței dreptunghiului având ca dimnesiuni LCWL și BX.
CW = ACWL
LCWL∙ Bx
II)Coeficientul de finețe al suprafeței maestre imerse (CM)
Definiție: Reprezintă raportul dintre aria suprafeței maestre imerse (delimitată de conturul secțiunii maestre transversale și linia plutirii de plină încărcare) și aria dreptunghiului având ca dimensiuni Bx și T.
CW = ACWL
LCWL∙ Bx
III)Coeficientul de finețe al suprafeței de derivă (CD)
Definiție: Reprezintă raportul dintre aria suprafeței de derivă (suprafață marginită de conturul navei în plan diametral și linia plutirii de plină încărcare pe acest plan) și aria dreptunghiului ce are ca dimensiuni LCWL și T.
CD = AD
LCWL∙ T
b)Coeficienți de finețe volumetrici
Definiție: Coeficientul de finețe volumetric al unui corp oarecare reprezintă raportul dintre volumul acelui corp și volumul unui corp geometric regulat în care el se poate înscrie.
În geometria navei coeficienții de finețe volumetrici se referă la carenă. Carena este spațiul tridimensional delimitat de suprafața teoretică a navei și de planul plutirii de plină încărcare. Ea
se înscrie într-un paralelipiped sau într-o prismă ( longitudinală, transversală sau verticală) de forme speciale.
I)Coeficientul de finețe bloc al carenei (CB)
Definiție: Este raportul dintre VCWL și volumul prismei ce are dimensiunile LCWL, BX,T.
CB = V CWL
LCWL ∙ Bx ∙ T
II)Coeficientul de finețe longitudinal prismatic (CLP)
Definiție: Este raportul dintre volumul carenei și volumul prismei ce are ca bază suprafața maestră imersă și ca generatoare LCWL.
CLP = V CWL
AM ∙ LCWL ; CLP =
CB
CM
III)Coeficientul de finețe longitudinal prismatic (CVP)
Definiție: Este raportul dintre volumul carenei și volumul prismei ce are ca bază suprafața plutirii de plină încărcare și ca generatoare pescajul navei T.
CVP = V CWL
ACWL ∙ T=
CB
CB
IV)Coeficientul de finețe transversal prismatic (CTP)
Definiție: Este raportul dintre volumul carenei și volumul prismei având ca bază suprafața de derivă și ca generatoare lățimea teoretică a navei.
CTP = V CWL
AD ∙ Bx
=CB
CD
Pentru tipul navei şi numărul Froude se recomandă relaţiile:
CB = (0,465±0,01) Fr1/3 (2)
CB = 1,06 – 1,4 Fr ± 0,06 (3)
Cele două relaţii conduc la rezultatele:
CB = 0,294 ±0,006 (4)
CB = 1,06 – 0,273 ±0,06 (5)
Se adoptă pentru coeficientul bloc valoarea medie:
CB = 0,847
Coeficientul ariei de plutire se determină pentru navele cu bulb cu relaţia:
CW = 0,82 CB + 0,195 = 0,89 (6)
Coeficientul secţiunii maestre:
CM = 1,16 CB ±0,12 = 0,982± 0,12 (7)
Se va adopta valoarea: CM = 0,9
1.3. Verificarea dimensiunilor navei din punct de vedere al coeficienţilor de fineţe şi al rapoartelor între dimensiuni
1.2.1Coeficienți de finețe
In urma calculelor preliminare pentru nava de proiectat, s-au obţinut valorile urmatoare pentru coeficienții de finețe :
CB = 0,847
CW = 0,89
CM = 0,9
Aceste valori se integrează în intervalele de valori oferite de literatura de specialitate, limitele de variatie fiind expuse in tabelul urmator:
Tabelul 1
Coeficient Limite de variatie
Varianta 1
Limite de variatie
Varianta 2
CB 0,44 ÷ 0,84 0,392 ÷ 0,924
CW 0,65 ÷ 0,9 0,671 ÷ 0,916
CM 0,78 ÷ 0,98 0,732 ÷0,996
Observație : Limitele de variație (varianta 1) din tabelul 1 corespund prelucrarii statistice generale pentru toate tipurile de nave de transport.
: Limitele de variație ( varianta 2) din tabelul 1 corespund prelucrarii statistice pe un eșantion de nave actuale moderne din categoria celor de transport marfuri uscate și lichide cât și specializate.
1.2.2 Rapoarte între dimensiuni
Definiție : Rapoartele între dimensiunile principale ale corpului navei sunt mărimi adimensionale care prin valorile lord au informații referitoare la geometria corpului, mecanica și construcția acestuia.
Rapoartele se fac între :
- Lungimea de plutire de plină încărcare LCWL ;- Lățimea teoretică Bx ;- Înalțimea de construcție D;- Pescaj T ;
Conform literaturii de specialitate limitele de variație ale valorilor celor șase rapoarte precum și calitățile nautice și constructive prioritare caracterizate de acestea sunt prezentate în Tabelul 2.
Tabelul 2
Raportul Limite de variație
Varianta 1
Limite de variație
Varianta 2
Calități caracterizate
LCWL/BX 4,00 ÷ 14,00 3,54 ÷ 9,45
Rezistența la înaintare.Guvernarea
LCWL/D 9,00 ÷20,00 --------
Rezistența la încovoiere longitudinal - verticală. Stabilitatea longitudinală
BX/D 1,30 ÷ 4,00
--------
Stabilitate transversală. Rezistență la încovoiere transversal – verticală.
D/T 1,05 ÷ 2,00
--------- Flotabilitatea. Nescufundabilitatea. Capacitatea de încărcare.
Observație :Limitele de variație (varianta 1) corespund prelucrării statistice generale pentru toate tipurile de nave de transport. Limitele de variație (varianta 2) corespund prelucrarii statistice pe un eșantion de nave actuale moderne din categoria pentru transport mărfuri uscate și lichide cât și specializate.
R.N.R. prevede anumite valori limită pentru diferite rapoarte între dimensiunile principale ale corpului navei, astfel :
- pentru navele maritime cu zonă de navigație nelimitată avem :LCWL / D ≤ 17 ; Bx / D ≤ 2,5;
- pentru navele fluviale cu zonă de navigație nelimitată avem :LCWL / D ≤ 32 ; LCWL / Bx ≤ 10;
Pentru nava de proiectat rapoartele între dimensiuni sunt :
- LCWL / Bx = 6,96 ;- LCWL / D = 12,02;- Bx / D = 1,72;- D / T = 1,34;- Bx / T = 2,32 ;- LCWL/ T = 16,19.
Aceste valori se încadrează în intervalele de valori oferite de literatura de specialitate.
CAPITOLUL 2
DESCRIEREA GENERALĂ A NAVEI
Scopul acestui capitol este de a descrie cat mai complet construcţia corpului, suprastructura, maşinile, accesoriile si performantele cargoului de linie de 18000 tdw.
2.1. Tipul si destinația navei
Nava este un cargou de linie de tip semicontainer, destinata transportului de marfuri generale, marfuri în vrac, echipamente, cherestea și containere în magazii și pe capacele gurilor magaziilor punții principale. Nava are patru magazii, doua punți, teuga prelungită la magazia unu, suprastructura și compartimentul mașini amplasate la pupa.
2.2 Caracteristici principale
2.2.1 Dimensiunile navei sunt :
1. Lungimea maxima............................................ 158,69 m
2. Lungimea între perpendiculare......................... 147,00 m
3. Lățimea............................................................. 22,80 m
4. Înălțimea de construcțiea) la puntea superioară........................... 13,20 mb) la puntea inferioară............................. 9,40 m
5. Pescajula) de eșantionaj....................................... 9,80 mb) de plină încărcare................................ 9,60 m
6. Numărul etajelor de suprastructură.............. Ni = 5
7. Înălțimea unui etaj de suprastructură........... hi = 2,12 m
Nava este construită si dotată în conformitate cu prevederile regulilor pentru clasificarea și construcția navelor maritime ale R.N.R. pentru clasa :
Reguli şi convenţiiNava va trebui sa respecte urmatoarele Reguli si Regulamente, inclusiv protocoalele si
amendamentele în vigoare.1. Cargo stowage and securing;2. International Load Line Convention;3. International Convention on Tonnage Measurement of Ships;4. MARPOL 73/78 2002 Consolidated edition;5. SOLAS 2001 Consolidated edition;6. International Telecommunications and Radio Regulations, includingGMDSS 1989 / 1990;7. Suez Canal Rules including Tonnage Measurements;8. GL Rules regarding marine pollution as applicable to foreign flag vessels;9. IMO resolution as applicable at this type of ship, request by Class.
2.2.3 Autonomie, zona de navigație
Viteza navei pe chila dreapta, cu corpul proaspat vopsit si carena curata, în apa adânca, la o intensitate a vântului nu mai mare de 30 pe scara Beaufort si starea marii maxim 20, la pescajul de plina încarcare, si 85% din puterea maxima continua a motorului principal va fi de cel putin 15 Nd. Aceasta viteza se va deduce din rezultatele probelor de mars cu nava în balast.
Rezervele de combustibil, ulei, apa, hrana, asigura navei o autonomie de 10.000 Mm la o viteza de exploatare de 15 Nd la 85% din puterea maxima continua a motorului principal si un consum specific de 250 g/kW×h.
2.2.4 DEADWEIGHT Deadweight-ul navei complet dotata, gata de exploatare si cu marfa , în apa de mare (greutatea specifica 1,025 t/m3) la pescajul de esantionaj de 9,80 m, pe chila plata este de aproximativ 18000 tdw.Deadweight-ul cuprinde : - marfa si balast ; - combustibil, ulei, apa tehnica si apa potabila în tancuri; - rezerve, echipaj, bagaje;
2.2.5 MOTORUL PRINCIPALPropulsia navei este asigurata de un motor principal având urmatoarele caracteristici:Producator: MITSUBISHITipul motorului: UEC45LAP1Putere: 8200 CP = 6119 KwTuratie: 158 RPMMasa motorului: 111 t.
2.3. Corpul navei
a) Materiale :
Corpul navei și suprastructura sunt construite din următoarele material :
- table de înaltă rezistență A32 (σC = 314 N/ mm2) STAS 832 – 80 ;- profile platbandă cu bulb conform NTR 505 – 82 (σC = 514 N/ mm2) ;- piese turnate din OT – 400 – 2 STAS 600 – 82 ;- Centura și lăcrimara sunt construite din următoarele materiale :- table de oțel A (σC = 235 N/ mm2)- profile platbandă cu bulb NTR 505 – 82 .
b)Sistemul de construcție al corpului
Nava este construită din patru blocsecții, compuse la randul lor din secții și raioane. Cusăturile transversale s-au executat inelar.
Distanţele intercostale sunt de 600 mm în picuri, 700 mm în CM şi magazia 1 şi 720 mm în rest.
c)Structura prova
Extremitatea prova este prevăzută cu un bulb de etravă din table fasonate, fiind prevăzut cu o nervură centrală din profil T sudat şi întărită cu bracheţi orizontali dispuşi la jumătatea înălţimii dintre stringheri.
Picul prova are în PD un perete de ruliu şi doi pereţi transversali cu decupări pentru limitarea suprafeţelor libere lichide.
Peretele de coliziune se extinde de la fundul navei la puntea principală, iar osatura lui este formată din montanţi simpli orizontali şi montanţi cadre verticali în dreptul gurii de la magazia nr.1.
d) Structura pupa
Forma pupei este de tip crucişător.
Etamboul şi pintenul de susţinere al cârmei sunt constituite din table fasonate, sudate.
Osatura bordajului este formată din coaste dispuse la fiecare interval, table lacrimare şi un stringher. În bolta pupei coastele sunt dispuse radial.
Osatura fundului este alcătuită din varange din tablă cu platbandă la marginea liberă, dispuse la fiecare interval de coastă.
Osaturii punţii principale şi a plafonului picului pupa se compune din traverse simple dispuse la fiecare coastă; în bolta pupei traversele sunt dispuse radial.
Puntea principală are un curent în PD şi doi curenţi laterali din profile sudate. Plafonul în PD este prevăzut cu un perete de ruliu.
Pentru trecerea axului cârmei este prevăzută o piesă forjată de întărire.
e)Dublul fund
Se extinde între peretele picului pupa și peretele corespunzător coastei C193. Osatura este compusă din suport central, suporți laterali, varange cu inimă sau etanșe la fiecare trei coaste , varange schelet in rest.
Pentru accesul în dublu fund sunt practicate găuri de vizită la nivelul plafonului; de asemenea, sunt prevăzute puţuri de drenaj pentru colectarea apei, în fiecare magazie. În P.D. este prevăzut un suport central continuu întărit corespunzător. În plafonul dublului fund, care este orizontal, sunt practicate guri de vizitare înălţate care asigură accesul în tancuri şi coferdamuri. Pentru întreţinerea compartimentului maşini, la pupa sunt prevăzute puţuri de drenaj.
f)Bordajul
Pe toată lungimea navei bordajul are coaste dispuse la fiecare interval. În zona C.M. bordajul e rigidizat prin coaste întărite la fiecare interval de 4 coaste.
g) Puntea principală
Este continuă de la pupa la prova, având deschideri largi pentru gurile celor patru magazii şi o deschidere în regiunea șahtului maşini. Osatura punţii se compune din traverse simple dispuse la fiecare interval de coastă, traverse radiale din bolta pupei, traverse întărite la capetele gurilor de magazii, traverse cadru la mijlocul magaziilor, curenţi de punte.
Ramele longitudinale şi traversele sunt construite din inimă cu platbandă sudată.
Accesul de pe puntea principală în magazii este asigurat prin guri de vizită plasate în apropierea pereţilor transversali etanşi.
În prova suprastructurii, tablele punţii principale sunt îngroşate.
În punte sunt prevazute decupări mari pentru gurile de magazii astfel :
- în zona magaziei 1, o singură decupare în P.D. de 10,2 m x 12,6 m ;- în zona magaziilor 2, 3 și 4 câte doua decupări simetrice față de P.D. de 7,8 m x 25,16 m
pentru magaziile 2 și 3 și de 7,8 m x 12,58 m pentru magazia 4.
h) Puntea intermediară
Puntea intermediară este orizontală și se întinde pe toată lungimea magaziilor. Puntea intermediară este prevazută cu decupări în corespondență cu cele de pe puntea principală. Accesul în cală este asigurat prin guri de vizită plasate în apropierea pereţilor transversali etanşi.
i)Suprastructura
Suprastructura amplasată la pupa navei are cinci etaje cu înălţimea de 2,12 m. Construcţia ei este din oţel, sudată în întregime. Pereţii interiori ai suprastructurii vor fi executaţi din tablă de oţel gofrată, de grosime 3 mm şi 4 mm (etajul I).
Etajul I – puntea principală cu cabine pentru marinari, sala de mese echipaj, sala de mese ofiţeri, spaţii tehnologice – se extinde din bord în bord.
Etajul II – puntea dunetă cu cabine pentru ofiţeri maşină, practicanţi, club ofiţeri şi club echipaj – nu se extinde din bord în bord, formând un culoar pe puntea suprastructurii în ambele borduri.
Etajul III – puntea bărci cu cabine pentru ofiţeri punte – se extinde din bord în bord.
Etajul IV – puntea A cu salonul comandant şi secund – se extinde din bord în bord.
Etajul V – puntea de navigaţie cu timoneria, cabina radio, sala hărţi şi cabina pilot – se extinde parţial în lăţime.
j)Etamboul
Este confecționat din table fasonate, iar bucșa din oțel turnat. Etamboul este rigidizat cu nervuri și varange longitudinale.
k)Teuga
Teuga este de tip „teugă prelungită” extinsă pe toată lungimea magaziei nr. 1.
l)Rufurile
Pe puntea principală sunt amplasate doua rufuri :
- unul între magaziile nr.3 și nr.4- unul între magaziile nr.2 și nr.3
2.4. Amenajări interioare
a) Mobilier – mobilierul este executat din panel de fag, lemn masiv, placaj de fag, HDS, furnir estetic pentru finisare etc.
b)Uși metalice – pe puntea principală, în pereții exterior ai suprastructurii, rufurilor și pe puntea teugă sunt prevăzute uși de tip greu cu dimensiunile :
600 x 1400 și 700 x 1400 cu prag de 600.
c)Uși de clasă – sunt folosite pentru accseul din culoare în încăperile de locuit. Ușile sunt de tip sandwisch, fara prag.
d)Ferestre și hublouri – încăperile amplasate pe puntea principală sunt prevăzute cu hublouri etanșe, fixe și rabatabile cu capace de furtună și dimensiunea ϕ 350 mm.
e)Izolații – în situația în care la un perete este nevoie de izolație cu rol fonic, termic sau de protecție contra incendiu, se stabilește urmatoarea ordine de prioritați :
- izolație pentru protecție contra incendiului ;- izolație termică ;- izolație fonică.
f)Acoperiri punți – la acoperirea punților interioare se folosește :
- ciment gros 10 mm acoperit cu dale PVC 1,5 mm ;- ciment gros 10 mm acoperit cu gresie 8 mm ;- poltex gros 10 mm acoperit cu dale PVC ;- betex gros 98 mm ;- pitură.
Punțile interioare se piturează cu vopsea antiderapantă.
g)Căptușeli pereți și plafoane
Pereții se căptușesc punând peste izolația stelajului de lemn, placaj cu grosimea de 0,8 mm. Plafoanele se căptușesc cu tablă zincată cu grosimea de 1 mm.
h)Piturarea – tablele din oțel din care se construiește nava se sablează și se pasivează cu un strat de grund pasivant vinilic cu zinc seria 4110 + 4117 + + 4118. După execuția diferitelor părți ale navei, acestea se vopsesc cu sisteme adecvate.
i)Protecția catodică – pentru protecția anticorozivă a operei vii se amplasează pe corpul navei anozi de sacrificiu din zinc marca 99,99. Cantitatea de anozi este calculată pentru doi ani de exploatare.
j)Cimentarea – spațiile înguste de pe navă, inaccesibile vopsirii sau întreținerii sunt cimentate cu beton polistiren.
2.5 Instalații de punte
2.5.1 Instalația de ancorare
Nava este dotată numai cu instalație de ancorare prova , care constă în :
- 3 ancore HALL, din care doua amplasate în nări și una de rezervă ;- 2 lanțuri de ancoră cu punte executate prin metoda sudării cap la cap prin topire
intermediară, din oțel de rezistență mărită ;- 2 declanșatoare montate în puntea principală cu acționare tot de pe puntea principală ;- 2 nări de ancoră cu tuburi de tablă sudată, dulere de bord turnate la nivelul punții teugă ;- nările sunt acoperite cu capace de furtună ;- 2 stope de lanț cu rolă și cuțit asiguând menținerea la post în nări prin intermediului
sistemului de botare cu șurub ;- platforme și postamenți ;- 1 vinci de ancoră și manevră acționat electric cu următoarele caracteristici :
- tracțiunea la babotină : 26,5 tcu viteza de 0 ÷ 10 m/min ; - tracțiunea pet imp scurt : 33,1 t (5 minute) .
2.5.2 Instalația de salvare
Nava este dotată cu două bărci de salvare de tip închis, una cu motor amplasată în babord și o barcă cu acționare manuală amplasată în tribord. Nava mai este dotată cu :
- doua plute pneumatic de două personae;- o plută de salvare de 20 de personae în tribord; - o plută de salvare de 12 persoane în babord;- 8 colaci de salvare;
- veste de salvare – amplasate în cabine și în locurile de cart; - dispozitiv de aruncare bandulă.
2.5.3 Instalația de legare și remorcare
Are rolul de a asigura legarea navei la cheu și remorcarea acesteia în diferite situații de exploatare. Nava este dotată cu instalație de legare – remorcare formată din :
- 14 babale de legare ϕ 406;- 4 babale de remorcă ϕ 508;- 1 nară P9 amplasată pe teugă pe P.D.;- 1 nară P9 amplasată la pupa;- 8 nări P7 amplasate în tribord și babord, 4 în prova și 4 la pupa;- 4 nări B7, 2 în prova și 2 în pupa;- 28 role de ghidare G8 amplasate simetric față de P.D.;- 8 nări de bordaj cu 5 rulouri;- 4 nări de bordaj cu 10 rulouri; - 8 cabluri de legare tip “cablu dublu flexibil 30 - H - 6 x 24 – 1570/B9 – S/2 –
STAS 1553 – 80 “ amplasate 4 pe tamburii de cablu și 4 pe tamburii vinciurilor;- 1 cablu de remorcă tip „cablu dublu normal 47 - H – 6 x 37 -1570/B9 – S/Z –
STAS 1553 – 80”;- 4 cabluri de manevră;- dispozitiv de botare babale; - 1 vinci de manevră și ancorare pupa cu viteză de virare a parâmei între 0 – 17
m/min și tracțiunea la tambur de 12 000 daN;- 1 vinci de manevră amplasat în pupa;- 2 vinciuri de încărcare având tracțiunea nominală de 6,3/3,2 tf la o viteză de
ridicare de 4/25/30 respectiv 6/25/48m/min.
2.5.4 Acţionarea electrică a capacelor gurilor de magazii
Pentru manevra capacelor, care închid gurile de magazii de pe puntea principală, se foloseşte instalaţia de acţionare hidraulică.
Instalaţia se compune din:
a) centrala pompe capace mecanice;b) partea de comandă;c) partea de execuţie;d) tubulatura aferentă.
Centrala pompe capace mecanice este amenajată într-un compartiment separat pe puntea principală, iar sursa de energie o constituie un grup electrohidraulic dublu, care trimite uleiul sub presiune în circuit. Centrala este încălzită de un radiator.
Partea de comandă este formată din distribuitoarele manuale montate pe rama fiecărei guri de magazii, care se deservesc de pe punte.
Partea de execuţie este formată din cilindrii hidraulici montaţi pe capace şi care ridică sau coboară capacele, efectuând operaţia de deschidere sau închidere succesivă a magaziilor, pe puntea principală.
2.5.5 Instalația de ridicare cu macarale
Instalația are rolul de a asigura manevrarea corespunzatoare, la bordul navei, a diverselor încărcături. Nava este dotată cu o instalație de ridicare formată din 5x2 macarale de punte electrice.
Ele sunt amplasate astfel :
- o macara dublă (1+2) între magazia nr.1 și nr.2;- o macara dublă (3+4) între magazia nr. și nr.2;
o macara dublă (5+6) între magazia nr.3 și nr.4.
Macaralele au următoarele caracteristici:
- capacitatea de ridicare 2x12,5t=25t;- raza de lucru – maximă 19 m și minimă 3,5 m;- viteza de ridicare (cuplat) 1,4/8,5/18m/min;- timpul de rotire aproximativ 0,7 rpm;- înălțimea de ridicare 25 m;- alimentarea în curent alternativ 380V/50 Hz;- puterea instalată (cuplat) 192 kW.
2.5.6 Instalația de greement și lumini
Instalația are rolul de a asigura iluminarea corespunzătoare a navei, potrivit diferitelor situații de exploatare. Nava este dotată cu felinare de navigație și mijloace de semnalizare conform prescripțiilor R.N.R.
Instalația cuprinde :
- baston felinar Panama;- arboret prova și felinar ancoră;- proiector de Suez;- catarg prova pe care se montează felinarul catarg prova, felinarul de rezervă, verga cu
saule, picul pentru pavilion, suportul de clopot;- postament pentru felinarele de poziție; - catargul radar;- arboreții de antene;- baston felinare pupa și felinar pupa;- suport “gong”.
2.6 Instalații de corp
2.6.1 Instalația de santină și drenare tancuri
Instalația asigură drenarea magaziilor, compartimentului mașini și tancurilor de combustibil greu după spălare, puțului de lanț, compartimentului mașinii cârmei, tunelului de tubulaturi.
Utilajele care deservesc această instalație sunt :
- pompa principală cu piston cu debitul Q=125mc/h și înălțimea de refulare Hr=2,5 barr;- electropompa cu piston cu debitul Q=4mc/h și înălțimea de refulare Hr=2 barr;- două ejectoare cu debitul Q=16mc/h.
2.6.2 Instalația de balast
Instalația are rolul de a deplasa centrul de greutate al navei, pentru a o aduce la asieta dorită, prin ambarcarea, deplasarea și debarcarea balastului constituit din apa de mare. Este deservita de două electropompe centrifuge verticale neautoamorsabile cu debitul Q=250mc/h și înălțimea de aspirație H=30mCA. Instalația este de tip centralizat cu tubulaturi trase, îmbinate cu flanșe sau manșoane.
2.6.3 Instalația de ambarcat și transfer combustibil
Instalația are drept scop umplerea și golirea tancurilor de rezervă și transferul combustibilului greu și al motorinei din tancurile de rezervă în tancurile de decantare.
Instalația se compune din doua circuite:
- circuitul de combustibil greu,deservit de o electropompă cu șurub având debitul Q=36mc/h și înălțimea de refulare Hr=5 barr;
- circuitul de motorină, deservit de o electropompă cu șurub având debitul Q=16mc/h și înălțimea de refulare Hr=5 barr.
2.6.4 Instalația de apă potabilă
Instalaţia se compune din:
- electropompă cu debitul Q = 1, 2, …3 m3/h şi înălţimea de aspiraţie H = 50 …20 mCA dotată cu un manometru şi vacuummetru;
- hidrofor de 315 l, prevăzut cu monoreleu pentru punerea şi scoaterea automată din funcţiune a electropompei.
Instalaţia se execută din ţevi de oţel sudate.
Cuplarea ţevilor se execută cu racorduri.
Toată tubulatura se va zinca, cu excepţia porţiunilor de tubulatură nedemontabilă.
Ţevile de apă potabilă din CM se vor izola termic cu izoterm azbest.
2.6.5 Instalația de apă tehnică și de peste bord
Instalaţia de apă tehnică rece şi caldă se compune din:
-generator de apă sanitară cu un debit de 12t / 24h; -electropompă cu debitul Q = 3,6 m3 / h şi presiunea H = 7,8 kg/ cm2, dotată cu manometru şi vacuummetru; -hidrofor de 1000 l, prevăzut cu monoreleu pentru punerea şi scoaterea automată din funcţiune a electropompei. Din hidrofor, apa este distribuită la fiecare consumator.
De asemenea, de la hidrofor se alimentează un boiler de 630 l, încălzit cu abur şi electric, care produce 1750 l / h de apă caldă la o temperatură de 65C.
Pentru uniformizarea temperaturii apei în reţea s-a prevăzut o electropompă de circulaţie, cu un debit Q = 1, 2 …3 m3 / h şi înălţimea de aspiraţie H = 25…10 mCA, dotată cu manometru.
Instalaţia de apă sărată se compune din:
-electropompa cu debitul Q = 3,6 m3 / h şi presiunea H=7,8 kg / cm2, dotată cu manometru şi vacuummetru; -hidrofor de 1000 l, prevăzut cu monoreleu pentru punerea şi scoaterea automată din funcţiune a electropompei. Din hidrofor, apa este distribuită la fiecare consumator.
Electropompa pentru apa tehnică şi cea pentru apă sărată sunt dublate de o electropompă de rezervă cu un debit Q = 3,6 m3/h şi presiunea
H =7,8kg/cm2.
2.6.6 Instalația de stins incendiul
2.6.6.1 Instalația de stins incendiul cu CO2
Instalația are rolul de a asigura stingerea cu CO2 a incendiilor de la bordul navei. Nava este dotată cu o instalație de stins incendiul cu CO2 deservită de o centrală de CO2 care este amplasată pe puntea principală, conținând 98 de butelii acționate hidraulic cu servocilindri.
Compartimentele protejate sunt :
- compartimentul mașini;- postul de comandă și control;- magaziile;- magazia de pituri;- atelierul de pitură;- compartimentul diesel – generatoarelor.
2.6.6.2 Instalația de stins incendiul cu abur
Stingerea incendiului în tancurile de combustibil din afara CM, în tancurile de combustibil şi ulei din regiunea CM şi la tobele de eşapament se face cu abur cu presiunea de 0,7 KN.
În acest scop, instalaţia este dotată cu un distribuitor amplasat la ieşirea avarie CM, de la care pleacă ramificaţii spre consumatori.
Spălarea tancurilor se face prin aceeaşi tubulatură, cu apă de mare încălzită prin amestec cu abur într-un amestecător.
Întreaga tubulatură exterioară a instalaţiei este izolată termic.
2.6.6.3 Instalația de stins incendiul cu apă
Nava este dotată cu o instalaţie de stins incendiu cu apă deservită de două pompe centrifuge acţionate electric, înecate, cu debitul Q = 90 m3/h şi H = 80 mCA şi o motopompă de avarie cu debitul de 70 m3 / h şi H = 70 mCA.
Electropompele sunt amplasate în CM pe paiol, în borduri şi sunt montate în paralel. Motopompa de avarie este amplasată în compartimentul maşina cârmei.
S-au prevăzut guri de incendiu în interiorul suprastructurii şi pe punţile deschise, asigurându-se astfel stingerea focului în orice punct cu două jeturi.
Legătura instalaţiei cu malul se asigură cu un racord.
Instalaţia de stins incendiu cu apă furnizează apa pentru spălarea lanţului de ancoră, la ejectorul instalaţiei de santină.
2.6.7 Instalația de ventilare magazii
Instalația are rolul de a asigura ventilarea corespunzătoare a magaziilor de marfă, în vederea transportării în condiții optime a mărfurilor. Sistemul de ventilație este mixt cu o introducție artificială și evacuare naturală, ce asigură 6 schimburi pe oră, când magaziile sunt goale. Electroventilatoarele sunt de tip axial amplasate pe puntea principală, pe puntea teugă și rufuri.
2.6.8 Instalația de aer condiționat
Instalația realizează o prelucrare complexă a aerului, in vederea asigurării condițiilor optime de muncă și de odihnă a echipajului și pasagerilor, în orice anotimp și condiții meteorologice, pentru zona de navigație a navei. Nava este dotată cu o instalație de aer condiționat pentru cabine și o centrală separată pentru postul de comandă și control. Instalația asigură condiții optime de microclimat în compartimentele de locuit și publice.
2.6.9Instalația de manevră scară de bord
Instalația se folosește pentru ambarcare – debarcarea echipajului și are prevăzută scara de bord în ambele borduri la nivelul punții principale.
2.6.10 Instalația de scurgei de pe punțile deschise
Instalația asigură scurgerea apei de pe punțile deschise. În locurile cele mai joase ale punților sunt prevăzute scurgeri care preiau apa începând cu puntea etalon conducând-o până la puntea principală.
2.7 Instalația de mașini
2.7.1 Motorul principal
Propulsia navei este asigurata de un motor principal având,urmatoarele caracteristici:
Producător: Mitsubishi
Tipul motorului: UEC45LAP1
Putere: 8200 CP
Turație: 158 rpm
Nr. cilindri: 8
Alezaj: 520 mm
Cursă: 1050 mm
Presiune medie efectivă: 1,39 MPa
Masa motorului: 111 t
Acesta este un motor Diesel lent, în doi timpi, reversibil, cu supraalimentare, cu injecție directă, cu funcționare cu combustibil greu, cu vâscozitate maximă de 900 mm2/s la 38oC în condiții de marș și cu motorină în condiții de manevră.
Echipament standard
- o turbosuflantă;- un răcitor de aer;- lagăr de împingere;- viror;- volant;- echipament de injecție;- dispozitiv de reglare a sarcinii și turației;- manometrelocale;- termometre locale;- tubulaturi;- tahometre;- echipament electric.
2.7.2 Diesel-generatoarele
Pentru alimentarea cu energie electrică a electromotoarelor instalate pe navă, a rețelei de iluminare și a altor consumatori, sunt instalate trei diesel-generatoare cu următoarele caracteristici:
- putere 630 kVA;- acționare tip diesel;- alternator sincron, excitație trifazată, autoventilare;- tensiunea 3x380V/50Hz;- funcționare în paralel.
2.7.3 Diesel-generatorul de avarie
Este un diesel-generator GEN 70/400 format din motor diesel, generator electric și cuplaj elastic. Sistemul de pornire este electric la 12V în curent continuu, cu ajutorul a două demaroane montate pe motor.
Caracteristicile motorului de antrenare sunt:
- tip: D120N;- nr. de cilindri: 8V;- alezaj: 108 mm;- cursă: 130 mm;- putere nominală: 86 CP;- turație nominală: 1500 rpm;- raportul de compresie: 17:1.
Caracteristicile generatorului sunt:
- putere aparentă: 70kVA;- tensiunea între faze: 400V;- frecvența: 50 Hz.
2.7.4 Instalația de combustibil
Conține patru circuite independente:
- alimentarea cu combustibil a motorului principal;- purificarea combustibilului;- alimentarea cu motorină a diesel-generatoarelor;- alimentarea cu combustibil și reziduuri a caldarinei cu arzător.
Tancurile de consum combustibil greu şi de decantare sunt echipate cu : valvulă de umplere, valvulă de consum cu închidere rapidă şi acţionare de la distanţă, sticlă de nivel cu robinet sau cu autoînchidere, preaplin echipat cu vizor, semnalizator de nivel maxim, serpentină de încălzire cu valvulă termoregulatoare, robinet de golire şi aerisire.
2.7.5 Instalația de ungere
Conține următoarele circuite:
- ungerea motorului principal;- ungerea motoarelor de antrenare a grupului diesel-generatoarelor și a altor
auxiliare;- purificarea uleiului;- transferul de ulei la motorul principal;
- transferul de ulei la diesel-generatoare;- ambarcarea uleiului.
Pentru ambarcarea uleiului din butoaie cu ajutorul pompei de ambarcare, aceasta este prevăzută cu furtun de aspiraţie din butoaie şi furtun de refulare cuplat la priza de ambarcare.
Ambarcarea se poate face atât în tancurile de rezervă cât şi în tancul de circulaţie ulei MP.
2.7.6 Instalația de ventilație a compartimentului mașini
Este compusă din trei sisteme:
- sistemul de introducție artificială;- sistemul de evacuare artificială;- sistemul de evacuare natural.
Sistemul de introducţie constă din patru ventilatoare axiale de tip reversibil, fiecare cu un debit de Q = 17000 m3/h şi o presiune de H = 50 mmCA, care asigură consumul maxim de aer al motoarelor termice şi al caldarinei şi evacuarea căldurii degajate de ele.
Aerul aspirat de ventilatoare la nivelul punţii bărcilor este distribuit la nivelul punţii intermediare, platformă şi paiol.
Sistemul de evacuare asigură eliminarea aerului viciat din următoarele compartimente :
- compartimentul caldarină cu un ventilator axial având un debit Q = 5500 m3/h şi o presiune H = 70 mmCA. Ventilatorul se montează pe puntea principală Bb, iar evacuarea aerului viciat se face la nivelul punţii suprastructurii ;
- compartimentul de probă injectoare şi compartimentul separatoare cu un ventilator axial în construcţie antiexplozivă, având un debit Q = 2300 m3/h şi o presiune H = 38 mmCA. Ventilatorul se montează pe puntea principală Tb. Aerul este refulat în interiorul CM prin patru canale de aer şi distribuit prin intermediul unor guri cu jaluzele.
- evacuarea naturală a aerului din Cm se face prin partea din pupa a coşului de fum. Deschiderile sunt prevăzute cu capace etanşe.
2.7.7 Comanda la distanță a motorului principal
Instalația de telecomandă pentru motorul Mitsubishi UEC45LAP1 este alcătuită din:
- pupitrul de comandă din postul de comandă și control;- postul de comandă din compartimentul mașini.
2.7.8 Instalația caldarinelor O caldarină recuperatoare are următoarele caracteristici
- debitul nominal de aer : 700kg/h;- presiune nominală: 0,7 MPa;- temperatura minimă a apei de alimentare: 50oC.
O caldarină cu combustibil lichid are următoarele caracteristici principale
- debitul nominal de aburi: 200kg/h;- putere nominală: 0,7 MPa;
- combustibil motorină (la pornire), combustibil greu și reziduuri de combustibil și ulei.
2.7.9 Instalația de electrocomunicări, semnalizări și indicatoare
2.7.9.1 Instalația de telefoane fără baterii
Pentru realizarea legăturilor telefonice între diferite puncte ale navei s-au instalat două grupe de telefoane
- grupa telefoanelor de serviciu- grupa de telefoane directe între timonerie și postul de comandă și control
2.7.9.2 Instalația automată de telefoane
Pe navă este instalată o centrală telefonică automată cu 20 de numere.
Instalația mai cuprinde:
- instalația difuzoare de manevră;- instalația de radioficare;- instalația antenă colectivă;- sonerii de alarmă;- instalație de semnalizare-avertizare incendiu;- instalația de avertizare lansare CO2.
2.7.10 Instalații de electronavigație
În cadrul lor regasim
- instalație girocompas;- instalație compas magnetic;- instalația sondă ultrason de adâncime mare și de adâncime mică;- instalația loch magnetic;- instalație radiogoniometru;- instalație de radiolocație (sistem ARPA);- instalație de navigație prin satelit.
2.7.11 Instalația de radiocomunicație
Pentru asigurarea legăturilor radio cu alte stații fixe sau mobile, nava a fost dotată cu următorul echipament radio:
a) Instalații de radiocomunicații (UM, UI,US) Instalația cuprinde:
- emițător principal SSB, 1500W cu comutator automat antene de emisie;- consola radio;- receptor de rezervă UM;- magnetofon;- stație radio portabilă pentru barca de salvare.
b)Instalație radiotelefon UUS
Pe navă s-a montat o instalație radiotelefon UUS banda de frecvență 156-162MHz, 55 canale.
c)Radiotelefoane portabile
S-au instalat pentru a ușura comunicațiile în timpul manevrelor și a operațiilor de încărcare-descărcare.
CAPITOLUL 3.
DETERMINAREA PRELIMINARĂ A CARACTERISTICILOR DINAMICE PENTRU REGIMUL DE EXPLOATARE AL NAVEI
3.1Considerații generale
Având în vedere că nava aflată în marș este un corp ce se deplasează printr-un mediu exterior fluid de natură dublă (apă și aer), datorită interacțiunii dintre corpul navei și acest mediu iau naștere și forțe ce se opun deplasării navei pe direcția de marș.
Pentru a asigura totuși deplasarea navei pe direcția propusă și la parametric de viteză necesari, instalația de propulsive va trebui să furnizeze suficientă energie propulsorului în vederea învingerii forțelor de rezistență la înaintare ce acționează asupra navei aflate in marș.
Astfel, cunoașterea valorii acestor forțe de rezistență la înaintare (a rezultantei acestora după direcția de deplasare a navei), chiar și cu un oarecare grad de aproximare (cele mai multe calcule se bazează pe utilizarea unor indici determinați experimental în bazine de încercare), este strict necesară în vederea dimensionării corecte a instalației de propulsie și propulsorului precum și aprecierii factorului de eficiență economic pe care îl prezintă nava în exploatarea curentă.
Forțele ce produc rezistență la înaintarea navei sunt de natură variată grupându-se, conform teoriilor de rezistență la înaintare, în componentele principală(R) și secundară(RS) ale rezistenței la înaintare. Prin însumarea acestor două component rezultă rezistența la înaintare totală (RT). Aceste trei elemente vor fi determinate în subcapitolele următoare.
Determinarea se va face pentru o gamă de viteze extinsă in jurul valorii maxime a vitezei navei în condiții de exploatare normală cu scopul de a cunoaște necesarul de putere de propulsie la viteze diferite putându-se astfel determina și gradul de economicitate al exploatării navei la viteze de deplasare mai mici sau suprasarcina energetică ce trebuie asigurată de instalația de propulsie pe perioade relativ scurte de timp atunci când condițiile de navigație o cer.
3.2 Rezistența la înaintare principal
Rezistenţa la înaintare principală se poate determina prin mai multe metode :
- metoda analitică ;- metoda experimentării pe model în bazinele de încercări ;- metoda formulelor aproximative şi a diagramelor ;- metoda încercărilor prin remorcaj a navei în mărime naturală.
În această lucrare, rezistenţa la înaintare principală a fost determinată utilizându-se seriile de diagrame, considerându-se că acestea descriu mai bine caracteristicile dinamice ale navelor de transport maritim actuale.
În vederea alegerii unei serii de diagrame corespunzătoare, s-au realizat o serie de determinări preliminare, astfel:
- numărul Froude
-
F r=v
√g⋅LCWL (9)- în care, v = 15 [Nd] = 7.716 [m/s]
LCWL = 158,69 [m]
-F r=
7 . 716
√9 , 81⋅¿158 , 69=0 , 195 ¿
(10)
- raportul
BX
d=22 ,80
9 , 80=2 , 32
(11)
- raportul
LCWL
B X
=158 ,6922 ,8
=6 ,96 (12)
Caracteristicile de bază ale navei pentru calculul rezistenţei la înaintare sunt:- lungimea = 158,69 m ;- lăţimea = 22,80 m ;- pescajul = 9,80 m ;- coeficientul bloc = 0,847;- volumul real al carenei = 30032 m3;- coeficientul longitudinal prismatic = 0,941;- viteza de serviciu = 15 Nd ;- densitatea apei de mare = 1,025 t/m3 ;- vâscozitatea cinematică a apei = 1,191∙ 10-6 m2/s.
Analiza acestor rezultate a impus alegerea seriei japoneze de diagrame în calculul rezistenţei la înaintare principale. Au fost parcurse, succesiv, următoarele etape de calcul : a) Calculul rezistenţei de frecare Coeficientul rezistenţei de frecare se calculează cu relaţia :
CF = CF0 + CAR (13)
în care CF0 este coeficientul rezistenţei de frecare pentru placa netedă echivalentă şi se determină în funcţie de numărul Re, cu formula lui Schaenherr, iar CAR este coeficientul adiţional de rugozitate şi se alege conform datelor statistice . Formula lui Schoenherr este :
0 .242
√CFO
=lg (CF⋅Re ) (14)
unde, Re [105 , 1010].
Tabel 3
Re CF0 Re CF0
5.3∙108 1.658∙10-3 6.3∙108 1.622∙10-3
5.4∙108 1.654∙10-3 6.4∙108 1.619∙10-3
5.5∙108 1.650∙10-3 6.5∙108 1.616∙10-3
5.6∙108 1.646∙10-3 6.6∙108 1.613∙10-3
5.7∙108 1.642∙10-3 6.7∙108 1.610∙10-3
5.8∙108 1.638∙10-3 6.8∙108 1.607∙10-3
5.9∙108 1.635∙10-3 6.9∙108 1.604∙10-3
6.0∙108 1.632∙10-3 7.0∙108 1.601∙10-3
6.1∙108 1.628∙10-3 7.1∙108 1.598∙10-3
6.2∙108 1.625∙10-3 7.2∙108 1.595∙10-3
Conform datelor statistice, s-au stabilit limitele de variaţie ale CAR, pentru cazurile întâlnite mai des în practică.
Tabel 4
Tipul navei CAR
Nave cu corpul sudat sau nituit, executat corect :- nave rapide cu forme geometrice fine- nave cu viteză mică şi medie cu forme- geometrice pline
(0.3 ÷ 0.5) ∙10-3
(0.5 ÷ 0.7) ∙10-3
Se alege CAR = 0.5∙10-3. Pentru calculul rezistenţei la frecare se utilizează relaţia :
RF=C F⋅
ρ⋅v2
2⋅S
[KN] (15) în care, aria suprafeţei udate a carenei, S, se determină cu relaţia :
S=1.81⋅LCWL⋅d+
Vd (16)
b) Determinarea rezistenţei de presiune Coeficientul rezistenţei de presiune se determină astfel:
- cunoscând valorile FR, LCWL/BX şi CB corespunzătoare navei, se aleg diagramele potrivite şi se determină C’
P şi C’’P pentru rapoartele BX/d = 2,32 respectiv BX/d =
2,37.- se calculează diferenţa:
CP=C’’P-C’
P (17)
- se determină coeficientul rezistenţei de presiune corectat, pentru raportul BX/d al navei, utilizând în acest scop relaţia :
CP=C P' +δCP⋅
BX
d−2 ,32
0 .3 (18)
Rezistenţa la presiune se calculează cu relaţia :
RP = CP ∙ ∙ v2 ∙ V2/3 [KN] (19)
c) Calculul rezistenţei la înaintare principale
Se utilizează relaţia :
R = RF + RP [KN] (20)
Calculele sunt prezentate sub formă tabelară (vezi tabelul 5).
Tabelul 5
Nr.
crt.
Denumirea
mărimii calc.UM
Valori calculate
1 2 3 4 5
1. Viteza navei Nd 13 14 15 16 17
2. Viteza navei m/s 6.682 7.196 7.716 8.224 8.738
3. Nr. Reynolds - 5.37∙108 5.79∙108 6.20∙108 6.61∙108 7.03∙108
Rezistenţa la înaintare suplimentară reprezintă o fracţiune din rezistenţa la înaintare totală şi este determinată de interacţiunea dintre apă şi apendici, de acţiunea valurilor mării, respectiv a aerului atmosferic asupra corpului navei, la deplasarea acesteia cu o anumită viteză.
Ea se determină cu relaţia :
RS = RAP+RVM+RAA [KN] (21)
unde, RAP reprezintă rezistenţa la înaintare datorată apendicilor,
RVM reprezintă rezistenţa la înaintare datorată valurilor mării,
RAA reprezintă rezistenţa la înaintare datorată aerului.
Rezistenţa la înaintare datorată apendicilor poate atinge valori cuprinse între 15% şi 25% din rezistenţa la înaintare principală. Ea este dată de componenta după direcţia de deplasare a rezultantei forţelor hidrodinamice care apar la interacţiunea dintre apă şi apendici.
Rezistenţa la înaintare totală a apendicilor existenţi la o navă se determină cu relaţia :
RAP = RAPj , j = 1…n [KN] (22)
În faza iniţială de proiectare, se recomandă utilizarea relaţiei:
RAP=CAP⋅ρ⋅v2
2⋅S
[KN] (23)
în care, coeficientul rezistenţei apendicilor, CAP, se determină tabelar.
Rezistenţa la înaintare generată de valurile mării este dată de componenta după direcţia de deplasare a rezultantei forţelor hidrodinamice suplimentare, exercitate de valurile mării asupra navei.
În faza iniţială de proiectare, rezistenţa la înaintare generată de valurile mării se determină cu relaţia :
RVM=CVM⋅ρ⋅v2
2⋅S
[KN] (24)
în care, coeficientul rezistenţei valurilor mării, CVM, se determină tabelar.
Rezistenţa la înaintare datorată aerului este dată de componenta după direcţia de deplasare a rezultantei forţelor aerodinamice, exercitate pe suprafaţa emersă a corpului navei.
Ea reduce viteza navelor cu 0.2…0.3 Nd şi se determină cu relaţia :
RAA=Caer⋅ρaer⋅v2
2⋅AVO
[KN] (25)
în care, valorile coeficientului Caer se determină tabelar.
AV0 este aria proiecţiei suprafeţei emerse a navei, pe planul transversal al cuplului maestru.
Pentru aprecierea rezistenţei la înaintare datorată aerului, în faza iniţială de proiectare, se recomandă formula aproximativă :
RAA = kaer∙ R [KN] (26)
în care kaer = 0.01…0.02 pentru nave de transport mărfuri generale şi gradul de agitaţie al mării 3 pe scara Beaufort.
Calculele sunt prezentate în formă tabelară (vezi tabelul 6).
Tabelul 6
Nr.
crt.
Denumirea mărimii calc.
UM Valori calculate
1. Viteza navei Nd 13 14 15 16 17
2. Viteza navei m/s 6.682 7.196 7.716 8.224 8.738
3. Rezistenţa la înaintare dat. apendicilor
KN 5.224 6.058 6.955 7.913 8.933
4. Rezistenţa la înaintare
generată de valurile mării
KN 18.283 21.204 24.341 27.695 31.265
5. Rezistenţa la înaintare
dat.aerului
KN 2.338 2.723 3.177 3.554 4.010
6. Rezistenţa la înaintare
suplimentară
KN 25.845 29.985 34.473 39.162 44.208
Date iniţiale :
LCWL = 158,69 m
d = 9,80 m
BX = 22,80 m
CB = 0,847
V = LCWL∙d∙BX∙CB =30032 m3
S = 1.81∙LCWL∙d + (V/T) =5879,39 m2
= 1.025 t/m3
starea mării 3BCAP = 0.10∙10-3 (pentru nave maritime cu o elice şi apendicii corect proiectaţi), CAP =
(0.05…0.15) ∙10-3
CVM = 0.35∙10-3 (pentru gradul de agitaţie al mării 3…4B),
CVM = (0.3…0.4) ∙10-3
kaer = 0.01
3.3. Rezistenţa la înaintare totală şi puterea de remorcare
Calculele pentru determinarea rezistenţei la înaintare totale şi a puterii de remorcare sunt prezentate tabelar (vezi tabelul7.).
Tabelul 7
Nr.
crt.
Denumirea
mărimii calc.
UM Valori calculate
1. Viteza navei Nd 13 14 15 16 17
2. Viteza navei m/s 6.682 7.196 7.716 8.224 8.738
3.
Rezistenţa la înaintare totală KN 259.655 302.319 352.177 394.531 445.125
4. Puterea de remorcare a
navei
KW
1735.015 2175.487 2715.285 3244.623 3889.502
3.4. Alegerea motorului principal
Deplasarea navei prin apă cu o anumită viteză constantă se realizează cu ajutorul instalaţiei de propulsie, care, prin forţa ce o dezvoltă, învinge rezistenţa la înaintare totală. Puterea instalaţiei de propulsie reprezintă lucrul mecanic realizat de aceasta în unitatea de timp, pentru a putea învinge rezistenţa la înaintare totală.
Figura 1
În general, instalaţia de propulsie a navei cuprinde patru elemente principale:
1 – elicea sau alt tip de propulsor;
2 – axul portelice;
3 – dispozitivul de inversare a sensului de rotaţie şi reducere a turaţiei;
4 – maşina principală.
Puterea indicată a maşinii principale se determină cu relaţia:
Pi=RT⋅vηP [KW] (27)
Pi=1,36RT⋅v
ηP [CP] (28)
în care, RT reprezintă rezistenţa la înaintare totală
v – viteza navei
P – randamentul propulsiei, determinată cu relaţia:
P = D S G M , (29)
unde:
D = 0,3…0,7 şi reprezintă randamentul discului elicei;
S = 0,96…0,98 şi reprezintă randamentul liniei axiale;
G = 0,94…0,98 şi reprezintă randamentul dispozitivului de inversare a sensului de rotaţie şi reducere a rotaţiei;
M = 0,75…0,95 şi reprezintă randamentul mecanic al maşinii principale.
Prin urmare:
Pi=352 ,177⋅7 ,7100,7⋅0 , 98⋅0 ,98⋅0 , 95
=4252[KW ]=5782 [CP ] (30)
Nava este propulsată de un motor de Mitsubishi , cu puterea maximă continuă 8200 CP la o turaţie de 158 rot / min.
CAPITOLUL 4.
COMPARTIMENTAREA NAVEI CONFORM PRESCRIPȚIILOR R.N.R
4.1 Noțiuni generale
La baza acordării unei atenții deosebite compartimentării navelor stau considerente legate de păstrarea nescufundabilității. Adică, este necesară asigurarea păstrării flotabilității și stabilității navei în cazul inundării unui compartiment sau grup de compartimente.
De asemenea, ținem să menționăm că estimarea compartimentării corpului navei ține de etapa inițială a proiectării unei nave. Prin compartimentare se încearcă asigurarea unei rezistențe corespunzătoare corpului navei.
Compartimentarea navei se face prin împărțirea corpului navei într-un număr de compartimente etanșe cu ajutorul pereților transversali etanși, a punților și a platformelor etanșe.
Gradul compartimentării navelor maritime nu e același pentru toate navele, compartimentarea fiind determinată de:
- destinația navei;- zona de navigație;- dimensiunile avariilor ce pot apărea în exploatare;- probabilitatea aparițiilor unor avarii/spărturi în timpul exploatării.
Navele se prevăd cu dublu fund pe toată lungimea lor cu excepțiac ompartimentelor etanșe destinate transportului de mărfuri lichide.
În dublu fund se pravăd tancuri de balast și de combustibil, acest mod de amplasare reducând avaria numai la jumătate din tancuri, astfel nava își poate păstra flotabilitatea și stabilitatea.
Ca spații de siguranță se mai prevăd și coferdamurile(spații etanșe situate între două tancuri cu folosință diferită).
Pentru navele nepropulsate destinate transportului de mărfuri, R.N.R. prevede doi pereţi etanşi obligatorii şi anume: peretele picului pupa şi peretele picului prova.
La navele autopropulsate mai apar pereţii care limitează compartimentul maşini, astfel:
- la navele cu compartimentul maşini dispus în zona centrală, doi pereţi; - la navele cu compartimentul maşini dispus în zona pupa, un perete(cel de-al doilea
fiind peretele picului pupa). În afară de aceşti pereţi obligatorii mai apar în funcţie de lungimea navei şi alţi pereţi
suplimentari astfel încât în final numărul lor minim să corespundă cu cel prezentat în tabelul 7
Tabelul nr.7 Numărul pereţilor transversali etanşi prevăzuţi de R.N.R.
Lpp [m]
Numărul total al pereţilor transversali
Compartimentul maşini dispus în zona centrală a
navei
Compartimentul maşini dispus în zona pupa
I II III
Lpp 65 4 3
65 Lpp 85 4 4
85 Lpp 105 5 5
105 Lpp 125 6 6
125 Lpp 145 7 6
145 Lpp 165 8 7
165 Lpp 185 9 8
185 Lpp Cu acordul R.N.R.
4.2.Stabilirea numărului de pereţi transversali etanşi
Conform R.N.R., partea A II 2.12 , pentru nave cu compartimentul maşini la pupa şi L (145 m…….165 m) numărul minim de pereţi transversali etanşi este n= 7 iar distanţa între doi pereţi nu trebuie să depăşească 30 m.
4.3.Stabilirea lungimii picului prova
Conform R.N.R, partea A II 1.1.5. pereţii picurilor se vor amplasa astfel:
- peretele picului prova va fi amplasat la 0,05 L şi la cel mult 0,09 L în pupa unui punct determinat ca cea mai mică valoare din:
0,015 Lpp în pupa perpendicularei prova 3 m în prova perpendicularei prova sau jumătate din lungimea bulbului în prova perpendicularei prova .
Având in vedere cele de mai sus
0.015 L = 0.015 147.00 = 2,205 m < 3 m
1/2 (distanta dintre perpendiculara prova si extremitatea bulbului) = 1/2 5.34 = 2,67 m > 2,20 m.
Se adoptă valoarea minimă de 2,20 m.
0,05Lpp = 7,35 m 0.09 Lpp = 13,23 m
Poziţia peretelui picului prova măsurată de punctul de referinţă mai sus va fi:
7,35 m <distanţa < 13,23 m
Se adoptă distanţa de 8,5 m în pupa punctului de referinţă deci picul prova se va situa la o distanţă de 10,70 m în pupa perpendicularei prova.
4.4 Stabilirea lungimii picului pupa
Distanța de la peretele picului pupa până la originea sistemului de coordonate se va stabili ținând seama de faptul că tubul etambou trebuie să se găsească în compartimentul etanș delimitat de picul pupa. Xpp = 0,05 Lpp + δÎn care δ reprezintă corecția de la 0,05 Lpp până la punctul de amplasare al peretelui picului pupa
δ=9m0.05 Lpp=7,35m, prin urmare Xpp=16,35m
4.5 Stabilirea distanței regulamentare normale - a[ m ]
Pentru a asigura corespondenţa între poziţia pereţilor etanşi şi poziţia elementelor osaturii transversale este necesar ca pereţii să fie amplasaţi în dreptul coastelor întărite.
Pentru aceasta e necesară determinarea distanţelor regulamentare. Conform R.N.R pentru picul pupa si prova se adoptă a0 =0,6 m, iar pentru zona centrală a navei a0 este dată de formula:
a0= 0,002L + 0,48 [m] (31)
a0=0,002. 158,69 +0,48 = 0,797 m. (32)
Se admit abateri de la distanţa regulamentară în regiunea centrală a navei până la 25%,de aceea vom adopta valoarea distanţei la 0,8 m.
Distanța regulamentară adoptată nu trebuie să depășească următoarele valori:
- în picuri a ≤ 0,6m;- între picul prova și secțiunea dispusă la 0,2 Lpp a ≤ 0,7m;- în celelalte regiuni a ≤ 1m.
Valori adoptate:
- în picuri app = apv = 0,6m;- între picul prova și secțiunea dispusă la 0,2Lpp a = 0,6m;- în celelalte regiuni a = 0,8m.
4.6 Stabilirea lungimii de compartimentare brută
Lcb = Xpv – Xpp [m]
Lcb = 141,5 – 16,35 = 125,15 [m]
4.7 Stabilirea lungimii compartimentului mașini în primă aproximație
Lungimea compartimentului mașini a navei de proiectat se va adopta în funcție de lungimea compartimentului mașini a navei prototip.
LCM =a
a 0 LCM0 [m]
LCM=0,80,6
22,2 = 29,6 [m]
4.8 Stabilirea lungimii compartimentului de marfă în primă aproximație
LM = Lcb – LCM [m]
LM = 125,15 – 29,6 = 95,55 [m]
4.9 Stabilirea lungimii medii a magaziilor sau tancurilor de marfă în primă aproximație
INSTALAȚIA DE ALIMENTARE CU APĂ TEHNICĂ. BREVIAR DE CALCUL
5.1Generalități
Instalația de alimentare cu apă tehnică este destinată pentru păstrarea rezervelor și pentru alimentarea cu apă de spălare pe corp a consumatorilor din cabine de locuit, băi, spălătorii, careuri, etc.
Instalația de apă tehnică este independentă de celelalte instalații de alimentare cu apă. Această instalație asigură norma de consum specific de apă care este de 70l/om/zi.
Instalația de alimentare cu apă tehnică dispune de două pompe centrifugale de apă tehnică rece, dispuse în compartimentul mașini. Instalația este prevăzută cu două tancuri de păstrare a apei tehnice, protejate la interior cu lapte de ciment. Ele sunt amplasate în compartimentul mașini, unul în babord și unul în tribord. Sunt protejate la exterior cu pitură refractară și sunt închise ermetic pentru a se evita murdărirea și degradarea prin încălzire.
Apa provine inițial de la cheu și apoi este suplimentată de un distilator tip DAT – N -12 situat în compartimentul mașini, alimentat cu apă sărată de la instalația de alimentare cu apă sărată de peste bord. Distilatorul funcționează la depresiune atmosferică utilizând apa din sistemul de răcire al motorului principal. Distilatorul are debitul de 6t/zi și este deservit de o pompă independentă.
Instalația este dotată cu un hidrofor situat în compartimentul mașini, legat la tubulatura de aer comprimat. Instalația dispune și de un circuit de apă caldă preparată într-un boiler electric de capacitate 1750l/h și volum 630l. Tubulatura este separată și este protejată termic cu vată minerală. Temperatura la ieșirea din boiler este de 65oC controlată automat. Instalația dispune de o pompă autonomă de apă caldăcare recirculă apa caldă aspirând de la consumatorii îndepărtați și refulând în boiler.
Tancurile au în interior serpentine de abur care previn înghețarea apei pe timp de iarnă. Tubulatura este formată din țevi trase la cald și zincate.
Armăturile și robineții se construiesc din oțel sau fontă și organele de închidere sunt numai din oțel.
5.2 Memoriu de calcul
Rezerva de apă tehnică se calculează cu relația :
Ras=qas ∙ n ∙ a
unde qas=70l/om/zi ( norma zilnică de consum)
n=39 (numărul persoanelor de la bordul navei)
a=10000 Mm (autonomia navei la viteza de 15 Nd ; se consideră că autonomia navei este de 33 zile )
Ras=70 ∙ 39 ∙ 33=90090l
Rezerva de apă tehică se păstrează la bord în două tancuri de apă tehnică cu o capacitate totală de 115,8 m3.
Debitul pompei de apă tehnică se stabilește în funcție de debitul maxim orar.
Nr. crt. Consumatori Nr. buc. Norma de consum l/s
Simultanei-tate
Norma de consum calculată
1 Lavoar 42 0,07 10 0,70
2 Duș 34 0,20 7 1,40
3 Spălător 5 0,07 1 0,07
4 Baie 3 0,20 1 0,20
TOTAL 2,37
Debitul de calcul se determină cu relația:
Q=ct ∙ 3600/1000 [ m3/h]
unde ct=2,37 l/s ( norma de consum calculată)
Q=2,37 ∙ 3600/1000=8,52 m3/h
Se alege o electropompă cu debitul Q=9m3/h.
Presiunea de refulare a pompei se determină cu relația:
H=Hp + Hst + Hu
unde Hp=17 mCA (pierderile totale de sarcină)
Hst=21 mCA (înălțimea maximă până la ultimul consumator)
Hu=2 mCA (presiunea la cel mau de sus consumator)
H=17 + 21 + 2 = 40 mCA
Alegem preiunea de refulare a pompei : 55mCA
Se alege o electropompă centrifugă, orizontală, autoamorsabilă de tip CL 40/5, cu următoarele caracteristici :
Stabilirea volumului hodroforului se face cu relația :
V=36004 n
qp
(H p+10)(H o−H p)
(H o+10)(H i+10)
unde V = volumul hidroforului
n=12 – 15 (numărul maxim de porniri ale pompei)
Hp= 0,4 MPa = 40 mCA ( presiunea din hidrofor la pornirea pompei)
H0= 5 MPa = 50 mCA ( presiunea din hidrofor la oprirea pompei)
qp= 9 m3/h = 2,5 l/s ( debitul pompei)
Se obține
V=36004 ∙15
9 (0,4+10)(5−0,4)
(5+10)(0,2+10)
= 1500 l
Se alege un hidrofor tipizat cu volumul de 1600 l.
CAPITOLUL 6INSTALATIA DE PUNTE: SCARA DE BORD
6.1. Descrierea tehnică a instalatiei
La parapetul puntii principale, în ambele borduri, se vor amplasa câte o scara de bord cu lungimea nominală de aproximativ 15 m, cu trepte fixe, având profil în evolventă şi platforma la partea inferioara pentru manevra combinată cu scară de pilot. Scara de bord va fi confectionată din aliaj de aluminiu şi oţel. Manevra scării de bord (coborâre, ridicare~şi rabatre la post) se va exscuta cu ajutorul unui vinci actionat pneumatic, cu două cabluri de manevra şi cu o gruie. Pe puntea principală, în ambele borduri, va fi amplasată câte o scară pilot executată din lemn de esenţă tare şi parama. Scara pilot va avea o lungime de aproximativ 12 m. Scara pilot se va depozita pe puntea principală, lânga balustradă. Pentru situatia când nava este balastată, se va prevedea câte o scară de pilot de aproximativ 6 m fixată de platforma inferioară a scării de bard. În acest caz, manevra scării de pilot se va face combinat cu manevra scării de bord. După urcarea pilotului la bordul navei, scara de pilot se va depozita pe puntea principală, Iângă balustradă, iar scara de bord se va rabata la post. Nava va fi prevazută cu o macara manevra piese în afara bordului, amplasată pe peretele pupa al suprastructurii.
Capacitatea de ridicare a electropalanului va fi de 5 tf. Macaraua se va compune din:console amplasate pe peretele pupa al suprastructurii;- doi suporţi laterali amplasaţi câte unul în fiecare bord;- grindă mobilă pe care se deplasează electropalanul.Pe fiecare consolă şi suport lateral se va monta câte un sistem de blocuri derole pe care se deplasează grinda mobilă. Deplasarea grinzii mobile şi acăruciorului electropalanului se va face cu câte un reductor acţionat electric. Se vor prevedea:- trei posturi fixe cu butoane de comandă montate pe-puntea bărcilor pentru acţionarea electropalanului, a căruciorului electropalanului şi a reductorului pentru deplasarea grindei;- un post fix cu butoane de comanda în CM pentru actionarea electropalanului.
6.2. Memoriu de calcul (gruie)
6.2.1. Calculul de rezistenţă al bratului gruiei Se va considera:- sarcina permanentă (greutatea proprie a gruiei): Q, = 562 [daN];- sarcina nominală de ridicare: Qe = 3.000 [daN].Eforturile unitare în constructia metalică a gruiei se va calcula cu relatia:σf = φ ∙ (σa+ ψ ∙ σE )unde:σa = tensiunea de calcul datorată sarcinii permanente; σE = tensiunea de calcul datorată sarcinii de ridicare; ψ = coeficient dinamic/ ψ = 1,2;φ = coeficient de grupă al gruiei / φ = 1,05.Greutatea gruiei în timpul ridicării sau coborârii scării va fi (v. Fig. CI):
6.3.1. Tema de proiectare Se va proiecta o scară de bord pentru o înalţime de bord liber de 17 m. Scara se va executa din 2 tronsoane: scara superioară şi scara inferioară, cu platformă intermediară şi una superioară.Scara va fi de tip rabatabil la 180° fiind amarata la post în poziţie orizontală pe puntea principală.Scara trebuie să asigure posibilitatea utilizării scării de pilot, de o lungime maximă de 4,5 m.Manevra de coborâre-ridicare a scării se va realiza cu vinciuri cu motoare pneumatice. Unghiul de rotire în plan vertical va fi maxim 55°.
6.3.2. Memoriu de prezentare
6.3.2.1. Descriere
DestinațieScările de bord sunt instalatii pentru acces la bordul navei atât de pe cheiuri, cât şi de pe şalupe sau bărci când navele sunt în larg. Scara de bord permite echiparea tuturor navelor de 18.000 tdw şi mai mari.
DescriereScările de bord se compun din diverse subansamble confectionate din oțel şi aluminiu.Elementele caracteristice sunt executate din piese sudate şi prelucrate mecanic. La imbinări, pentru evitarea contactului aluminiului cu oțelul, se folosesc bucşe de textolit.Scara de bord se compune din două tronsoane cu platformă intermediară şi treapta pentru urcarea pilotului.Treptele scărilor au profil evolventic pentru a permite călcarea corectă, indiferent de unghiul de înclinare al scării. Unghiul maxim de inclinare al scării va fi de 55°.Scările sunt concepute pentru manevra cu braț rabatabil, articulat cardanic cu cele două platforme pentru evitarea torsionărilor şi micşorarea efortului de ridicare la post.Balustradele scărilor sunt pliabile, pentru o montare uşoară, eliminând riscul accidentărilor la asamblarea cu scara.
6.3.2.2. Comparație cu produse similare
Alegerea soluţiilor constructive pentru scara de bord s-a făcut ținându-se cont de condiţiile de exploatare şi execuție.Materialele prevăzute sunt uzuale. Soluţia constructivă asigură execuţia unor produse cu performanțe tehnice la nivelul celor fabricate de firme specializate.
6.3.2.3. Caracteristici tehnice
- lungime nominală scara superioară: 20.380 [mm]; - lungime nominală scara inferioară: 4.2 10 [mm]; - nr. de trepte scara superioară: 61 (Ns); - nr. de trepte scara inferioară: 12 (Ni); - lațime utilă: 740 [mm];- nr. de oameni pe scara superioară: 30 (NS /2); - nr. de oameni pe scara inferioară: 6 (Ni / 2); - ung. maxim de înclinare al scării: 55°.
6.3.2.4. Măsuri de tehnică a securității muncii Soluțiile constructive au fost alese astfel încât să permită exploatarea corectă şi să nu producă accidente. Astfel s-au prevăzut:- probe de rezistentă;- materiale corespunzătoare;- asigurarea asamblărilor demontabile; - protejarea suprafețelor supuse coroziunii prin acoperiri metalice, vopsiri.Pe timpul transportului, depozitării, montării în instalatie, se vor respecta prescripţiile cuprinse în "Nota tehnică" ce însoţeşte produsul la livrare, precum şi măsurile de tehnică a securităţii muncii specifice lucrărilor de montaj la astfel de instalații.
6.3.2.5. Fiabilitatea instalației Indicatorii de fiabilitate ai produsului se apreciază prin:- durata de funcţionare până la scoaterea din utilizare: 15 ani; - durata de funcționare până la prima reparație capitală: 8 ani;- durata de funcționare între două verificări şi reparatii curente: 3 ani.Definirea tehnică a fiabilităţii poate fi exprimată prin relatia:
Ft =1-tr/tf
unde:tf = durata funcţionării între două reparaţii; tf = 14.000 [h]; tr = durata reparatiei; tr = 150 [h]; Deci, Ft = 0,9893.Valoarea indicată fiind teoretică, se va confirma după o exploatare de minim 1 an.
6.3.3. Caiet de sarcini şi program de probe manevra scara de bord
6.3.3.1. Destinație Prezentul caiet de sarcini şi program de probe contine condițiile tehnice privind execuția, proba şi recepția instalației de manevră legare a scării de bord şi scara de pilot.
6.3.3.2. Caracteristici Principalele caracteristici ale scării de bord şi scării de pilot sunt următoarele:- lungime nominală scară superioară: 20.380 [mm];- lungime nominală scară inferioară: 4.210 [mm];- lungime maximă desfășurată scara combinată: 27.992 [mm]; - nr. de trepte scară superioară: 61(NS); - nr. de trepte scară inferioară: 12(Ni); - lăţime utilă: 740 [mm];- nr. de oameni pe scara superioară: 30 (NS / 2); - nr. de oameni pe scara inferioară: 6(Ni / 2); - ungh. maxim de inclinare al scării: 55°; - unghi de rotire al scării in plan vertical: 180°; - greutatea scării superioare: 14.770 [kg]-, - greutatea scării inferioare: 298 [kg], - greutatea platformei intermediare: 306 [kg]; - greutatea totală scară combinată: 2.910 [kg];- lungime nominală a scării de pilot: 4.340 [mm]; - lungime maxima a scării de pilot: 5.000 [mm]; - numărul de trepte al scării de pilot: 15; - distanta între trepte: 310 [mm].
6.3.3.3. Descriere Instalația scară de bord şi scară de pilot se compune din următoarele părtiprincipale:Scara superioară: - 2 vanguri; - 61 trepte; - balustrăzi;- platforma superioară constituită din: platforma fixă; platforma turnată şi reazem;- platforma sudată.Scara inferioară:- 2 vanguri;- 12 trepte;- balustrăzi;- platforma inferioară.În platforma intermediară este practicată o trapă acoperită cu capac care permite trecerea pilotului de pe scara de pilot pe scara de bord. Scara de pilot se montează sub platforma intermediară cu ajutorul bolțurilor cu pas rabatabil.
Toate subansamblele sunt confectionate din aliaj uşor, mai puțin platforma superioară şi platformaa sudată care se execută din oţel.Vangul scărilor este în formă de profil U, obtinut prin ambutisare din tablă de AlMg 5, gros de 10 mm.Balustrăzile sunt prevăzute pe ambele parți ale scării de bord şi sunt confecționate din țeavă de aliaj aluminiu, fiind automat reglabile la orice înclinare a scării, realizând înălțimea necesară deasupra treptelor şi putând fi rabătute în pozitia strânsă de-a lungul vangului.Bastoanele sunt prevăzute cu cârlige pentru balustrăzile intermediare din parâmă de relon.Platforma inferioară, executată din aliaj de aluminiu, este reglabilă în cinci poziţii fixe de reglaj în intervalul 0° - 55°.Platforma superioară este executată din profile şi table din oțel, zincate şi este construită din două părti separate ce permit rotirea scării la orice unghi dorit.Platforma superioară este menţinută în plan orizontal cu ajutorul unei console confectionate din țevi care se reazămă pe bordajul navei.La partea inferioară scara este prevazută cu role de protecție pe partea navei, executate din cauciuc vulcanizat, iar pentru rezemare pe cheu are prevazută o rolă transversală din lemn de esență tare ignifugat, îmbrăcată în bucşă din oțel.Scara de bord este manevrată cu ajutorul brațelor rabatabile prin intermediul axelor de transmisie, cablurilor de manevră, gruiei de manevră şi a vinciurilor de acționare.Sub scara de bord se montează o plasă pentru scara de bord pentru a preveni accidentele.
6.3.3.4. Execuție Toate materialele utilizate in realizarea instalatiei scara de bord vor fi însoţite de certificate de calitate din care să rezulte caracteristicile mecanice, analiza chimică, sudabilitatea etc. În cazul lipsei acestora, se vor executa practic încercările necesare pentru determinarea caracteristicilor mecanice, tehnologice, chimice etc.
Toate reperele care se protejează împotriva coroziunii se vor zinca sau galvaniza. Restul suprafețelor expuse la coroziune se vor curăţa şi vopsi conform documentaţiei de piturare a navei.Nu se admit montarea pieselor murdare sau ruginite. Ajustarea pieselor la montaj este interzisă. Toate şuruburile se vor strânge cu chei manuale, fară a folosi prelungitoare.Suprafețele exterioare prelucrate ale instalației se vor unge cu unsoare consistentă.În circuitul de aer comprimat de alimentare a motoarelor pneumatice sunt prevăzute limitatoare pentru întreruperea aerului de alimentare în momentul când scările au ajuns la post.
6.3.3.5. Program de probe Probele instalatiei de manevră a scărilor de bord constă din: a) proba scărilor;b) proba mecanismului de ridicare şi coborâre a instalației.
a) Verificarea la rezistenţă a scărilor de bord se va executa în atelier şi la navă, aşezându-le în poziție orizontală în condițiile de exploatare de la bordul navei. Se aşează pe fiecare treaptă câte o greutate de 74 [daN]. Se menține sub această sarcină timp de 30 de minute, după care se constată dacă scara are deformații sau fisuri.
b) Proba mecanismului de manevră a scărilor se va executa la navă.Înainte de începerea probelor instalaţiei complet montate la navă, se verifică următoarele:- exactitatea montării instalației conform desenului de ansamblu; - strângerea corectă a tuturor şuruburilor;- prezenţa uleiului în carcasele vinciurilor;- montarea şi funcționarea corectă a limitatoarelor.Probarea mecanismului de manevră a scărilor se execută astfel:- se efectuează timp de 15 minute coborâri şi ridicări succesive a scărilor goale, cu ajutorul vinciurilor de manevră;- se execută o manevră de scoatere în afara bordului, coborâre, ridicare şi aşezare la post a fiecărei scări, vinciurile fiind acționate pneumatic;- se execută aceeaşi manevră cu ambele scări, vinciurile find acționate manual;- se rabat scările la orizontală şi se încarcă cu o sarcină de 75 [daN] pe fiecare a doua treaptă, 500 [daN/m2] pe platforma inferioară, 500 [daN/m2] pe platforma intermediară şi 500 [daN/m2] pe platforma superioară, menținându-se în această poziţie timp de 30 de minute cu ajutorul frânelor vinciurilor după care se înlătură sarcinile, se ridică şi se coboară scările de 3 ori, verificându-se dacă nu sunt deformații remanente.
6.3.3.6. Marcare Pe fiecare scară de bord se va fixa câte o etichetă de formă dreptunghiulară,executată din alamă, pe care se vor grava următoarele:- denumirea întreprinderii constructoare;- lungimea nominală; - numărul de trepte;- numărul maxim de oameni ce pot folosi în acelaşi timp scara;- număr certificat; - poanson C.T.C.; - anul fabricaţiei; - greutatea scării.După gravare, literele se vor umple cu duco negru.
6.3.3.7. Conservare şi ambalare În vederea ambalării, toate suprafeţele exterioare prelucrate ale instalaţiei se vor acoperi cu unsoare consistentă, anticorozivă. Durata conservării trebuie să fie de cel puţin 6 luni din ziua expedierii de 1a întreprinderea constructoare.Subansamblele instalației se vor introduce in ambalaje rezistente. În ambalaj se introduce lista de expediție semnată de serviciul C.T.C. al întreprinderii constructoare.
6.3.4. Notă tehnică
6.3.4.1. Condiţii speciale ale instalaţiei
Pentru sigurantă şi un randament mai bun în exploatarea instalatiei scării de bord, se recomandă ca materialele să fie cele comandate în proiect, iar documentația produsului să fie respectată întocmai.
6.3.4.2. Prescripții pentru materiale Principalele materiale utilizate in construcția instalaţiei manevră scară de bord sunt:- oțel de uz general pentru construcţii STAS 500/2-60 pentru suporţii gruielor, carcasa vinciurilor şi pentru axele rolelor de cablu; - Al Mg5 pentru scările de bord şi platforme;- oțel de calitate OLC 35 - STAS 880-66 pentru axele de transmisie.Restul pieselor mărunte şi organele de asamblare au fost prevăzute din calităţi de materiale şi dimensiuni standardizate.Schimbarea mărcii de material se va face numai cu acordul proiectantului.
6.3.4.3. Piese prelucrate mecanic Piesele prelucrate mecanic se vor efectua la dimensiunile, tolerantele şi rugozitățile indicate în desenele de execuție.Pentru dimensiuni fără toleranţe pe desen, abaterile se vor menţine în limitele prescrise în STAS 2300-75 "clasa mijlocie". După recepţia pieselor de către organul C.T.C., suprafețele prelucrate se vor proteja cu vaselină în scopul de a fi depozitate până la montaj.
6.3.4.4. Piese sudate, încărcate cu sudură Sudarea subansamblelor se va face numai cu sudori calificaţi și într-un mediu a cărui temperatură să nu fie sub -5°.Piesele care se vor suda trebuie curățate de oxizi.În timpul asamblării se va verifica poziţia pieselor ce se asamblează cu ajutorul şabloanelor şi a altor dispozitive speciale.Nu se admit defecte de sudură cum ar fi: fisuri, cratere nesudate, incluziuni de sudură, grosime neuniformă a cusăturii.
6.3.4.5. Prescripții de montaj Operaţiile de asamblare se vor face în locuri ferite de praf.Strângerea piuliţelor şi şuruburilor se va face cu chei manuale, fiind interzisă folosirea prelungitoarelor.Suprafețele de lucru ale pieselor nu trebuie să prezinte zgârieturi şi neregularităţi care să provoace uzuri premature.Calitatea asamblării şi execuţiei trebuie să asigure funcţionarea corectă a produsului şi interschimbabilității pieselor componente.
6.3.4.6. Acoperire de protecţie Conservarea produsului se va face astfel:- înainte de montare, suprafețele pieselor în mişcare se ung abundent cu vaselină;
- canalele de pană ale rolelor și ale arborilor vinciului se vor umple la montaj cu unsoare consistentă;- toate suprafeţele exterioare se vor chitui și vopsi la culoarea cerută de client;- stratul de protecţie trebuie să fie uniform, aderent, curat și neted.
6.3.4.7. Reguli pentru verificarea calității Pentru verificarea calităţii scărilor de bord, acestea se supun încercărilor de tip şi de lot.Încercările de tip au ca scop verificarea tuturor condiţiilor tehnice stabilite în documentatia tehnică a produsului şi se execută:- asupra prototipului;- la asimilarea produsului;- la introducerea de modificări în natura sau calitatea materialului care ar influența buna funcţionare a produsului;- la introducerea de modificări in construcţie;- la introducerea în procesul tehnologic a unor modificări care pot influenţa calitatea sau condiţiile de functionare ale produsului.
Verificările si incercările sunt:verificarea aspectului;verificarea dimensiunilor; - verificarea materialelor; - încercarea de rezistenţă la presiune; - încercarea de funcţionare în sarcină; - încercarea de aduranță.
Verificările şi încercările de tip se fac asupra a minim două instalații de scări de bord extrase la întâmplare din lotul de fabricaţie curentă.Încercările de lot se execută asupra fiecărei scări de bord în parte. Verificările de lot sunt cele de mai sus mai puțin încercarea de aduranță. Rezultatele încercărilor de lot se înscriu in buletine de încercare pe baza cărora se emit certificatele de calitate.Instalațiile de probare trebuie să corespundă condițiilor de încercare şi normelor de protecţia muncii.Produsele găsite necorespunzătoare la o singură încercare sau verificare se resping, putând fi prezentate la o nouă verificare după remedierea defecțiunilor.
6.3.4.8. Metode de verificare şi încercări (tehnologie de control)
Verificarea aspectului se face cu ochiul liber pentru fiecare instalație manevră scară de bord.Verificarea dimensiunilor se face cu aparate universale de măsură (şubler, micrometru), cu şabloane şi calibre pentru fiecare instalație scară de bord în parte.Verificarea materialelor se face în conformitate cu standardele respective, atât din punct de vedere al compoziției chimice, cât şi al caracteristicilor mecanice.
Incercarea de etanșeitate la presiune. Se fac probe de etanşeitate a instalației pneumatice a vinciurilor de manevră scară de bord. Proba se face cu aer sub presiune la 0,2 [daN/cm2] timp de 1/2 oră, timp în care presiunea nu trebuie să scadă.Încercarea de funcţionare in sarcină (probe). Probele instalaţiei manevră scară de bord se efectueaza în două etape:- proba la stand (proba statică şi dinamică), care se execută de către întreprinderea constructoare;- proba la navă, care se execută de către şantierul naval care canstruieşte nava, folosind vinciul instulației respective.Înainte de începerea probelor, trebuie să se efectueze următoarele:- controlul exterior al gruielor, al vinciurilor şi al scărilor;- verificarea asamblărilor gruielor conform desenelor de execuție şi montaj; -verificarea fixării pe postament;- verificarea strângerii şi fixării tuturor organelor demontabile;- verificarea montării corecte a ansamblului instalației scară de bord;- verificarea existenţei unsorii sau uleiului la toate suprafeţele ce necesităungere;- verificarea instalaţiei de probe din punctul de vedere al protecţiei muncii.
6.3.4.9. Program de probe Înainte de începerea probelor scării complet montate, se vor verifica următoarele:- executarea montării scării conform desenului de ansamblu;- strângerea corectă a tuturor şuruburilor şi piuliţelor, prezența elementelor de siguranţă.Verificarea la rezistenţă a scării de bord se va executa în atelier, aşezându-se în poziţie orizontală simplu rezemată la capete.Se aşează pe fiecare a doua treaptă câte o greutate de 75 [daN]. Se menține sub această sarcină timp de 30 de minute după care se constată dacă scara are deformații sau fisuri.După montarea la navă, scara se va proba în cadrul instalației de manevră scară de bord.Proba de standPentru executarea probelor la stand, se impune respectarea următoarelar condiții:- standul de probe trebuie să aibă înăltimea necesară şi să fie utilat pentru executarea în bune condiții a probelor, putând reproduce veridic situaţia de la bordul navei;- probele să se execute în concordanță cu cerințele caietului de sarcini.
6.3.4.10. Incercarea de aduranță Încercarea de aduranță se realizează asupra gruielor de manevră scară de bord pe un stand special amenajat care să permită simularea condițiilor de exploatare conform posibilităţilor întreprinderii constructoare.Încercarea constă în efectuarea a minim 50 de manevre de ridicare şi coborâre repetate a sarcinii.În timpul încercării se verifică funcționarea corectă a produsului, fără gripări, înțepeniri etc. După terminarea încercării, instalația se supune verificărilor şi încercărilor menţionate anterior şi se verifică deformarea pieselor componente.Rezultatele încercării se estimează astfel:
- bun - când nu sunt depistate deformaţii iar instalația posedă calitatea funcționării normale;- satisfăcător - când există deformații izolate iar instalația posedă calitatea funcţionării normale;- nefolosibil - dacă condițiie de mai sus sunt depăşite şi ca mărime şi ca număr și instalaţia nu mai realizează funcţionarea normală.
CAPITOLUL 7.
INSTALAȚIA DE RĂCIRE A MOTORULUI PRINCIPAL. BRVIAR DE CALCUL
Prin sistem de răcire se ințelege ansamblul compus din : pompe, filtre, schimbătoare de căldură, aparate de măsură și elemente de reglare, legate între ele cu țevi prin care fluidul de răcire este vehiculat pentru a prelua căldura de la unele organe ale motorului și ale altor agregate, precum și pentru răcirea fluidelor care trec prin schimbătoarele de căldură ( apă, ulei, aer, gaze). Ca medii de răcire se folosesc: apa din afara bordului, apa desalinizată, uleiul, combustibilul și aerul.
7.1 Sisteme de răcire, Avantajele și dezavantajele lor
La sistemele energetice navale cu motor de aprindere prin comprimare se aplică două tipuri de sisteme de răcire:
- cu circuit deschis, sau, cum mai sunt denumite, sisteme cu un singur circuit;- cu circuit închis, cunoscute și sub denumirea de sisteme de răcire cu mai multe
circuite La sistemele cu un circuit deschis, ca mediu de răcire este folosită apa din afara bordului.
La sistemele cu circuit închis, respectiv cu mai multe circuite, este folosită apa din interiorul navei, care preia căldura de la schimbătoarele de căldură, prin care circulă apa desalinizată pentru răcirea cilindrilor, a pistoanelor și a injectoarelor de combustibil, precum și uleiului de ungere a motorului.
Aerul de supraalimentare poate fi răcit fie cu apă desalinizată, fie cu apă din afara bordului.
Sistemele de răcire cu circuit închis au următoarele avantaje:
- posibilitatea ca temperatura apei la intrarea în motor să fie menținută între limitele 65.......70oC, ceea ce asigură obținerea indicilor economici optimi ai motorului;
- diferența mică între temperatura apei la ieșirea și temperatura apei la intrarea în motor, realizîndu-se astfel o răcire uniformă, cu efecte favorabile asupra solicitărilor termice și mecanice ale componentelor răcite;
- mărire duratei de funcționare a organelor răcite ale motorului ca urmare a folosirii apei desalinizate.
Ca dezavantaje ale acestor sisteme se pot arăta:
- complexitatea sistemului cu mai multe circuite este mai mare în comparație cu sistemul cu circuit deschis, ceea ce face ca masa, gabaritul și costul sistemelor cu circuit deschis să fie mai mari
- sistemul cu circuit închis, pentru o bună funcționare, necesită elemente de reglare automată.
În ceea ce privește avantajele sistemelor de răcire cu circuit deschis, acestea sunt:
- simplitatea constructivă, ceea ce face ca aceste sisteme să aibă masă, gabarit și cost de construcție mai reduse, în comparație cu sistemele de răcire cu circuit închis;
- deservirea mai simplă în exploatare.
Ca dezavantaje se pot menționa:
- temperatura apei la ieșirea din motor nu trebuie să depășească 50......55oC, pentru a se evita depunerile de crustă pe suprafețele interioare ale canalelor de răcire;
- temperatura apei din mediul exterior variind între 2.....30oC, rezultă o diferență mare între temperatura apei la ieșirea și temperatura apei la intrarea în motor, ceea ce conduce la o răcire neuniformă a motorului și la solicitări termice și mecanice sporite. Pentru a se reduce diferența dintre temperatura apei la ieșirea și temperatura apei la intrarea în motor, o parte din apa caldă refulată din motor este readusă la aspirația pompei de răcire, prin așa numitul racord de circulație.
La majoritatea navelor comerciale, maritime și fluviale, se folosesc sisteme de răcire cu circuit închis.
În figura 1 este prezentată schema sistemului de răcire având un singur circuit închis prin care se răcește atât motorul principal cât și motoarele auxiliare. Astfel pompele 1 și 2 ale circuitului închis refulează apa desalinizată prin intermediul regulatorului de temperatură 6, în răcitorul de apă 14, apoi la colectoarele 7 ale MP și al MA. După răcirea MP și MA, prin colectoarele 8 și traseul de țevi 15, apa ajunge din nou la pompele 1 și 2. Prin intermediul rezervorului 9 se completează circuitul închis, inclusiv se preiau variațiile de volum ale lichidului de răcire ca
urmare a variației temperaturii acestuia. Circuitul deschis exterior este compus din prizele de bord și fund, pompele 4 și 5, care refulează apa din afara bordului prin răcitorul de ulei 13, răcitorul de apă 14, după care, prin valvulele de sens unic 17, apa din acest circuit este trimisă în afara bordului. Pentru cazul când ar interveni o avarie la circuitul închis, sistemul de răcire este prevăzut pentru a funcționa numai cu circuitul deschis. În acest caz, cu pompa 4 sau 5, apa din circuitul deschis este refulată prin valvula 20 în circuitul interior. Pentru ca evacuarea să se facă în afara bordului, trebuie închise valvulele 12 și 19 și deschisă valvula 16. Dacă temperatura apei din afara bordului este scăzută, pentru evitarea unor solicitări termo-mecanice mari, o parte din debitul de apă care se trimite în afara bordului poate fi recirculat prin traseul 18, reducând în acest fel diferența dintre temperatura apei la ieșirea și temperatura apei la intrarea în motoare.
Sistemul de răcire cu un singur circuit închis, atât pentru MP, cât și pentru MA, prezintă avantajul că MP poate fi încălzit înainte de pornire, cu apa caldă obținută prin răcirea MA, sau menținerea în stare caldă a MA de rezervă.
Fig. 1 - Sistem de răcire cu un circuit închis
7.2 Componentele sistemului de răcire
a) Pompe
La sistemele de răcire cu apă se folosesc pompe centrifuge a căror turație în mod curent este de 1500 rot/min și care au un randament relativ mare, siguranța și durata mare de serviciu, masa și gabarit reduse, construcție simplă și nu necesită întreținere deosebită în exploatare. Pompele centrifuge nu au însă însușirea de a se autoamorsa, întrucât depresiunea creată pe traseul de aspirație, când acesta nu este plin cu lichid, este relativ mică. Din această cauză, aceste pompe trebuie să fie instalate în așa fel încât ele să fie pline cu lichid.
După caracteristicile de funcționare ale pompelor centrifuge se constată că, dacă turația proprie variază proporțional cu turația propulsorului, debitul va avea o variație în același sens cu turația. Dacă motorul va funcționa la turația minimă, debitul de apă refulat de pompă poate fi insuficient și deci motorul se poate supraîncălzi. De acest aspect trebuie ținut seama la alegera coeficientului de majorare a debitului pentru calculul pompelor antrenate direct de MP.
Calculul debitului unei pompe de răcire se efectuează în funcție de:
- debitul de căldură care trebuie preluat de la obiectul răcit- diferența dintre temperatura lichidului de răcire la ieșirea și temperatura lichidului de
răcire la intrarea în obiectul care se răcește- proprietățile fizice ale lichidului de răcire.
Debitul de căldură care trebuie preluat de către fluidul de răcire se admite ca reprezentând o parte din întregul debit de căldură obținut prin arderea combustibilului.
Q=arcePeHi [ kJ/h]
în care ar este debitul relativ de căldură preluat prin lichidul de răcire.
Debitul pompei de răcire va fi:
Qv=CdQ/[ ρC ( T2-T1)] [m3/h]
în care:
- Cd=1,5.....2,2 este coeficientulde mărire al debitului pompei de răcire pentru a acoperi regimurile de suprasarcină, inclusiv reducerea debitului datorită creșterii rezistenței hidraulice a traseului sistemului de răcire
- C [ kJ/( kg. grd)] este căldura specifică a fluidului de răcire;- T2-T1 este diferența între temperatura fluidului la ieșirea și, respectiv, temperatura
fluidului la intrarea în motor.
După rezultatele experimentale, obținute în exploatarea sistemelor de răcire, debitul specific al apei desalinizate se situează între limitele 45.....60 [ l/kWh], la o presiune de refulare de 2.....3 barr și la o depresiune pe traseul de aspirație nu mai mare de 0,5.....0,6 barr.
Pentru stabilirea debitului pompei circuitului deschis – exterior trebuie calculat debitul total de căldură care va fi preluat de la toate circuitele închise de către fluidul din afara bordului. Debitul total de căldură ce va fi preluat prin circuitul deschis va fi:
- Q[kJ/h] reprezintă debitul de căldură luat, conform indicelui de la: :(Qrcil+Qaer+Qulei+Qinj)MP
– circuitele de răcire ale cilindrilor, răcitorului de aer, răcitorului de ulei și ale injectoarelor MP;
- (Qrcil+Qaer+Qulei)MA [ kJ/h] – debitul de căldură preluat de la circuitele de răcire ale MA;- Qr [ kJ/h] – debitul de căldură preluat de la reductor;- Qcomp [ kJ/h] – debitul de căldură preluat de la compresorul de aer;- Qlag [ kJ/h] – debitul de căldură preluat de la lagărele liniei de arbori.
Debitul pompei circuitului exterior va fi:
Qv=CdΣQ/[ρC(T2-T1)] [ kJ/h]
în care:
- ΣQ [kJ/h] – reprezintă debitul total de căldură preluat de apa circuitului exterior;- Cd=1,3.....1,5 – coeficient de sporire al debitului;- C [ kJ/(kg.grd.)] – caldura specifică a apei de răcire;- ρ [ kg/m3] – densitatea apei de răcire.
Debitul specific de apă din afara bordului, pentru preluarea debitului total de căldură ΣQ, după datele obținute din exploatare se află între limitele 60.....75 [ l/(kWh)], la o presiune de 2.....3 barr.
b)Schimbătoare de căldură
În sistemele de răcire se folosesc schimbătoare de căldură de tipul prin suprafață, cu țevi sau plăci. După modul cum sunt cuplate în instalație, în serie sau în paralel, acestea vor modifica rezistența hidraulică a instalației cu influențe asupra caracteristicii de debit a pompei. Cuplarea în serie a schimbătoarelor de căldură mărește rezistența hidraulică a traseului, prin urmare crește și puterea pentru acționarea pompei.
La cuplarea în paralel a schimbătoarelor, rezistența hidraulică se micșorează, iar debitul pompei sensibil crește. La calcule trebuie considerată creșterea temperaturii apei la trecerea prin fiecare schimbător:
ΔT=T2 – T1=Q/QvρC ≤ 7.....15o
În cazul montării în succesiune a mai multor răcitoare, dacă temperatura apei din afara bordului este relativ mare ( T1≈305 K) și admițând ca sunt montate în serie două răcitoare, fiecare având o creștere de temperatură ΔT=7oC atunci la ieșirea din ultimul răcitor temperatura apei va fi T2=319K (t2=46oC), ceea ce este inadmisibil.
Dacă totuși nava are o zona de navigație în care T1<285k și deci răcitoarele se pot monta în serie, atunci primul schimbător în care intră apa din afara bordului trebuie să fie cel care răcește fluidul a cărui căldură specifică este minimă. În acest sens se va aplica următoarea succesiune: răcitorul de aer, răcitorul de ulei și apoi răcitorul de apă.
Diferența dintre temperatura de la intrarea și temperatura de la ieșirea din răcitor, a lichidului care se răcește, se admite între limitele ΔT≤5.....10o, iar a apei din afara bordului ΔT≤7.....15o. Pentru a realiza un transfer de căldură corespunzător, este necesar ca temperatura apei la ieșirea din răcitor să fie mai mică decât temperatura de la ieșirea din schimbător, a lichidului care se răcește, cu 10.....12o.
c)Filtre
Pentru reținerea corpurilor solide care ar putea pătrunde în sistemul de răcire, împreună cu apa din afara bordului, se dispun filtre, care se instalează după prizele de bord și fund.
d)Prize
Pentru preluarea apei din afara bordului, se prevăd cel puțin două prize, dintre care una amplasată între linia de plutire și fund, iar a doua se dispune pe fundul navei.
e)Rezervoare
Pentru completarea cu lichid a circuitului de răcire a pistoanelor se prevede un rezervor al cărui volum se determină pe baza numărului de circulație nc=10.....20; limita inferioară se alege în cazul răcirii pistoanelor cu ulei, iar limita superioară în caul răcirii cu apă.
Volumul rezervorului de circulație va fi:
Vcir r/c≥C1C2Qv/nc [ m3 ]
în care:
- C1=1,05.....1,07 – este un coeficient prin care se ține seama de încărcarea rezervorului cu diferite reziduuri;
- C2=1,3.....1,5 – coeficient prin care se ține seama de încălzirea și spumarea lichidului de răcire.
CAPITOLUL 8.
BILANȚUL ENERGETIC ȘI ALEGEREA GRUPURILOR D.G
8.1 Scopul bilanțului energetic. Noțiuni de bază Pentru a putea determina mărimea unei centale electrice navale, se calculează pe baza felului și consumului elementelor absorbante de energie electrică existente, solicitările lor de moment.
În calculele de dimensionare ale centralei electrice s-au definit o serie de noțiuni fundamentale. Astfel:
- Putearea nominală a centralei este puterea maximă a agregatelor generatoare de energie electrică.
- Puterea nominală a elementelor consumatoare este o noțiune separată, ea trebuind să fie furnizată de centrala electrică, aceasta trebuind să acopere și pierderile mecanice.
- Valoarea de racordare e suma puterilor nominale ale instalațiilor consumatoare de energie electrică. De cele mai multe ori, deoarece la bord există un număr mare de consumatori,
nu se poate admite luarea în considerare a pirderilor introduse de acestea la solicitarea centralei.
- Factorul de încărcare sau gradul de utilizare este un coeficient ce caracterizează sarcina maximă produsă la un moment dat la o anumită putere.
- Factorul de simultaneitate constituie legătura dintre sarcina maximă ce poate fi introdusă de o grupă de consumatori și suma sarcinilor maxime individuale ale consumatorilor din grupa respectivă aflați in funcțiune.
8.2Alegerea factorului de încărcare
Acest factor arată cât anume din valoarea de racordare a puterii este efectiv folosită. Mărimea acestui factor rezultă din raționamente logice ți este determinată prin măsurători de exploatare la instalații comparabile cu cea studiată.
Un factor de încărcare unitar este practic imposibil de determinat, mai întâi datorită faptului că nu se poate pune întotdeauna în corespondență exactă puterea mașinii de antrenare cu puterea cerută de acționare. Se poate considera la antrenările corect dimensionate că factorul de încărcare este în jur de 0,9.
Există o întreagă serie de consumatori, așa cum sunt compresoarele de aer și cele frigorifice, pompele cu piston sau cele cu roți dințate, care în exploatare au nevoie de întreaga lor putere. Acestea au nevoie de un cuplu de rotație constant și deci de o putere constantă.
Sunt posibile și sarcinile parțiale însă, în bilanțul energetic, se consideră cazul cel mai favorabil.
Aparatele termoelectrice necomandate și lămpile cu incandescență consumă întreaga lor valoare de racordare. Pentru acestea poate fi ales așadar un factor de încărcare unitar.
În cazul mașinilor cu rotor, puterea de antrenare depinde de capacitatea sarcinii. Factorul de încărcare poate varia de la 0,3 până la 0,9. Mașinile unelte funcționează cu un factor de încărcare de 0,5.
Instalațiile de navigație, de telecomunicații și radio funcționează cu un factor cuprins între 0,3 și 0,4.
8.3 Factorul de simultaneitate
Fiecare aparat electric receptor este caracterizat, în primul rând, prin puterea sa activă nominală atunci când este alimentat cu tensiunea și frecvența pentru care a fost construit.
Consumul efectiv de putere din centrala electrică a unei nave reprezintă variații în timp în raport cu orele zilei (variații orare), cu zilele anului (variații sezoniere). Curbele care redau aceste variații în timp, ale puterii cerute de un consumator de tipul unei nave cargou, sunt curbele de sarcină zilnice sau curbele de sarcină anuală.
Din curbele de sarcină se constată că fiecare consumator prezintă un consum maxim de putere, numit vârf de sarcină, ce poate apărea o singură dată sau de mai multe ori în intervalul ales. Acest vârf de sarcină constituie o mărime importantă pentru dimensionarea instalației de alimentare cu energie electrică a consumatorului respectiv (nava).
Se constată că în majoritatea cazurilor, consumul maxim într-un interval de timp diferă sensibil de puterea instalată totală în aparatele receptoare de care dispune nava. Această situație se explică prin varietatea și numărul mare de aparate electrice receptoare de care dispun navele maritime, care nu ajung decât în mod excepțional să fie utilizate simultan și la puterea lor nominală.
Această situație este caracterizată de coeficientul sau factorul de simultaneitate definit ca raportul:
Ks=PP i
unde:
P – puterea electrică activă consumată la un moment dat [ kW ];
Pi – puterea electrică totală instalată în receptoarele consumatorului [kW].
8.4 Întocmirea bilanțului energetic
Pentru realizarea la borul navei a unei rețele de distribuție bine dimensionată, precum și pentru alegerea cât mai corectă a echipamnetului de comandă și protecție a agregatelor, este necesar un calcul cât mai exact al puterii și al numărului de surse de energie.
Alegerea rațională a puterii și a numărului de agregate pentru centralele electrice navale are o mare însemnătate la proiectarea și exploatarea navelor, determinând în același timp valoarea investițiilor de construcție și întreținere.
Pentru stabilirea puterii generatoarelor centralei electrice a unei nave tip cargou semiportcontainer de 18000 tdw, cunoscându-se numărul și tipul consumatorilor de la bord, precum și puterea instalată a acestora, s-a efectuat un calcul tabelar ce oferă o imagine de ansamblu, pe regimuri de funcționare și pe grupe de consumatori, a bilanțului energetic al navei.
Consumatorii au fost împărțiți în funcție de destinație și de regimul lor de funcționare, în următoarele grupe:
- Grupa I – mecanisme principale în CM - include consumatorii ce deservesc motorul principal și a căror întrerupere din funcționare are repercursiuni negative imediate asupra bunei funcționări a navei în ansamblu; din acest motiv toși acești consumatori sunt dublați;
- Grupa II – mecanisme auxiliare în CM – reunește consumatori a căror întrerupere în alimenatrea cu energie electrică nu are repercursiuni imediate în raport cu buna funcționare a navei;
- Grupa III – mecanisme de punte – cuprinde consumatorii electrici ai instalației de ancorare-acostare, cei de la cârmă și cei ce deservesc bărcile de salvare, precum și cei ai instalației de manevrare a scărilor de bord;
- Grupa IV – instalația frigorifică, de ventilație și condiționare – reunește consumatorii din cadrul instalației de ventilație forțată a CM, cei ai instalației de păstrare a alimentelor și
consumatorii utilizați la condiționarea aerului în cabinele echipajului și în alte încăperi și compartimente;
- Grupa V – utilaj gospodăresc la 380 V, 50 Hz – include toți consumatorii utilizați în bucătărie și spălătorie;
- Grupa VI – instalația de navigație electronică la 380 V, 50 Hz – include consumatorii utilizați pentru determinarea poziției navei și consumatori radio;
- Grupa VII – echipament atelier mecanic;- Grupa VIII – instalația de iluminat la 220 V, 50Hz – reunește consumatorii instalației de
iluminat interior și exterior prcum și luminile de navigație.
În cadrul grupelor s-au făcut diferențieri în ceea ce privește regimul de funcționare al fiecărui consumator și anume:
- regim de funcționare de lungă durată – receptoarele de energie electrică ce funcționează în acest regim se caracterizează prin aceea că au sarcina constantă sau puțin variabilă în timp
- regim de funcționare intermitent – agregatele ce funcționează în acest regim au o sarcină mult variabilă în timp (în bilanțul energetic acești consumatori sunt trecuți în paranteze)
În bilanțul energetic fugurează rubrici pentru:
- denumirea consumatorilor;- numărul de consumatori de același fel;- puterea nominală Pn ;- puterea absorbită Pabs;- puterea absorbită totală Pt.
Valorile factorului de putere nominal “cos φ” și cele ale randamentului nominal “h” pentru fiecare motor electric în parte s-au luat din cataloage.
În toate regimurile de funcționare ale centralei electrice navale, la fiecare grupă, s-a avut în vedere numărul de consumatori în funcțiune, factorul de încărcare și puterea absorbită de fiecare consumator în parte.
Puterea consumată Sc s-a stabilit având în vedere numărul de consumatori de aceeași categorie aflați în funcțiune și factorul de încărcare:
Sc=n ∙ Kînc ∙ Sa
unde:
Kînc=coeficientul de încărcare
Sa=puterea aparentă absorbită de un electromotor [kW]
Coeficientul de încărcare se definește conform relației de mai jos:
Kînc=PPn
≤1
După nominalizarea consumatorilor și completarea rubricilor corespunzătoare fiecărui regim de lucru al centralei electrice, pentru fiecare grupă de consumatori în parte, s-a determinat puterea aparentă absorbită totală prin însumarea puterilor absorbite de consumatorii ce funcționează în acel regim:
Sag=Σmi=1Sai
unde:
Sag=puterea aparentă absorbită de fiecare grupă pentru un regim de lucru al centralei [kVA];
Sai=puterea aparentă absorbită de consumatorul i al grupei respective, în fiecare regim de funcționare [kVA].
Prin însumarea puterilor aparente totale absorbite de consumatorii constanți și intermitenți, se obține puterea totală aparentă absorbită de centrală în fiecare regim de lucru.
8.5Metoda de calcul a bilanțului energetic
a)coeficientul de încărcare pe un consumator
K = NP
b)puterea cerută de un consumator
Pc = Pη
c)puterea cerută de consumatorii identici din cadrul unei grupe
PTS = buc. ∙ Pc
d)puterea reală cerută de la rețea de consumatorii identici din cadrul unei grupe
Pcons = PTC ∙ KPS ∙ K
e)puterea reală cerută de consumatorii unei grupe
Pgrupa = Kgrupa ∙ Σmj=1 Pcons (j)
m= număr de consumatori în grupă
f)puterea reală cerută de consumatorii tuturor grupelor pe navă
Pnavă = KSnavă ∙ ∑i=1
R
Pcons (i)
R=număr de grupe
g)puterea reală cerută pe navă +5% pierderi
Ptot = Pnavă + 0,05 ∙ Pnavă
h)puterea aparentă pe navă la cosφ=0,8
S = Ptot / 0,8
i)încărcarea generatoarelor
Ktot = S/Sgen
BILANȚ PENTRU GRUPA I DE CONSUMATORI – mecanismele M.P.
Fig. 4.2.1. Diagrama de sarcină a acţionării electrice pentru instalaţia de ancorare – acostare în
regim normal
12.3. Verificarea motorului ales la încălzire
M e=√ M 12 t1+
t II
3⋅( M 1
2+M 1⋅M Sm+M Sm2 )+M Sm
2 ⋅t III+
t I+t II+ t III+ t IV
√+ t IV
3⋅(M IVin
2 +M IVin+M IVf+M IVf2 )
t I+t II+t III+t IV
0
M e=√372 , 3792⋅844 , 795+319 ,8913
⋅(372 ,3792+372 ,379⋅722 ,457+722 , 4572)+
1773 , 32
√+722 ,4572⋅13 ,52+595 ,1143
⋅(384 ,2022+384 , 202⋅140 , 121+140 ,1212 )
1773 ,32
M e=388 ,160 [N⋅m ]<415 ,782 [N⋅m ]=M N
CAPITOLUL 13
PERIOADELE DE LUCRU S2 ALE MOTORULUI
ELECTRIC DE ACŢIONARE
Dintre toate regimurile de funcţionare a instalaţiei de ancorare, determinant este regimul de
virare a ancorei când nava se află la ancoră în radă.
Serviciul de scurtă durată notat convenţional cu indicativul S2 se caracterizează printr-o
funcţionare aperiodică a motorului cu sarcina constantă, temperatura motorului neputând atinge
valoarea staţionară, durata acţionării fiind mică (t2: 10, 30, 60 şi 90 < 3T), iar pauza este suficient
de mare (t0 > 3T), asigurându-se astfel răcirea motorului până la temperatura mediului
înconjurător.
Întreg procesul de virare a ancorei se împarte în cinci perioade:
Perioada I – Cuplarea barbotinei
Se realizează pe treapta I de turaţie joasă, sarcina motorului fiind de 25% din sarcina nominală, pentru a învinge frecările din interiorul reductorului, pentru a scoate din inerţie trenul de roţi dinţate, etc. se execută mişcări înainte – înapoi de tatonare pentru potrivirea elementelor de cuplare. Timpul de acţionare este de trei secunde cu pauze de una – două secunde. Numărul total de cuplări este de patru – cinci.
Perioada a-II – Recuperarea lanţului de pe fundul mării
Se execută pe treapta de lucru II, la o sarcină de 70% din sarcina nominală, timpul de
lucru fiind de 14 minute deoarece se consideră că pe fundul mării avem 120 –150 m de lanţ.
Pe durata recuperării lanţului se pot executa 4 … 5 cuplări. Numărul şi durata cuplărilor,
precum şi pauza dintre cuplări nu pot fi normate, acestea efectuându-se după nevoi, în funcţie de
starea mării, de direcţia după care vine lanţul la nară, etc.
Perioada a-III – Smulgerea ancorei
Se face pe treapta II, care este dimensionată astfel încât să dezvolte, conform R.N.R., 1,5
MN timp de 2 minute şi să rămână motorul calat timp de 30 secunde.
În cazul în care ancora rămâne înţepenită pe fundul mării, manevrantul vinciului trebuie
să decupleze motorul în maxim 30 secunde.
Nu se face o nouă cuplare în cazul în care ancora nu a fost scoasă din înţepenire, sau nu s-
a lăsat o lungime de lanţ suficientă ca lanţul să se slăbească. În concluzie, următoarea cuplare să
nu se facă cu motorul calat.
Se pot efectua 2 … 3 cuplări.
Perioada a-IV – Recuperarea ancorei
Se face pe treapta II de lucru, timp de 10 minute (se consideră fundarisirea la 100 m), la sarcina nominală.
Se pot efectua 1 … 2 cuplări. Durata pauzei este de la 30 secunde până la un minut.
Perioada a-V – Aşezarea ancorei la post
Se execută pe treapta I de turaţie joasă. Sarcina este de circa 70% din sarcina nominală.
Se execută până la 5 … 6 cuplări înainte – înapoi, până când ancora se aşează la post.
Timpul de lucru pe treapta I atât în perioada I cât şi în a-V este de 2 minute.
Pentru recuperarea celei de-a două ancore (dacă s-a efectuat ancorarea cu două ancore) se
face numai după răcirea completă a motorului electric de acţionare.
Treapta III de lucru se utilizează numai la filarea în gol a parâmei de manevră – legare.
Trecerea de la faza II la faza III este observată numai pe ampermetrul instalaţiei electrice
de comandă (creşterea curentului în momentul corespunzător smulgerii ancorei de pe fundul
mării).
În timpul staţionării navei la ancoră forţa perturbatoare echivalentă Fp se echilibrează prin
forţele de întindere din lanţ.
Procesul virării ancorei începe cu tragerea prin nară a lanţului de ancoră cu ajutorul
vinciului. Deoarece nava în primul moment rămâne nemişcată datorită masei sale mari, lungimea
liberă a lanţului care atârnă în apă scade şi prin urmare creşte forţa de apăsare a lanţului în nară
Fn. De asemenea creşte si componenta orizontală a forţei de întindere Fx şi apare o forţă
orizontală suplimentară sub influenţa căreia nava începe să se deplaseze spre punctul de ancorare.
Deplasarea navei produce mişcarea lungimii porţiunii libere de lanţ l2 şi prin urmare a forţei de
întindere. Deoarece sistemul navă – lanţ de ancoră – vinci de ancoră are o legătură elastică sub
forma unui lanţ greu, de regulă apare un proces oscilant.
Pentru simplificarea analizei procesului de virare a ancorei s-a considerat că nava se
reduce la un punct material cu coordonatele ce coincid cu coordonatele navei, iar toată masa
navei concentrată în punctul respectiv.
Fig.13.1 Etapele procesului de virare a ancorei
S-a notat:
ΔH – distanţa dintre navă şi suprafaţa apei;
l2 – porţiunea liberă de lanţ;
l3 – porţiunea de lanţ ce stă pe fundul apei;
x1 – drumul parcurs de navă prin tragere pe lanţ;
x2 – proiecţia porţiunii de lanţ l2 pe axa orizontală;
x3 – proiecţia porţiunii de lanţ l3 pe axa orizontală;
Fa – forţa de ţinere a ancorei;
Fr – forţa de reacţie din partea acţionării;
Fn – forţa de apăsare a lanţului de ancoră;
Fx – componenta orizontală a forţei de întindere;
Ecuaţia de echilibru a forţelor la mişcarea navei poate fi scrisă în felul următor:
Fx=F p+Δd2⋅x1
dt 2
unde: Δ - deplasamentul navei
Se observă că forţele care apar în lanţul de ancoră sunt determinate pe de o parte de
forţele exterioare perturbatoare Fp, iar pe de altă parte de forţele interioare dependente de
parametrii lanţului. Aceste forţe se determină din ecuaţia curbei lănţişorului.
Fig.13.2. Diagrama de lucru în timp şi încărcarea motorului
4-5 cuplări 1-2 cuplări
I II III IV V
2-3
cupl
ări
4-5
cupl
ări
5-6
cupl
ări
pe diverse perioade de recuperare a ancorei
CAPITOLUL 14
ALEGEREA APARATAJULUI ELECTRIC
14.1. Generalităţi
Aparatajul montat în staţia magnetică (de comandă), controler şi tabloul principal de
distribuţie (întreruptoarele automate pentru protecţia circuitelor) trebuie astfel ales încât în
condiţii normale de funcţionare (tensiune nominală, sarcină nominală, temperatura mediului
ambiant corespunzătoare) să asigure buna funcţionare a instalaţiei. Aceste aparate trebuie să
reziste la suprasolicitările de scurtă durată ce pot apare în diferite regimuri de funcţionare.
Aparatajul de protecţie la scurtcircuit trebuie să aibă capacitatea de rupere şi închidere
mai mare decât curentul probabil de scurtcircuit (curent simetric şi asimetric) ce poate apare în
locul de instalare al acestuia.
La alegerea aparatajului electric se vor avea în vedere următoarele condiţii:
a. tensiunea nominală (UN);
b. tensiunea de utilizare (US);
c. natura curentului (c.a., c.c.);
d. curentul nominal termic (pentru căile de curent);
e. frecvenţa reţelei;
f. tensiunea de comandă (pentru bobinele releelor şi contactoarelor);
g. modul de acţionare (manual sau automat).
14.2. Alegerea întreruptoarelor automate
La alegerea întreruptoarelor automate, ce se montează în tabloul principal de distribuţie,
trebuie să se aibă în vedere următoarele:
a. capacitatea de rupere (în kA);
b. capacitatea de închidere (în kA);
c. curenţii de reglaj al declanşatoarelor termice şi electromagnetice;
d. timpul de deconectare în caz de scurtcircuit;
e. durata de viaţă;
f. societatea de clasificare ce recunoaşte întreruptorul în certificat.
În funcţie de valoarea curentului nominal al consumatorului (IN) se alege tipul
întreruptorului şi apoi valoarea de reglaj a declanşatorului termic şi electromagnetic, astfel încât
să asigure protecţia termică a cablului şi la scurtcircuit.
În cazul în care capacitatea de rupere sau închidere a întreruptorului este mai mică decât
valoarea curentului de scurtcircuit simetric sau asimetric, se vor monta siguranţe cu mare
capacitate de rupere în amonte de întreruptor sau se alege un alt tip de întreruptor, care să
satisfacă şi protecţia şi capacitatea de rupere şi închidere corespunzătoare.
În cazul nostru, curentul nominal al consumatorului este de 85 [A], s-a ales un întreruptor
tip USOL 250 A cu declanşator termic reglat la 100 [A].
- tensiunea nominală UN = 500 [V];
- numărul de conectări pe oră N = 30;
- curentul termin reglat IT = 100 [A];
- curentul electromagnetic reglat IM = 10IT;
- curentul de rupere IRUP = 10 [kA];
- rezistenţa la uzură electrică, manevre = 2.000;
- rezistenţa la rupere, manevre = 3;
- timpul de rupere = 10 15 [ms];
- contacte auxiliare, numere = 1 NÎ + 1 ND.
14.3. Alegerea contactoarelor
În afară de caracteristicile tehnice prezentate în paragraful 1, de care se va ţine cont şi la
alegerea contactoarelor, se vor mai avea în vedere şi următoarele date:
a. categoria de utilizare:
- curent alternativ;
- AC1 – sarcini inductive sau slab inductive;
- AC2 – motor cu inele, pornire şi inversare sens;
- AC3 – motor cu rotor în colivie, oprire motor lansat;
- AC4 – motor cu rotor în colivie, pornire şi inversare sens;
- AC5 – pentru circuite cu electromagneţi;
b. curentul de închidere [A];
c. curentul de deschidere [A];
d. număr de manevre;
e. frecvenţa de conectare.
Pentru obţinerea unei durate de viaţă corespunzătoare în exploatare se recomandă să se
ţină cont de toate recomandările de mai sus atunci când se aleg contactoarele.
Puterile nominala indicate în cataloagele de produs sunt valabile numai pentru motoarele
al căror curent de pornire nu depăşeşte 6IN pentru regimurile AC3 şi AC4 sau 2,5IN pentru
regimul AC2.
Funcţionarea în regim AC3 – AC4
În cazul în care raportul dintre curentul de pornire şi curentul nominal este mai mare sau
egal cu 6, se introduce corecţia necesară alegerii contactorului:
K1=6
N 1 ,
în care: K1 – factor de corecţie;
N1 – raportul dintre IP şi IN.
Dacă:
I P
I N
<6 se consideră Ic = IN
Dacă:
I P
I N
>6 atunci se corectează cu K1
I C=I N
K 1 .
Deoarece pentru toate cele trei trepte de viteză
I P
I N
<6 se aleg contactoare având Ic = IN.
Ţinând cont de toţi factorii arătaţi mai sus, în cadrul staţiei magnetice am ales contactoare
de forţă tip LS 60 / L 84 cu numărul de cod 391698-19 pentru contactoarele c21, c22, c23, c24,
c31 şi c32.
14.4. Alegerea siguranţelor fuzibile
Pentru protecţia la scurtcircuit a circuitelor în componenţa schemelor electrice de comandă şi acţionare se folosesc următoarele tipuri de siguranţe:
- siguranţe rapide;
- siguranţe ultrarapide;
- siguranţe lent rapide.
Indiferent de tipul siguranţelor, la alegerea lor se vor avea în vedere următoarele
caracteristici tehnice:
- tensiunea normala (UN) [V];
- curentul nominal (IN) [A];
- frecvenţa reţelei [Hz];
- caracteristica timp curent;
- capacitatea de rupere.
Siguranţele rapide se utilizează de obicei în circuitele rezerviste sau slab inductive, în
circuite de iluminat.
Siguranţele ultrarapide se utilizează pentru protecţia circuitelor cu semiconductoare.
Siguranţele lent rapide se utilizează pentru protecţia electromotoarelor.
Determinarea curentului nominal al fuzibilului pentru protecţia electromotorului se face în
modul următor:
IN(FUZIBIL) =
I P
KP ,
în care:KP – coeficient în funcţie de tipul pornirii cu următoarele valori:
- KP = 2,5 – pornire directă;
- KP = 2 – pornire stea-triunghi;
- KP =1,5 – pornire prin reostat.
IP – curentul de pornire al motorului.
14.5. Alegerea releelor termice
Releele termice sunt destinate să asigure protecţia instalaţiilor electrice la suprasarcină.
Releele termice se găsesc în gama 0,4 630 [A] cu posibilitate de reglaj de (0,7 1)IN.
Curenţii nominali ai releelor sunt de 32; 63; 400 şi 630 [A].
La alegerea releelor termice se vor avea în vedere următoarele caracteristici termice:
- curentul nominal al aparatului [A];
- domeniul de reglaj;
- tensiunea nominală [V];
- temperatura mediului ambiant;
- condiţiile de funcţionare ale electromotorului protejat.
Având în vedere caracteristicile enumerate anterior am ales releele prezentate în capitolul
“Reglajul releelor termice şi de timp”.
14.6. Alegerea aparatelor de măsură
La alegerea aparatelor de măsură trebuiesc avute în vedere următoarele caracteristici
tehnice:
- tensiunea nominală [V];
- clasa de precizie;
- felul curentului (c.c.; c.a.);
- deschiderea scalei gradate şi domeniul de măsurare;
- modul de conectare (direct, prin transformator, prin şunt, etc.);
- poziţia de funcţionare.
14.7. Alegerea contactoarelor de comandă şi a releelor
Principalele caracteristici tehnice ce trebuie urmărite la alegerea unui contactor sau releu sunt:
- curentul nominal de contact [A];
- tensiunea nominală [V];
- tensiunea de comandă [V];
- numărul de contacte auxiliare (normal închise şi normal deschise);
- timpul de acţionare sau revenire;
- poziţia de funcţionare.
Tipul, codul şi furnizorul pentru contactoare de comandă şi relee folosite sunt indicate în
specificaţia de echipament.
14.8. Reglajul releelor termice şi de timp
Relee termiceReglajul releelor termice s-a făcut ţinând cont de temperatura mediului ambiant de 40
[0C]. Pentru alte valori ale temperaturii mediului ambiant, reglajul se corectează conform
instrucţiunilor de exploatare ale releelor.
Caracteristicile motorului electric protejat sunt:
UN [V] 3x380
PN [kW] 16 32 32
IN [A] 54 85 58
IP / IN [A] 2,51 1,7 2,3
Cos 0,6 0,65 0,92
Reglajul releului termic b100
Simbol Tip IS [A] Valoarea de reglaj [A]
E20 b100 60 120 85
Reglajul releului e20 s-a făcut pentru un transformator de curent f20 de tip TAS 70 de 250/5 [A].
Protecţia la scurtcircuit înaintea releelor se poate face cu siguranţe fuzibile.
Releele de timpTabel cu reglajul releelor de timp:
Simbol Valoarea temporizărilor
Acţionare [sec.] Revenire [sec.]
d16 0,5 -
d17 0,7 -
d18 3,0 -
d22 - 0,6
d24 2,0 -
d28 - 0,3
d30 0,5 -
Contactor tip LS 60 / L 84
Contactor tip LS 8 / L 14
Contactor LS 60 / L 84 – Părţi componente:1 – Set contacte principale constând în : - 6 contacte fixe, 6 camere de stingere;
- 3 contacte mobile, 3 arcuri lamelare;
7 – Bobină: 115 V, 60 Hz;
220 V, 50 Hz;
380/440 V – 50/60 Hz;
220 V c.c.
9 – Armătură cu contacte mobile;
10 – Plăci de prindere pentru contactele fixe;
12 – Camerele de stingere incluse în capac;
13 – Contactoare: 115 V, 60 Hz;
220 V, 50 Hz;
380/440 V – 50/60 Hz;
220 V c.c.
15 – Contacte auxiliare HS 2 K: 1 normal închis (NÎ), 1 normal deschis (ND).
Contactor LS 8 / L 14 – Părţi componente:1 – Set de contacte principale, constând în: - 6 contacte fixe;
- 6 camere de stingere;
- 3 contacte mobile;
4 – Set de contacte auxiliare, constând în: - 4 contacte fixe, normal deschise;
- 4 contacte fixe, normal închise;
- 4 contacte mobile;
11 – Bobină: 24 V, 50/60 Hz;
115 V, 50 Hz;
115 V, 60 Hz;
220 V, 50 Hz;
220 V, 60 Hz
380/440 V – 50/60 Hz;
24 V c.c.;
110 V c.c.;
220 V c.c.
19 – Contactoare: LS 8 / L 14.12 (14.21) 24 V c.c.;
LS 8 / L 14.12 115 V, 50 Hz;
LS 8 / L 14.12 (14.21) 115 V, 60 Hz;
LS 8 / L 14.12 (14.21) 220 V, 50 Hz;
LS 8 / L 14.12 (14.21) 220 V, 60 Hz;
LS 8 / L 14.12 (14.21) 380/440 V, 50/60 Hz;
LS 8 / L 14.21 24 V, 50/60 Hz;
LS 8 / L 14.21 110 V, c.c.;
LS 8 / L 14.21 220 V, c.c.
CAPITOLUL 15
ALIMENTAREA INSTALAŢIEI ŞI ALEGEREACABLURILOR DE ALIMENTARE ŞI COMANDĂ
Instalaţia de ancorare – acostare este alimentată de la centrala electrică a navei cu tensiunea nominală de 3x380 V şi la frecvenţa de 50 Hz.
Această instalaţie fiind considerată ca fiind esenţială, asigurând siguranţa navei, se
alimentează direct de pe barele tabloului principal de distribuţie, conform paragrafului 4.3. din
R.N.R. partea a-XI.
Transportul de energie electrică de la tabloul principal de distribuţie la staţia magnetică a
instalaţiei se face prin cabluri electrice navale.
Condiţiile de alegere şi pozare a cablurilor sunt date în paragraful 16.8 din R.N.R. partea
a-XI.
La paragraful 16.8.1.1. se arată că la nave trebuie să se utilizeze cabluri rezistente la foc şi
care nu propagă flăcările. Aceste cabluri trebuie aşezate în conducte din cupru liţat.
La alegerea cablurilor de alimentare se ţine cont de încărcarea maximă admisă pe mm2.
În capitolul 16.8.2. - “Alegerea cablurilor şi conductorilor în funcţie de sarcină”, secţiunea
cablurilor în funcţie de încărcare şi modul de pozare este stabilită în tabelul 16.8.2.1.
Mai jos am redat câteva cazuri.
Tabelul 1. Încărcarea admisibilă de lungă durată a cablurilor şi conductoarelor pentru
temperatura mediului ambiant de 450 C.
Secţiunea
nominală a
conduct.
[mm2]
Încărcarea de lungă durată a cablurilor şi conductoarelor (A) pentru
temperatura minimă a izolaţiei [0 C]
Policlorură
de vinil [+600
C]
Policlorură
de vinil [+750
C]
Cauciuc
butilic
[+800 C]
Cauciuc
etilenopropilenic
Polietilenă
reticulară
Cauciuc
siliconic
sau izolaţie
minerală
1 2 3 4 5 6
1,0 8 13 15 16 20
1,5 12 17 19 20 24
2,5 17 24 26 28 32
4,0 22 32 35 38 42
6,0 29 41 45 48 55
10,0 40 57 63 67 75
16,0 54 78 84 90 100
25,0 71 100 110 120 135
35,0 87 125 140 145 165
50,0 105 150 165 180 200
70,0 135 190 215 225 255
95,0 165 230 260 275 310
120,0 190 270 300 320 360
Încărcările indicate anterior sunt valabile în condiţiile următoare:
- maxim 6 cabluri în mănunchi;
- montarea cablurilor în două rânduri.
Sarcinile din tabel se corectează cu coeficienţii de corecţie:
- 0,86 pentru cabluri cu doi conductori;
- 0,7 pentru cabluri cu trei – patru conductori.
Tabelul 2. Coeficienţii de corecţie pentru funcţionarea intermitentă sau de scurtă durată.
Secţiunea nominală a
conductorului
[mm2]
Regimul intermitent
Scurtă durată
Ri 40%
Funcţionare de scurtă durată
30 minute 60 minute
1 2 3 4
10 1,36 / 1,26 1,08 / 1,06 1,06 / 1,06
16 1,40 / 1,26 1,09 / 1,06 1,06 / 1,06
25 1,42 / 1,30 1,12 / 1,07 1,06 / 1,06
35 1,44 / 1,33 1,14 / 1,07 1,07 / 1,06
50 1,46 / 1,37 1,17 / 1,08 1,08 / 1,06
70 1,47 / 1,40 1,21 / 1,09 1,09 / 1,06
95 1,49 / 1,42 1,25 / 1,12 1,11 / 1,07
120 1,50 / 1,44 1,28 / 1,14 1,12 / 1,07
Stânga – cablu cu înveliş metalic;
Dreapta – cablu fără înveliş metalic.
La alegerea cablurilor se mai are în vedere şi căderea de tensiune, la capitolul 16.8.3. din
R.N.R. partea a-XI. La acest capitol se precizează că, căderea de tensiune între barele tabloului
principal de distribuţie şi orice parte a instalaţiei nu trebuie să depăşească, în condiţii normale de
funcţionare 6% din UN.
Deci la alegerea cablurilor se ţine cont de:
- clasa de izolaţia a cablurilor,
- încărcarea maximă admisă;
- căderea de tensiune pe cablu.
Căderea de tensiune se determină cu relaţia:
ΔU [% ]=(√3⋅ρ⋅I⋅l⋅cos ϕS⋅U
)⋅100
în care:- ρ = rezistivitatea conductorului [mm2 / m];
- I = curentul nominal al consumatorului [A];
- l = lungimea cablului de alimentare [m];
- S = secţiunea cablului de alimentare [mm2];
- U = tensiunea nominală a reţelei [V].
Lungimea cablului din tabloul principal de distribuţie până la staţia magnetică este de 67
[m].
La navă se pot folosi cabluri cu clase de izolaţia de 75 [0C] sau de 85 [0C], toate montate
în mănunchi de maxim 6.
Ţinând cont de toţi factorii care contribuie la stabilirea secţiunilor cablurilor în cadrul
proiectului am ales următoarele cabluri:
- cablu de alimentare de la tabloul principal de distribuţie la staţie:
(1) – CNC 85 0C – 3 x 50 [mm2]
- cablul de la staţie la electromotor
- prima treaptă
(2) – CNC 85 0C – 3 x 25 [mm2]
- treapta II
(3) – CNC 85 0C – 3 x 50 [mm2]
- treapta III
(4) – CNC 85 0C – 3 x 25 [mm2]
- cablul de alimentarea frână şi sesizor temperatură
(5) – CNC 85 0C – 4 x 4,0 [mm2]
- cablul de comandă de la staţia magnetică
la controlerul de comandă
(6) – CNC 85 0C – 13 x 4,0 [mm2]
- cablul de alimentare ampermetru
(7) – CNC 85 0C – 2 x 1,5 [mm2]
- cablul de alimentare încălzire staţie
(8) – CNC 85 0C – 2 x 1,5 [mm2]
- cablul de alimentare încălzire controler
(9) – CNC 85 0C – 2 x 1 [mm2]
- cablul de alimentare încălzire motor electric
(10) – CNC 85 0C – 2 x 1 [mm2]
CAPITOLUL 16
SPECIFICAŢIE ECHIPAMENT STAŢIE MAGNETICĂ
16.1. Specificaţie echipament electric staţie de comandă
Nr.
Crt.
Simbol Denumi-re Caracteristici tehnice Tip / Cod Furnizor Buc.
1 c21, c22,
c23, c24,
c31, c32
Contac-tor
tripolar
UN = 380/440 V, c.a.
IN = 160 A,
Manevre pe oră – 15
LS 60 / L 84
COD 391698-19
AEG
Telefunken
6
2 c16, c17 Contac-tor
tripolar
UN = 380/440 V, c.a.
IN = 12 A, Manevre
pe oră – 650
LS 8 / L 14.12
COD 356543-19
AEG
Telefunken
2
3 d10, d31, Contac-tor UN = 380/440 V, c.a. LS 02.62 AEG 3
d32 de
comandă
4 N.Î. + 4 N.D.
COD 607630-19 Telefunken
4 d16, d17,
d18, d24,
d30
Releu de
timp
UN = 380/440 V,
50Hz; 0, 1 … 30 s
2 N.D. + 2 N.Î.
Temporizare la
acţionare
CA2 – DN 131
LA2 – D22
COD 811810-19
811828-19
AEG
Telefunken
5
5 d22, d28 Releu de
timp
UN = 380/440 V,
50Hz; 0, 1 … 30 s
2 N.D. + 2 N.Î.
Temporizare la
revenire
CA2 – DN 131
LA3 – D22
COD 811810-19
811836-19
AEG
Telefunken
2
6 e20 Releu
temic
UN = 500 V
IN = 60-120 A
IR = 85 A
b100
COD 178301-15
AEG
Telefunken
1
7 f7, f20 Transfor.
de curent
250/5 A, UN = 500 V
PN = 7,5 VA
TAS 70
COD 872747-27
AEG
Telefunken
2
8 m16 Transfor.
Monofa-
zat
UN = 380/440 V,
50/60 Hz
330 V / 60 V
PN =1680 VA /90VA
E13N
COD 645523-19
AEG
Telefunken
1
9 e18, e24 Releu
maximal
IN = 2 – 5 A RS1 AEG 2
de curent I4R4 = 2,8 A COD 581397-19 Telefunken
10 e28 Releu
minimal
de curent
IN = 1,4 – 3,4 A
IR = 2,65 A
RS10
COD 581389-19
AEG
Telefunken
1
11 e6 Siguran-ţă
fuzibilă
Soclu
Capac
Patran
UN = 500 V
IN = 2 – 2,5 A
Sc = 2,5 – 25 mm2
Filet E27
COD 180356-16
COD 180794-16
COD 180539-16
COD 180794-16
AEG
Telefunken
3
12 U1 Dispozi-
tiv de
protecţie a
motoru-lui
UN = 380/440 V,
50/60 Hz
TMA 3
COD 670380-15
AEG
Telefunken
1
13 U16 Dispozi-
tiv de
alimenta-
re frână
UN = 60 V, c.c. B 500/450-8 RCV
COD 645515
AEG
Telefunken
1
14 r68 Rezisten-
ţă de
încălzire
UN = 220 V
PN = 90 W
Elmoter
mCOD 837385-29
AEG
Telefunken
1
15 h68 Lampă
pilot pt.
încălzire
UN = 210/230 V COD
167098-10
AEG
Telefunken
1
16 L1 Şir de
cleme
__ COD
652081-17
AEG
Telefunken
1
16.2. Specificaţie echipament electric pentru controler
Nr.
Crt.
Simbol Denumire Caracteristici
tehnice
Tip / Cod Furnizor Buc.
1 b9 Buton tip
ciupercă
Cu tastă roşie
2 N.D. + 2 N.Î
N15
COD 448456-23
AEG
Telefunken
1
2 b1 Contactor
de comandă
10 Came
Revenire în “zero”
Ge-USSA 22/32
S.M. N811
AEG
Telefunken
1
3 g7 Ampermetr
ferodinamic
0 … 200 A F 72 AEG
Telefunken
1
4 m7 Tranform.
monofazat
380 V / 6 V COD 201152-19 AEG
Telefunken
1
5 h7 Bec cadran
amperme-
tru
UN = 12 V
PN = 4 W
BA 15 d
COD 584508-10
AEG
Telefunken
1
6 r69 Rezistenţă
de încălzire
UN = 220 V
PN = 90 W
Elmoterm
COD 837385-29
AEG
Telefunken
1
16.3. Specificaţie ansambluri
Nr. Crt. Tip Denumire Furnizor
1 ESG 11b Staţie comandă AEG
TELEFUNKEN
2 Ge – USSA 22/32 Controler comandă AEG
TELEFUNKEN
CAPITOLUL 17PROIECTAREA SCHEMEI ELECTRICE DESFĂŞURATE A SISTEMULUI DE
17.1. Generalităţi Schemele electrice de acţionare a mecanismelor de ancorare – acostare pot fi clasificate astfel:
a) Scheme electrice de acţionare cu controler;
b) Scheme electrice de acţionare cu contactoare şi relee;
c) Scheme electrice de acţionare cu grup generator – motor;
d) Scheme electrice de acţionare care utilizează convertoare statice de putere;
a) Scheme electrice de acţionare cu controlerSe utilizează de regulă, pentru puteri mici, până la 20 KW şi prezintă avantajul că sunt
simple, precise, au gabarite şi greutăţi reduse. Se folosesc în situaţiile în care frecvenţa pornirii instalaţiilor este mică, ceea ce este caracteristic pentru funcţionarea instalaţiei de ancorare –
acostare. Pornirea şi reglarea vitezei necesită atenţie şi pregătire corespunzătoare din partea operatorului. Aceste scheme nu pot asigura regimul de limitare automată a momentului pe timpul creşterii sarcinii în perioada de smulgere a ancorei, pentru această limitare cerându-se intervenţia operatorului.
b) Scheme electrice de acţionare cu contactoare şi releeAceste scheme se utilizează pentru puteri nominale ale motoarelor electrice cuprinse în
gama 20 80 KW şi sunt cel mai des întâlnite pe navele aflate în exploatare. Scheme electrice de acţionare cu contactoare şi relee asigură indiferent de operator pornirea motorului electric, modificarea automată a turaţiei în funcţie de sarcina la arbore şi inversarea rapidă fără a suprasolicita motorul electric. Comanda acţionării electrice se realizează cu controler de comandă de dimensiuni reduse, având în vedere că în circuitele de forţă comutările necesare sunt realizate prin contactele contactoarelor, rolul controlerului fiind de a comuta închiderea sau deschiderea circuitelor e alimentare a bobinelor contactoarelor.
c) Scheme electrice de acţionare cu grup generator – motorAcţionarea acestor scheme comparativ cu acţionările rin contactoare şi relee sunt
caracterizate printr-o creştere substanţială a masei S.A.E. cu aproximativ 40 % motiv pentru care se foloseşte atunci când puterea motorului electric depăşeşte 80 KW, iar pentru o astfel de putere utilizarea pornitoarelor magnetice (tablourilor electrice utilizate pentru comanda motoarelor electrice) este nesigură.
În practică se constată că acolo unde apar necesare două posturi de comandă S.A.E. sau necesitatea comenzii de la distanţă a vinciului, se folosesc pornitoare magnetice indiferent de puterea motorului electric (chiar sub 20 KW).
d) Scheme electrice de acţionare care utilizează convertoare statice de putere;Aceste scheme sunt utilizate pentru comanda acţionării electrice a instalaţiei de ancorare –
acostare de la navele maritime destul de rar. Totuşi trebuie să amintim o serie de avantaje ale acestor scheme, care le fac de perspectivă: o gamă largă de reglaje a turaţiei, limitarea automată a cuplului motorului, putere de comandă mică ce permite utilizarea comenzii de la distanţă, o comutaţie fără scântei a circuitelor care înlătură posibilitatea de incendiu şi explozii.
Schema de comandă o găsim în planşa 1. Pentru acţionarea acestei instalaţii de ancorare – acostare ce este antrenată de un motor asincron cu rotorul în scurtcircuit, cu trei trepte de viteză şi a cărui putere este mai mare de 20 KW s-a utilizat o schemă de comandă cu contactoare şi relee. Comanda respectiv manevrele se execută cu ajutorul controlerului de comandă.
La întocmirea scheme de comandă şi protecţie s-a avut în vedere faptul că uzura şi durata de viaţă a contactoarelor să nu fie afectate de viteza cu care se manevrează maneta controlerului de comandă. În acest scop cu ajutorul releelor de timp se asigură o trecere secvenţială din treaptă în treaptă.
Elementele componente ale schemei:m1 – motor de acţionare asincron cu rotorul în scurtcircuit;b1 – controler de comandă 7 poziţii;b9 – întrerupător de avarie;c16 – contactor frână;c17 – contactor economizare frână;
c21 – contactor treapta 1 (I) viteză;c22 – contactor treapta 2 (II) viteză;c23 – contactor treapta 3 (III) viteză;c31 – contactor “dreapta”;c32 – contactor “stânga”d10 – contactor de zero (de linie);d16 – releu de timp pentru economizare frână;d17 – releu de timp pentru comandă frână;d18 – releu de timp pentru cuplul maxim;d22 – releu de timp;d24 – releu de timp pentru deconectare la suprasarcină;d28 – releu de timp pentru deconectare la curent mic;d30 – releu de timp pentru protecţie la inversare sens rotaţie;d31 – contactor auxiliar pentru c31;d32 – contactor auxiliar pentru c32:e6 – siguranţe fuzibile;e16 – siguranţă fuzibilă frână;e18 – releu maximal de curent pentru cuplul maxim;e20 – releu termic de suprasarcină;e24 – releu maximal de curent pentru treapta 3;e28 – releu minimal de curent pentru treapta 2;f1 – senzori de temperatură;f7 – transformator de curent pentru ampermetru;f20 – transformator de curent pentru e24 şi e28;g7 – ampermetru;h7 – bec cadran ampermetru;h68 – lampă pilot pentru încălzire;m16 – transformator frână;m7 – transformator pentru h7;r67 – rezistenţă încălzire motor electric;r68 – rezistenţă încălzire staţie de comandă;r69 – rezistenţă încălzire controler de comandă;r70 – rezistenţă control sarcină;s16 – frână electromagnetică;u1 – dispozitiv de protecţie a motorului;u16 – grup redresor;L1 – şir de cleme.
17.2. Funcţionarea schemei
Funcţionarea schemei de face conform diagramei de funcţionare
Denumire Contacte principale
Poziţiile manetei controlerului
FILA (Coborâre) VIRA ( Ridicare)
III II I 0 1 2 3
Controler comandă
1-01
b12-02
3-03
4-04
5-05
Întrerupător de avare
1-4
b95-6
Staţia de comandă a instalaţiei
Contactor frână c16
Contactor economizare frână c17
Contactor treapta1 (V) Δ c21
Contactor treapta2 YY c22
Contactor treapta2 YY c23
Contactor treapta3 Δ c24
Contactor ridicare (vira) c31
Contactor coborâre (fila) c32
Contactor de zero d10
Releu de timp economizare frână d16
Releu de timp pentru comandă frână d17
Releu de timp pentru cuplu maxim d18
Releu de timp pt. deconectare la suprasarcină
d24
Releu de timp pt. deconectare la curent mic
d28
Releu timp pt. protecţie inversare sens rotaţie
d30
Releu de curent pentru cuplu maxim e18
Releu termic de suprasarcină e20
Releu de curent pentru treapta 3 e24
Releu de curent pentru treapta 2 e28
Situaţia contactelor
Simboluri
Închis
Funcţ.
Trepte conectate
Mot.
el.
oprit
Trepte conectate
Relee acţionate
Simboluri
Închiderea contactelor depinde de
Temporizare respectiv suprasarcină
Frână eliberată
Frână cuplată
Frână eliberată
Acest tabel prezintă funcţionarea elementelor de comutaţie în diferite condiţii de comutare deschis / închis.
Rezultatul funcţionării este prezentat în partea inferioară a tabelului.
Întreaga instalaţie se va verifica după acest tabel în cazul unor eventuale defecţiuni.
1. Controlerul pe poziţia “0”Se cuplează alimentarea de la T.P.D. şi se închid contactele (1 – 4) şi (5 - 6) ale
întrerupătorului de avarie b9, care realizează alimentarea schemei de comandă. La cuplarea alimentării de la T.P.D., prin siguranţele fuzibile e6 se alimentează dispozitivul de protecţie al motorului care-şi închide contactul normal deschis u1 (11 – 14).
Conform diagramei de funcţionare în poziţia de “0” a manetei controlerului (poziţia centrală a manetei) contactul controlerului de comandă b1 (1 – 01) este închis.
Pe circuitul: b9 (5 – 6), b1 (1 – 01), e20 (95 – 96), d18 (83 – 84) şi u1 (11 – 14) se alimentează bobina contactorului de zero d10 care-şi modifică starea contactului. Prin închiderea contactelor d10 (43 – 44) şi d10 (53 – 54) este alimentat becul h7 din cadranul ampermetrului g7 prin intermediul transformatorului m7. Deasemenea tot prin aceste contacte este alimentat transformatorul pentru frână m16. Prin închiderea contactului d10 (61 – 62) se întrerupe alimentarea rezistenţei de încălzire r67 a motorului electric. Prin închiderea contactului d10 (33 – 34) se realizează automenţinerea peste controler iar prin contactele d10 (13 – 14) şi d10 (23 – 24) se transmit tensiuni de comandă celorlalte elemente ale schemei.
Pe circuitul: d10 (23 – 24), c22 (31 – 32), c24 (31 – 32) şi d28 (65 – 66) primeşte tensiune bobina contactorului de treaptă c21 care-şi modifică starea contactelor precum şi bobinele releelor de timp cu temporizare la acţionare d17 şi d30.
2. Controlerul pe poziţia 1 (vira). Treapta de viteză redusăAceastă treaptă de viteză este destinată ridicării ancorei la post, respectiv întinderii
parâmei de rezervă.Conform diagramei de funcţionare pe poziţia 1 contactul controlerului de comandă b1 (1
–01) se deschide, dar bobina contactorului d10 rămâne alimentată prin contactul de
automenţinere d10 (33 - 34). Deoarece maneta controlerului este pe poziţia 1 se închide contactul b1 (2 – 02) iar prin contactele normal închise d32 (61 – 62) şi c32 31 – 31) se alimentează bobina contactorului auxiliar d31, care-şi modifică starea contactelor. Contactul normal deschis d31 ( 13 – 14) se închide, iar contatul normal închis d31 (41 – 42) se deschide asigurând interblocarea dacă din greşeală se trece maneta controlerului e poziţia I (fila). Prin închiderea contactului d31 (23 – 24) şi prin contactul normal închis c32 (41 – 42) se alimentează bobina contactorului de “dreapta” c31, care îşi modifică starea contactelor. Contactele normal închise c31 (41 – 42) şi c31 (31 – 32) s-au deschis asigurând interblocarea în cazul trecerii manetei controlerului pe poziţia I (fila).
Pe circuitul: d31 (33 – 34), c31 (53 – 54) şi c21 (23 – 24) se alimentează bobina releului de timp pentru economizare frână d16, dar şi bobina contactorului de frână c16 prin contactele normal închise d16 (55 – 56) şi c17 (41 – 42).
Prin închiderea contactelor c16 (1 –2), c16 (3 – 4) şi c16 (5 – 6) se alimentează bobina frânei electromagnetice care atrăgându-şi armătura mobilă deblochează rotorul motorului electric.
După expirarea temporizării impuse de releul de timp d16 cu temporizare la acţionare contactul temporiza la acţionare d16 (55 – 56) se deschide, iar contactul la acţionare d16 (57 – 58) se închide. Astfel, contactorul de frână c16 îşi pierde alimentarea prin deschiderea contactului d16 (55 – 56) iar prin închiderea contactului d16 (57 – 58) se alimentează bobina contractorului de economizare frână c17.
Prin închiderea contactelor c17 (1 – 2), c17 (3 – 4) şi c17 (5 – 6) sunt introduse în circuitul frânei rezistenţele r15.
Aceste rezistenţe se numesc rezistenţe de economizare, deoarece în prima fază când întrefierul dintre armătura mobilă şi carcasa magnetică este maxim, este nevoie de un curent mai mare prin bobina frânei, rezistenţele r15 fiind scoase din circuitul frânei pentru ca în momentul următor acestea să fie introduse în circuit pentru a limita curentul prin bobina frânei atât cât este necesar pentru a menţine armătura mobilă atrasă. Cu frâna decuplată şi contactele principale ale contactoarelor c31 şi c21 închise motorul va porni lent pe treapta de viteză redusă.
3. Controlerul pe poziţia 2 (vira). Treapta de viteză medieTreapta de viteză medie este principale treaptă de lucru, ea asigurând virarea şi smulgerea
ancorei, respectiv tragerea sub sarcină a parâmei de manevră.Motorul electric suportă maxim 30 secunde calarea (funcţionarea în regim de scurtcircuit
– staţionare sub curent).Funcţionarea motorului electric pe această treaptă se obţine prin deplasarea manetei
controlerului pe poziţia 2, realizând astfel închiderea contactului b1 (4 – 04). Contactul controlerului b1 (2 – 02) se menţine închis, contactoarele d31 şi c31 rămânând alimentate şi asigurând în continuare alimentarea frânei.
Pe circuitul: d31 (43 – 44), c17 (13 – 14), b1 (4 – 04), c24 (41 – 42), d28 (41 – 42) şi c22 (13 – 14) se alimentează pe rând bobinele contactoarelor de treaptă c22 şi c23 modificând starea contactelor.
Prin deschiderea contactelor normal închise c22 (31 – 32) şi c23 (31 – 32) îşi pierde alimentarea contactorul de treaptă c21.
Prin închiderea contactelor principale ale contactoarelor de treaptă c22 şi c23 motorul funcţionează pe treapta de viteză medie (conexiunea YY).
4. Controlerul pe poziţia 3 (vira). Treapta de viteză mărităTreapta de viteză mărită este destinată numai recuperării parâmei slăbite.Manevrând maneta controlerului pe poziţia 3 se închide contactul b1 (5 – 05). Şi pe
această treaptă de viteză bobina frânei este alimentată prin menţinerea închisă a contactului b1 (2 – 02).
Trecerea de la treapta de viteză medie la treapta de viteză mărită se face cu salt de curent, sesizat de releul maximal de curent e24, care îşi închide contactul e24 (6 – 7) şi îl redeschide după trecerea regimului tranzitoriu.
Dacă acest regim tranzitoriu durează mai mult decât valoarea reglată la releul de timp d24 (sarcina este necorespunzătoare treptei 3), prin deschiderea contactului temporizat la acţionarea d24 (55 – 56) vinciul trece de la treapta 3 la treapta 2 de funcţionare. Funcţionarea pe treapta 3 este posibilă numai după ce maneta controlerului a fost comutată înapoi pe treapta 2 şi apoi iar în treapta 3, iar sarcina este corespunzătoare acestei trepte.
Dacă regimul tranzitoriu este mai mic decât valoarea reglată la releul d24 (sarcina corespunzătoare treptei) curentul pe această treaptă se stabilizează la valoarea nominală, iar pe circuitul c21 (31 – 32), d24 (55 – 56) şi e28 (6 – 7) se alimentează releul de timp d28 temporizat la revenire.
Prin deschiderea contactului netemporizat d28 (421 – 42) îşi pierd alimentarea contactoarele de treaptă c22 şi c23. Astfel prin închiderea contactelor c22 (41 – 42) şi c23 (41 – 42) se alimentează bobina contactorului de treapta c24. Acesta îşi închide contactul c24 (13 – 14) iar prin deschiderea contactelor c24 (31 – 32) şi c24 (41 – 42) determină întreruperea circuitelor de alimentare a contactoarelor de sens c21 respectiv c22 şi c23.
Motorul electric va funcţiona pe treapta 3 prin închiderea contactelor principale ale contactorului c24.
5. Trecerea controlerului de pe poziţia a treia pe poziţia zero
Aducând controlerul de pe poziţia a treia pe poziţia a doua, b1 (5 – 05) se deschide, este scoasă alimentarea lui c24 şi a releului de timp d28, înfăşurarea cu 4 poli fiind scoasă. Contactul normal închis al lui c24 (41 – 42) care acum este nealimentat, alimentează contactorii c22, c23 cuplând înfăşurarea cu 8 poli. Aducând controlerul de pe poziţia 2 pe poziţia 1 se deschide b1 (4 – 04), c22 şi c23 rămân nealimentaţi şi este alimentat c21, făcându-se trecerea de pe treapta a doua pe treapta 1.
Trecând controlerul de pe poziţia 1 pe poziţia 0, contactul se deschide şi astfel este decuplată şi înfăşurarea cu 16 poli. Simultan se deschid contactele d31 (33 – 34) şi c31 (53 – 54) fiind cuplată frâna electromagnetică şi astfel instalaţia este pregătită pentru o nouă operaţiune.
6. ReversareaAceastă manevră constă în deplasarea bruscă a manetei controlerului din poziţia 2 sau 3
“vira” în poziţia II sau III “fila”.În timpul acestei manevre se întrerupe alimentarea treptei care funcţionează şi se
alimentează treapta I, care asigură o frânare suprasincronă în vederea reducerii energiei cinetice înmagazinată în agregat, protejând în acest mod frâna electromagnetică. Această frânare durează cât timp este reglat releul d30 care prin contactul d30 (55 – 56) asigură alimentarea contactorului
de sens c31. După trecerea acestui timp se întrerupe alimentarea contactorului de sens c31, deci şi alimentarea frânei prin deschiderea contactului c31 (23 – 24) şi vinciul se opreşte complet.
La alimentarea contactorului d32 şi contactorului de sens c32, contactul b1 (3 – 03) fiind închis frâna se alimentează din nou iar motorul electric porneşte pe treapta I (fila) şi în funcţie de poziţia manetei controlerului acesta va funcţiona în treapta II sau va trece în treapta III.
7. RepausDupă terminarea manevrei trebuie apăsat butonul de avarie şi asigurând astfel scoaterea
alimentării din staţie, deci blocarea acţionării şi se face circuitul de încălzire a staţiei.
17.3. Protecţiile asigurate de schema de comandăUrmătorul echipament de protecţie este inclus în staţia de comandă:
a) Blocare pe poziţie zero / Deconectare de urgenţă - d10
b) Protecţia motorului la suprasarcină – e20
c) Controlul cuplului pe treapta 2 – e28
d) Controlul cuplului pe treapta 3 – e24
e) Controlul frânei – d17
f) Protecţia la inversarea sensului de rotaţie – d30
g) Deconectare la suprasarcină – d24
h) Controlul cuplului dublu pentru 2 minute – d18, e18, şi f7
i) Controlul curentului pe ampermetru – f7, h7, h7 şi m7.
a) Blocarea pe poziţia zero / Deconectare de urgenţăSistemul de comandă al vinciului este alimentat prin întrerupătorul de punere în funcţiune
b9, de pe controlerul de comandă servind de asemenea ca întrerupător de avarie mai ales dacă contactul (1 – 01) a controlerului de comandă este închis cu maneta de comandă aflată pe poziţia zero.
Pe treptele 1, 2, 3 “vira” şi treptele I, II, III “fila” releul de minimă tensiune (de tensiune zero) este conectat prin propriile lui contacte. În caz de avarie întregul sistem de control poate fi deconectat prin deschiderea întrerupătorului de avarie b9.
b) Protecţia motorului la suprasarcinăÎn cazul intrării motorului în suprasarcină, sistemul va fi deconectat prin releul termic de
suprasarcină e20. Reconectarea instalaţiei este posibilă, întrerupătorul de avarie b9 fiind închis, numai după ce contactul (1 – 01) a fost închis prin deplasarea manetei pe poziţia zero şi după ce contactul releului termic de suprasarcină e20 rearmat a revenit la poziţia sa normală.c) Controlul cuplului pe treapta 2
Dacă în timpul funcţionării pe treapta 2 (înfăşurarea cu 8 poli) cuplul motorului devine mai mic decât 60% din cuplul nominal, releul minimal de curent e28 va acţiona corespunzător reducând curentul. Acesta va permite mecanismului de comandă să comute pe treapta 3.
Când mecanismul de comandă comută de pe treapta 2 pe treapta 3, releul maximal de curent (suprasarcină) e24 este comandat corespunzător de curentul mare de pornire. Releul de timp d24 comandă accelerarea mecanismului de antrenare şi blochează releul de suprasarcină e24 pentru aproximativ 2 minute.
d) Controlul cuplului pe treapta 3Dacă în timpul funcţionării pe treapta 3 (înfăşurare cu 4 poli) cuplul motorului trebuie să
depăşească 110% din cuplul nominal, releul maximal de curent e24 va acţiona corespunzător crescând curentul.
Acesta va comuta comanda automat înapoi pe treapta 2. În această poziţie releul maximal de curent va fi blocat prin propriile lui contacte. Comutarea comenzii din nou pe treapta 3 este posibilă numai după ce maneta controlerului de comandă (întrerupătorul b1) a fost mai întâi poziţionată pe treapta 2 şi după ce întinderea lanţului a scăzut atât încât cuplul motorului să se reducă la aproximativ 40 60 % din cuplul nominal.
e) Controlul frâneiPentru comanda frânei electromagnetice S16 se va folosi schema unui circuit de
economizare a energiei. La pornire pe bobina de frână se va aplica o tensiune mare, pentru ca ulterior aceasta să fie transformată într-o tensiunea mai mică suficientă pentru a menţine armătura mobilă atrasă. Această comutare este temporizată de releul d16. Pentru ca frâna S16 să acţioneze cât mai repede posibil în timpul modificării tensiunii de la treapta 0 la treapta 1(I), contactul (67 – 68) al releului cu temporizare d17 este şuntat de contactul contactorului de treaptă C21, dacă maneta controlerului de comandă este poziţionată pe treapta 1 (I).
f) Protecţia la inversarea sensului de rotaţieCând schimbăm maneta controlerului de comandă (întrerupătorului b1) de pe “vira” pe
“fila” sau invers, releul cu temporizare d30 este alimentat şi va permite motorului m1 să pornească în sens invers numai după ce frâna a produs oprirea motorului.
g) Deconectare la suprasarcinăLa apariţia unei sarcini de scurtă durată, contactul (6 – 7) al releului maximal de curent
e24 se va închide. În orice caz releul de timp d24 va împiedica imediat comutarea automată de la treapta 3 la treapta 2. Releul d24 va comanda comutarea înapoi de la treapta 3 la treapta 2 numai după ce releul maximal de curent a fost ţinut închis mai mult de 2 secunde. La motoarele cu poli comutabili cu două viteze releul de timp d18 va realiza deschiderea conexiunii Dahlander înaintea conectării înfăşurării în triunghi. Releul minimal de curent e28 îşi va deschide contactul (6 – 7) după ce cuplul motorului a crescut la aproximativ 60% din cuplul nominal. Releul de timp d28 va preveni comutarea prematură de la treapta 3 la treapta 2.
h) Controlul cuplului dublu pentru 2 minuteReleul termic de suprasarcină va controla cuplul dublu al motorului şi va avea grijă ca
sistemul să fie deconectat dacă acest cuplu depăşeşte 60 secunde. Acesta va proteja cuplajul
dintre motor şi mecanismul antrenat împotriva defecţiunilor. Un control exact al curentului şi timpului este realizat de releul maximal de curent e18, transformatorul de curent f7 şi releul de timp d18. La pornirea instalaţiei, sistemul va fi deconectat dacă după o durată de 3 secunde, cuplul dublu nu a scăzut încă. Dacă în timpul acestui serviciu cuplul va creşte la această valoare, sistemul va fi deconectat instantaneu. Controlul cuplului dublu este folosit numai de sistemele ce acţionează vinciurile de ancoră (Normele GS).
i) Controlul curentului pe ampermetruÎn carcasa controlerului de comandă este montat un ampermetru iluminat g7. Acesta va
permite verificarea prin observaţie a curenţilor motorului pe trepte de viteză diferite.
17.4. Montarea şi punerea în funcţiune a instalaţiei Staţia de comandă având gradul de protecţie IP23 se va monta sub punte în încăpere închisă.
Controlerul de comandă, având grad de protecţie IP56 se amplasează pe punte, în apropierea vinciului.
Conectarea staţiei şi a controlerului se face în conformitate cu schema de cablaj din planşa 2.
Înainte de punerea sub tensiune a staţiei, se verifică corectitudinea executării conexiunilor şi se va măsura rezistenţa de izolaţie la tot echipamentul (electromotor, staţie, controler).
CAPITOLUL 18
CONSTRUCŢIA ŞI EXPLOATAREA MOTORULUI ELECTRIC
DE ACŢIONARE ŞI A FRÂNEI ELECTROMAGNETICE
18.1. Motorul electric de acţionare
1. Date tehnice
Tipul AG AS AJ
Numărul de poli
Conexiunile
Construcţie
8 / 4 sau 16 / 8 / 4
Y-Δ / YY sau Y, Δ / YY / Δ
B3 / B5 / V1
Gradul de protecţie
Sistemul de răcire
Ventilaţia
Montare
IP56 (P44s)
Răcire exterioară
Fără ventilaţie proprie
Pe punte
IP23 (P22)
Răcire interioară
Prin circulaţia aerului prin
interior
Sub punte
Materialul carcasei
Vopseaua
Culoarea
Fontă
RAL 6003
Oliv
Oţel laminat
RAL 7031
Gri naval
Fontă
RAL 6003
Oliv
Rotorul
Tipul înfăşurărilor
Sensul de rotaţie
Tipul lagărelor
Lubrificarea
O colivie sau două colivii
Înfăşurări concentrice
Sensul acelor de ceas şi invers
Lagăre de rostogolire (rulmenţi)
Vaselină
2. Construcţie
Tipul AG – AS – Motorul electric este proiectat pentru a forma un tot unitar împreună cu
frâna magnetică. O răcire corespunzătoare este obţinută prin curentul de aer orientat în interiorul
maşinii capsulată în totalitate. Carcasele din fontă au nervuri de răcire pentru a mării suprafaţa de
răcire exterioară. La motoarele cu carcasa din oţel laminat sunt omise aceste nervuri de răci
suplimentare. Căldura străbate parţial carcasa laminată şi apoi prin convecţie se degajă în
exterior. Maşina este proiectată pentru utilizare în condiţii de climă tropicală, pentru a rezista
solicitărilor cauzate de valurile ce vin peste punte şi de asemenea este foarte bine protejată
împotriva avariilor exterioare. Astfel, aceste motoare sunt corespunzător realizate pentru a fi
montate pe punte.
Pentru a preveni formarea condensului în interiorul motorului pe timpul staţionării acesta
este prevăzut cu rezistenţă de încălzire. Scutul este montat de corpul statorului şi are găuri în
punctele cele mai de jos pentru a permite condensului să curgă.
Motoarele în construcţie B5 sau V1 au un inel de etanşare introdus în lagăr care împiedică
intrarea uleiului în interiorul maşinii.
Tipul AJ – Motorul electric este proiectat pentru a forma un tot unitar împreună cu frâna
magnetică. Spre deosebire de tipul AG – As acesta este răcit de un ventilator, antrenând aerul din
afară prin canalele de ventilaţie din interiorul maşinii. Aerul încălzit este evacuat prin ferestre
speciale practicate în scut.
Răcirea prin circulaţia aerului are avantajul că maşina se va încălzi uniform evitând
supraîncălzirea anumitor părţi ale acesteia. Ventilaţia este independentă de sensul de rotaţie. Din
cauza lărgirii relative a canalelor de ventilaţie din interiorul maşinii, viteza aerului de răcire şi
pericolul unei funcţionări defectuoase este redus. Aceste motoare au carcasa din fontă trebuind
montate sub punte. Acest mod de răcire şi faptul că se montează sub punte sunt singurele
deosebiri faţă de tipul AG – AS în rest având aceleaşi caracteristici.
3. Miezul magnetic
Pachetele de tole statorice şi rotorice sunt realizate printr-o laminare specială cu pierderi mici
fiind stivuite şi presate puternic împreună. Ele sunt fixate prin inele de presare. La rotoarele cu
colivii turnate din aluminiu, acestea sunt omise.
4. Rotorul
Axul rotoric este prelucrat dintr-un material brut. Pachetele de tole sunt fixate forţat pe axul
rotoric. Rotorul este echilibrat dinamic, echilibrare ce se realizează prin balansare pe dispozitive
de echilibrat. Rotoarele sunt realizate cu o singură colivie sau două colivii.
5. Înfăşurările
Atâta timp cât nu trebuie urmată nici o specificaţie specială izolaţia înfăşurării va fi de clasă
B. Aceasta este în conformitate cu reglementările cerute de societăţile de clasificare, temperatura
maximă admisibilă care va fi de 70 – 750 C la o temperatură maximă admisibilă a mediului
de răcire de 45 – 500 C şi la o înălţime între 0 şi 1.000 m faţă de nivelul mării.
6. Înfăşurările statorului
Pentru a îmbunătăţi factorul de putere precum şi eficienţa motorului sunt utilizate numai
crestăturile semi - închise.
La realizarea înfăşurărilor concentrice se utilizează fire emailate. În condiţii speciale este
folosită o dublă emailare a firelor atunci când acestea corespund clasei F de izolaţie.
7. Înfăşurările rotorului
Tipul AG şi AJ – Rotoarele cu două colivii au două rânduri de crestături care sunt dispuse una
deasupra celeilalte, barele de cupru sau bare de alamă, sau sunt realizate prin turnarea aluminiului
în aceste armături. Când coliviile sunt construite din bare individuale capetele superioare şi
inferioare sunt lipite cu alamă de inele rotorice individuale. Când sunt utilizate colivii turnate din
aluminiu, ambele colivii vor avea inele rotorice comune.
Tipul AS – Rotorul cu bară în altă are o bară pe crestătură. Aceste bare făcute din cupru
sau alamă sunt lipite împreună cu inelele de scurtcircuitare la ambele capete pentru a forma o
colivie cu o rezistenţă mecanică mare şi o stabilitate termică bună.
8. Lagărele
Aceste maşini nu sunt echipate cu dispozitive de reungere, ele fiind dotate cu lagăre
antifricţiune în acord cu DIN 625. Această construcţie are avantajul unei înlocuiri uşoare şi
frecare mică la pornire. Lagărele sunt unse cu vaselină. Această construcţie va proteja de asemeni
lagărele împotriva pătrunderii corpurilor străine. Capacele interioare ale lagărelor sunt bine
etanşate cu labirinţi faţă de interiorul motorului. Se subînţelege că durata vieţii de lucru a
motorului depinde de o ungere şi de o întreţinere corespunzătoare. Inspecţia de rutină a lagărelor
va include verificarea ocazională a temperaturii şi zgomotelor lagărului.
Lagărele cu alunecare nu pot suporta şi sarcini axiale, pe când cele cu rostogolire, chiar
dacă nu au fost realizate în acest scop, pot suporta şi asemenea sarcini care pot ajunge până la
jumătate din sarcina radială admisibilă; datorită acestui fapt ele sunt utilizate la maşinile mici şi
mijlocii verticale.
La maşinile cu arbore vertical, de puteri mari, sarcinile axiale sunt preluate de crapodine,
iar eventualele sarcini radiale sunt suportate de palierele de ghidare sau de conducere. Lagărele
de rostogolire sunt puse sub sarcină prin arcuri axiale ele fiind insensibile la vibraţiile motorului.
9. Cutia de borne
Cablurile de legătură ale înfăşurărilor motorului sunt prinse sau înşurubate la bornele
terminale care sunt izolate individual cu ceramică. Aceşti izolatori de ceramică sunt fixaţi pe o
placă în interiorul cutiei de borne pe carcasă. La cerere, cutia de borne poate fi montată pe partea
dreaptă sau pe partea stângă a carcasei.
Gradul de protecţie al cutiei de borne este IP 56 (P 44s). Normal aceasta are înşurubată în
partea jos un capac plat care poate fi găurit pentru a monta presetupele pentru cabluri.
Cutia de borne este realizată din fontă pentru motoarele de tip AG şi AJ şi din oţel laminat
pentru motoarele de tip AS.
10. Încălzirea statică a motorului
Echipamentul de încălzire este proiectat pentru a menţine spaţiul din interiorul motorului cu
50 C peste temperatura mediului ambiant. Aceasta va menţine înfăşurările motorului uscate, chiar
şi pentru perioade mai mari de nefuncţionare a motorului.
Înfăşurările pot fi prevăzute cu sisteme de încălzire de tip cartuş. La instalaţia de încălzire
cablurile de legătură sunt conectate la doi conectori auxiliari montaţi pe placa cutiei de borne.
11. Echipamentul de protecţie
Termistoarele incluse în înfăşurările motorului sunt elemente semiconductoare a căror
rezistenţă variază exponenţial cu temperatura.
Dacă temperatura depăşeşte valoarea limită stabilită va acţiona un dispozitiv de decuplare
(sistem de protecţie cu termistor). Cablurile de legătură ale termistoarelor sunt conectate la
conectori auxiliari montaţi pe placa cutiei de borne.
Motoarele cu poli comutabili cu două viteze au trei termistoare şi cele cu poli comutabili
cu trei viteze au 6 termistoare.
La aceste motoare densitatea de curent în condiţii de scurtcircuit nu va depăşii 50 A /
mm2.
11.2. Frâna electromagnetică
1. Date tehnice
Tipul: - frână electromagnetică cu saboţi de frână MSB 13, 25, 55, 80,
100 ,125, 150 ,200;
- frână electromagnetică cu garnituri de ferodo Mbzf 3, 5 şi 7.
Gradul de protecţie: IP 56 (P 44s)
Vopseaua: : RAL 7001
Culoarea : Gri naval
Dispunerea : Corespunzătoare instalaţiilor aflate pe punte
Materialul carcasei : fontă
2. Generalităţi
Frânele electromagnetice sunt utilizate atunci când este necesară o frânare rapidă şi cu un
grad mare de siguranţă. Frâna electromagnetică este montată în partea opusă tracţiunii motorului.
Frâna electromagnetică conţine un suport rotativ cu saboţi de frână sau un suport cu
garnituri de ferodo care culisează pe axul motorului electric. Carcasa frânei este protejată contra
pătrunderii apei şi are o construcţie ce îi permite utilizarea echipamentului în condiţii de climă
tropicală.
3. Construcţie
Frâna electromagnetică este formată din patru componente:
1. Componenta magnetică – alcătuită din bobina cilindrică de frână şi carcasa
magnetică a bobinei;
2. Componenta de cuplare – alcătuită din armătura mobilă şi suportul de arc cu
arcuri de presiune;
3. Componenta de frânare – alcătuită din suportul cu saboţi de frână sau suportul
cu garnituri de ferodo;
4. Carcasa – alcătuită din carcasa frânei, inel de reglare, şuruburile de închidere
pentru întrefier, şurubul pentru deblocare de urgenţă şi capacul exterior.
Pe lângă aceste componente frâna electromagnetică mai conţine resort de distanţare, inele
de etanşare, distanţier, etc.
La frânele de tip Mbzf, garnitura de ferodo este aplicată şi nituită pe feţele suportului
rotativ.
Frânele de tip MSB au saboţi de frână montaţi fix pe suport. Saboţii de frână şi garniturile
de ferodo sunt special construite pentru a absorbi cantităţi considerabile de căldură. Nervurile de
răcire dispuse pe carcasa frânei vor realiza o disipare corespunzătoare a căldurii.
Suportul rotativ al sabotului de frână respectiv al garniturii de ferodo fiind fixat forţat pe
arborele motorului este capabil să culiseze prin intermediul bucşei cu pană pe axul motorului,
acesta fiind plasat între capac şi armătura mobilă. La alimentarea bobinei cilindrice de frână,
armătura mobilă va fi atrasă învingând forţa arcurilor, ceea ce va produce depresarea suportului
rotativ.
Atunci când bobina de frână nu este alimentată, armătura mobilă este presată de arcuri pe
suportul de frână rotativ realizând frânarea motorului.
Frânele electromagnetice sunt comandate direct prin tensiune. În cazul în care magistrala
principală a navei trebuie întreruptă, frânele electromagnetice vor reacţiona imediat. De asemenea
frânele vor proteja vinciurile şi cabestanele împotriva scăderii involuntare a greutăţii.
Frânele sunt prevăzute cu acţionare manuală prin intermediul şuruburilor pentru blocare
de urgenţă permiţând coborârea greutăţii suspendate dacă magistrala principală a navei este
avariată.
4.Bobina cilindrică de frână
În funcţie de tipul frânei, bobina de frână este turnată în carcasa magnetică sau înşurubată
pe aceasta. Bobinele de frână sunt construite pentru a lucra în serviciu continuu. Bobinele turnate
pot fi înlocuite numai împreună cu carcasa magnetică. În cazul defectării bobinelor sau când
tensiunea de comandă este modificată este posibilă înlocuirea rapidă a acestora.
5. Conectarea frâneiCând este conectată frâna electromagnetică, bobina cilindrică de frână formează un câmp
magnetic care atrage armătura mobilă către carcasa magnetică. Acesta va determina scăderea
rapidă a momentului frânei.
6.Deconectarea frânei
După înlăturarea tensiunii de comandă care alimentează bobina cilindrică de frână, arcurile
vor presa mecanic armătura mobilă pe garniturile de ferodo respectiv pe saboţii de frână. Efectul
frânării va fi imediat.
7. Întrefierul
Atunci când frâna nu este alimentată, întrefierul dintre armătura mobilă şi carcasa
magnetică va creşte încet corespunzător uzurii prin frecare a garniturilor de frână în timpul
funcţionării frânei. Din această cauză, va fi necesară reajustarea întrefierului, când deviaţia faţă
de normal devine excesivă. Un anumit număr de inele de reglare de diferite grosimi montate între
capac şi carcasa magnetică vor servi la reglarea întrefierului dintre armătura mobilă şi carcasa
magnetică după ce garniturile de frână s-au uzat într-o anumită măsură prin frecare în timpul
Când frâna este alimentată având armătura mobilă atrasă, întrefierul dintre armătura
mobilă şi carcasa magnetică este zero.
18.3. Schema circuitelor şi modul de exploatare1. Date tehnice
Motor
Două viteze cu
comutare de poli
Trei viteze cu comutare de
poli
Conexiuni
Y – Δ / YY pentru
vinciuri de manevră,
cabestane, vinciuri de
ancoră
V / YY / Δ pentru vinciuri
de manevră, cabestane şi
vinciuri de ancoră şi Δ / YY
/ Δ pentru vinciuri de
manevră şi cabestane
Numărul de poli
Raportul puterilor nominale
Raportul momentelor nominale
Trepte de viteză
Trepte de cuplare
8 / 4
0,33 : 1 : 1,2
0,33 : 1 : 0,6
2
3
16 / 8 / 4
0,5 : 1 : 1,2
1 : 1 : 0,6
3
3
Vinciuri de manevră, cabestane (în general)
Treapta 1: Virare şi filare lentă;
Treapta 2: Virare şi filare (pentru exploatare normală);
Treapta 3: Virare şi filare rapidă.
Vinciuri de manevră, cabestane (vinciuri de ancoră)
Treapta 1: Punerea ancorei la post în nară, coborâri şi ridicări lente;
Treapta 2: Lăsarea ancorei, coborâri şi ridicări (pentru exploatare manuală);
Treapta 3: Virarea parâmei libere, coborâri şi ridicări rapide.
Atenţie !
La motoarele cu poli comutabili cu trei viteze pentru vinciurile de ancoră se va obţine o punere lină a ancorei la post în nară la un cuplu critic pe treapta 1 (conexiunea V) care va fi de aproximativ 1,71 cuplul nominal (Mn).
2. Schema circuitelor pentru motoarele cu poli comutabili cu două vitezeVinciurile şi cabestanele sunt antrenate de motoare asincrone cu poli comutabili m1 cu
colivie de veveriţă dispusă pentru rotire în ambele direcţii. Vitezele motorului cu trei trepte sunt obţinute prin schimbarea polilor motorului.
Controlerul de comandă este proiectat pentru a asigura o maximă protecţie la apariţia unor defecţiuni sau a unor exploatări defectuoase. Maneta controlerului poate fi deplasată rapid înainte şi înapoi fără a pune în pericol mecanismul de antrenare în nici un fel. Nu există poziţii de “cădere liberă” între poziţiile manetei.
După ce întrerupătorul de avarie b9 a fost închis şi maneta controlerului de comandă b1 comutată pe treapta 1, mecanismul de antrenare va porni lent. Pe treapta 2 se obţine cuplu maxim, acesta reprezentând treapta de viteză utilizată pentru exploatare normală. Pe această treaptă mecanismul este proiectat pentru a lucra în regim de scurtă durată timp de 30 minute (funcţionarea în regim de scurtă durată S2 în conformitate cu VDE regula 0530 / 3-59.) De asemenea pe această treaptă de viteză se va obţine întinderea nominală a lanţului şi viteza nominală a acestuia. Pe treapta 2 de viteză medie cuplu critic al motorului va fi de 2,5 cuplul nominal.
Depăşirea acestei trepte de viteză este posibilă numai după ce la funcţionarea cu 8 poli, cuplul a scăzut pentru a fi mai mic decât 40 60 % din cuplul nominal Mn.
Când motorul funcţionează pe treapta 3 (treapta de viteză mărită) şi după ce cuplul a crescut la aproximativ 1,4 cuplul nominal, controlerul va comuta sistemul automat înapoi pe treapta 2 de funcţionare. Trecerea din nou pe treapta 3 este posibilă numai după ce maneta controlerului de comandă a fost comutată înapoi pe treapta 2 cu o întindere redusă a lanţului astfel încât cuplul să fie din nou mai mic decât 40 60 % din cuplul nominal.
Pe toate treptele de viteză instalaţia este protejată corespunzător împotriva suprasarcinii şi blocării mecanismului.
1. Se verifică cablurile pentru conectare corectă.
2. Se verifică releul termic de suprasarcină e20, releul maximal de curent e24 şi releul minimal
de curent e28, eventual e18, de protecţie a motorului m1 pentru o reglare corectă aşa cum este
specificat în lista de echipamente:
Tipul ReglajeReleul de timp pentru economizare d16 0,5 secundeReleul de timp pentru comandă frână d17 0,7 secundeReleul de timp pentru conectare la suprasarcină d24 2,0 secundeReleul de timp pentru protecţie la
inversare sens rotaţie d30 0,5 secunde
Releul de timp pentru control cuplu dublu d18 3,0 secunde3. Se verifică siguranţele fuzibile de pe cablurile de alimentare.
4. Se verifică siguranţele fuzibile de protecţie ale circuitelor de comandă ale staţiei de comandă:
- 3 siguranţe e6 pentru circuitele de comandă – 16 A acţionare rapidă;
- 1 siguranţă e16 pentru frâna electromagnetică – 6,3 A acţionare rapidă.
5. verifică carcasa controlerului de comandă:
- deplasează maneta controlerului spre operator = vira (ridicare);- deplasează maneta controlerului departe de operator = fila (coborâre).
6. Se deschide întrerupătorul de avarie b9. După aceasta se închide fiderul respectiv conectat la
tabloul de distribuţie al vinciului.
7. Se închide întrerupătorul de avarie b9. După aceasta, vor acţiona următoarele relee şi
contactoare:
Cu poli comutabili cu:2 viteze 3 viteze
- interblocare pe poziţia zero d10 d10- unu sau doi contactori pe tr1 C20, C21 C21- contactor auxiliar pentru blocare d21 --- - releu de timp pentru comanda frânei d17 d17(d17 va cupla momentan pentru ca apoi să decupleze imediat)- releu de timp pentru protecţie la inversare d30 d30 sens rotaţie
8. Se măsoară tensiunea la terminalele frânei electromagnetice M1 şi M2. Această tensiune
trebuie să fie aproximativ 55 V cu armătura mobilă atrasă. La sistemele cu motor cu poli
comutabili cu 3 viteze pentru vinciurile de ancoră să îndeplinească conexiunea Ua – Za.
9. Se verifică sensul de rotaţie al motorului vinciului sau cabestanului. Dacă sensul de rotaţie
este incorect, se schimbă conexiunile la bornele L1 / 25 şi L1 / 26 în tabloul de distribuţie al
instalaţiei.
10. Se trec toate conexiunile poziţionate ca în planşa “Schema circuitelor şi modul de
exploatare”.
11. După darea în exploatare se trece maneta controlerului de pe treapta 3 “vira, ridicare” pe
treapta III “fila, coborâre” şi invers. Motorul trebuie să-şi schimbe sensul de rotaţie.
12. După o lună de exploatare se verifică toate conexiunile şi şuruburile de fixare pentru
etanşeitate.
18.5. Întreţinere regulatăGeneralităţi
Instalaţia trebuie deconectată înaintea începerii oricărei operaţii de întreţinere. Se va avea grijă ca rezistenţele de încălzire statică să fie deconectate de la sursa de alimentare. Asigurarea că rezistenţele sunt deconectate se poate face prin verificarea cu mâna dacă acestea disipă căldură.
Mecanismul de acţionareÎn timpul exploatării indicatorul de nivel al uleiului reductorului trebuie să indice un
conţinut de ulei care să fie situat la jumătatea acestui indicator de nivel. Geamul indicatorului de nivel al uleiului trebuie menţinut curat.
Motorul electric de acţionareSe curăţă toate componentele de susţinere. Se verifică legarea la pământ (împământarea).
După aproximativ 3.000 ore de funcţionare se reînnoieşte lubrifiantul lagărelor. Se scoate capacul lagărului şi se curăţă lagărele cu benzină sau benzen (nu se utilizează Kerasen (petrol lampant)). Pentru reînnoirea lubrifiantului se utilizează grăsime de litium saponificată.
Nu trebuie amestecaţi lubrifianţi de mărci şi clase diferite. Spaţiul lagărelor interioare trebuie umplute cu lubrifiant doar o treime. Dacă se adaugă prea mult lubrifiant, acesta poate determina creşterea temperaturii lagărului. După reînnoirea lubrifiantului se montează la loc capacul lagărului.Frâna electromagnetică
Se îndepărtează condensul cu un compresor de aer uscat. Se verifică blocurile frânei sau garniturile de ferodo împotriva uzurii excesive. Se verifică întrefierul dintre armătura mobilă şi carcasa magnetică cu o leră în condiţii de nealimentare în trei puncte diferite. Această verificare se realizează după ce au fost îndepărtate cele trei şuruburi de închidere prevăzute în acest scop. Dacă întrefierul a crescut la valoarea sa maximă admisibilă, se scoate capacul frânei şi se modifică întrefierul prin înlocuirea inelelor de reglare pentru a restabili întrefierul la mărimea sa normală. După reglarea întrefierului se reinstalează capacul şi şuruburile de închidere. Dacă nu se poate obţine iarăşi mărimea normală a întrefierului, se vor schimba blocurile de frână sau garniturile de ferodo. Inelele de reglare trebuie unse superficial cu ulei.Atenţie ! – Îndepărtarea capacului de frână şi reglarea întrefierului se face numai după ce bobina cilindrică de frână a fost scoasă de sub tensiune.
În cazul în care este necesară decuplarea manuală a frânei, de exemplu dacă este întreruptă alimentarea de la reţea, aceasta se poate realiza prin intermediul a două şuruburi pentru blocare de urgenţă. Prin intermediul acestor şuruburi se poate produce retragerea armăturii mobile împotriva forţei exercitate de arcurile de presiune. Astfel, sarcina suspendată poate fi coborâtă lin.
Remontarea frânei trebuie să se facă înainte de dare în exploatare.Atenţie ! – Sarcinile suspendate pot smulge vinciul prin greutatea lor, dacă frâna nu este decuplată foarte precis.
Controlerul de comandăDacă apar semne de coroziune între carcasa şi coloana controlerului, sau între stâlp şi
punte, atunci acestea trebuie îndepărtate în timp util.
Contactele camelor sunt acoperite cu aliaje de argint-aluminiu. Formarea arcului electric va înnegri şi decapa suprafaţa contactelor vinciului. Totuşi arcul electric nu va avea nici un efect asupra calităţii contactelor. Prin urmare suprafeţele contactelor nu se vor pili, curăţa sau gresa !
Dacă se formează granule trebuie îndepărtate numai cele de pe marginea contactului. Se verifică contactele iar cele arse se înlocuiesc dacă este necesar. Lagărele mecanismului cu came, suprafeţele camelor, arcurile de presiune ale contactelor şi arcul de revenire al manetei controlerului precum şi axul de acţionarea al contactelor montat în latura din faţă a carcasei trebui gresate cu un lubrifiant insolubil în apă.
Se verifică etanşeitatea axului de acţionare şi împământarea controlerului. Se verifică toate bornele şi se strâng corespunzător şuruburile de fixare.
Staţia de comandă a instalaţieiSe îndepărtează praful prin suflare cu un compresor de aer uscat. Se verifică disiparea
corespunzătoare a căldurii pe rezistenţa de încălzire. Alimentarea le la reţea este indicată prin aprinderea unei lămpi cu incandescenţă.
În cazul contactoarelor, dacă la închiderea acestora se aude bâzâit, atunci se vor curăţa şi unge fin cu vaselină suprafeţele armăturilor metalice. Se verifică contactele dacă sunt arse şi se înlocuiesc dacă este necesar. După ce contactele au fost înlocuite, se verifică dacă polii contactelor se deschid şi închid simultan, şi dacă strângerea şuruburilor de fixare este corespunzătoare.
Rezistenţele, celulele de siliciu cu nervuri de răcire, condensatorii, transformatoarele, transformatoarele de curent, siguranţele fuzibile, etc. nu necesită nici o întreţinere. Releele de timp se verifică periodic pentru o funcţionare corespunzătoare şi o reglare precisă. Reglajele releelor maximale şi minimale de curent şi releelor termice de suprasarcină se verifică de asemenea periodic. Se verifică dacă legarea la pământ este corespunzătoare.
18.6. Piese de schimbMotorul electric de acţionare
Vinciul, respectiv cabestanul şi motoarele acestora cu frână electromagnetică înglobată formează un tot unitar. Vinciul, respectiv cabestanul este cuplat cu motorul prin intermediul unui angrenaj conic. Motoarele în construcţie B5 sau V1 sunt montate pe punte deoarece sunt etanşe la apă spre deosebire de motoarele în construcţie B3 care sunt montate sub punte.
La montarea respectiv demontarea motorului, pentru a nu avaria pinionul trebuie evitată răsturnarea acestuia. Ca urmare trebuie utilizate dispozitive de ridicare.
Trebuie de asemenea utilizate unelte şi dispozitive corespunzătoare la introducerea componentelor transmisiei de forţă pe axul exterior al motorului. Dacă asemenea dispozitive nu sunt disponibile şi introducerea sau scoaterea se face prin lovituri de ciocan, se va avea grijă ca loviturile aplicate să fie interceptate la celălalt capăt al axului exterior pentru a împiedica avarierea lagărelor. Înainte de această operaţie se demontează capacul frânei, blocul frânei, respectiv suportul garniturilor de ferodo şi se reinstalează după terminarea acestei operaţii.
Motoarele prevăzute cu cuplaje trebuie centrate foarte atent. Axa arborilor trebuie să formeze o linie dreaptă şi nu trebuie să existe deviaţii radiale ale treptelor. O centrare necorespunzătoare va cauza sigur perturbări cuplajului şi lagărelor.
La înlocuirea motorului, trebuie acordată o atenţie specială deconectării şi reconectării conductoarelor de forţă şi împământare pentru a împiedica ruperea lor.
Frâna electromagneticăNormal este ca motorul să fie livrat cu frâna deja montată. Dacă dintr-un anumit motiv
acesta nu este livrat cu frână, trebuie urmate următoarele operaţii:1. Se montează pinionul pe axul exterior al motorului;
2. Se scoate capacul frânei şi se înlătură suportul frânei;
3. Se scoate carcasa frânei (inclusiv cea magnetică) şi componentele de cuplare cu motorul;
4. Se împing componentele frânei pe pinion până când ating armătura mobilă;
5. Se montează capacul şi se strâng şuruburile de fixare;
6. Se scot cele trei şuruburi de închidere pentru verificarea întrefierului;
7. Se măsoară întrefierul cu o leră între armătura mobilă şi carcasa magnetică în trei puncte
diferite. Cea mai mică valoare obţinută din cele trei măsurători se introduce ca valoare
nominală.
CAPITOLUL 19
DEFECTE CE POT APĂREA ÎN FUNCŢIONAREA
MAŞINILOR ELECTRICE
19.1. Depăşirea limitelor de încălzire
Este necesară urmărirea permanentă a încălzirii maşinii în exploatare, deoarece funcţionarea
bobinajelor la temperaturi superioare celor pe care izolaţiile lor pot suporta în bune condiţii,
conduce la îmbătrânirea prematură a izolaţiilor şi în unele cazuri la deteriorări bruşte.
Încălzirea motorului electrice peste limitele admise de clasa de izolaţie folosită se poate
datora î primul rând tensiunii de alimentare mai mică decât valoarea nominală. Pentru a putea
dezvolta aceeaşi putere, motorul va absorbi un curent mai mare, care va încălzi bobinajul.
O altă cauză a încălzirii motorului asincron este conectarea greşită a bobinajului, şi
anume, alimentarea în stea a unei maşini cu înfăşurare în triunghi.
În cazurile de mai sus ar loc o încălzire rapidă a maşinii.
Încălzirea exagerată a fierului statorului este de cele mai multe ori provocată de o tensiune
de alimentare mai mare decât cea nominală.
Încălzirile pe poţiuni ale statorului sunt provocate de scurtcircuitele locale între tole.
Aceste scurtcircuite sunt provocate de distrugerea izolaţiei dintre tole, a frecării rotorului de
stator.
19.2. Scurtcircuitele între spirele bobinajelor
Una din cele mai frecvente defecte întâlnite în exploatarea maşinilor electrice este
scurtcircuitul între spire. În porţiunea de bobinaj în care a apărut acest defect, tensiunea
electromotoare indusă creează un curent limitat numai de rezistenţa mică a porţiunii cu defect şi
se încălzeşte puternic în zona afectată.
Aceste defecte au diverse cauze:
- supratensiuni de diferite naturi;
- slăbirea izolaţiei conductoarelor învecinate ca urmare a supraîncălzirilor;
- îmbătrânirea izolaţiei;
- mizerie;
- cositorul folosit la lipituri se topeşte la supraîncălzire şi cade între spire.
Bobinajele cu asemenea defecte se depistează repede datorită temperaturilor anormale.
19.3. Punerea la masă
Punerea la masă este determinată de mai multe cauze:
- supratensiuni care pot produce străpungerea izolaţiei;
- praf depus, dacă prin intermediul lui se formează căi de conturnare;
- condensarea pe izolaţii a vaporilor de apă care au pătruns odată cu aerul de
răcire;
- solicitări mecanice: accelerări şi frânari excesive, corpuri străine pătrunse
accidental în maşină;
- tolele insuficient presate vibrează şi deteriorează bobinajul din acea porţiune;
- îmbătrânirea normală sau prematură a izolaţiei.
Dacă locul punerii la masă nu este într-un loc vizibil, el se determină prin măsurători şi
încercări.
19.4. Scăderea rezistenţei de izolaţie
Acest lucru apare în mod frecvent şi este ca urmare a faptului că se umezeşte bobinajul.
Remedierea constă în uscarea bobinajului.
Pentru aceasta se poate folosi una din următoarele metode:
- încălzirea din exterior a maşinii nedemontate;
- alimentarea cu tensiune redusă (se recomandă montarea maşinii pe un banc de
probe);
- încălzirea din exterior a maşinii complet demontate.
Nu se recomandă uscarea maşinii în regim de scurtcircuit, adică cu motorul calat.
CAPITOLUL 20
ÎNTREŢINEREA APARATAJULUI ELECTRIC
SEMNELE DEFECŢIUNII CAUZA REMEDIERE
1. Aparate neautomate
Înnegrirea locului de contact Scăderea presiunii pe
contact
Se înlocuiesc resorturile
Încălzirea contactului şi apariţia unor
mici scântei fără a acţiona aparatulOxidarea contactului
Se curăţă locul de
contact
Înlăturarea totală sau intermitentă a
circuitului
Uzura contactelor Se înlocuiesc contactele
2. Aparate neautomate cu mecanism de sacadare
Manevra contactelor se face fără
armarea resortului
Slăbirea resortului de
sacadare
Se înlocuieşte resortul
Manevrarea se face cu agăţări sau
blocări
Ruperea resortului Se înlocuieşte resortul
Axul se mişcă fără a acţiona
contactele
Desprinderea axului Prinderea axului şi a
contactelor
3. Aparate de comandă şi automatizare
Încălzirea excesivă a locului de
contact
Scăderea forţei de
apăsare dată de resorturi
Se înlocuiesc resorturile
Efectuarea contactului cu întreruperi Oxidarea sau uzura Se înlocuiesc contactele
contactelor
Lipirea contactelor Oxidarea sau uzura
contactelor
Se înlocuiesc contactele
4. Electromagnet de frână
Electromagnetul nu atrage armătura
mobilă
Bobina arsă Se înlocuieşte bobina
Revenirea nu se face automat Înţepenirea pistonului de
acţionare
Se îndepărtează tija
pistonului, se strânge
şurubul de amortizare şi
se ung bucşele de ghidaj
5. Aparate de pornire şi reglaj
Contactele se supraîncălzesc şi îşi
schimbă culoarea
Scăderea forţei de
apăsare pe contacte
Contacte uzate
Se înlocuiesc resorturile
şi contactele uzate
6. Contactoare şi relee
Aparatul nu mai funcţionează cu toate
că este alimentată bobina de acţionare
Bobina de acţionare arsă Se înlocuieşte bobina
Aparatul bâzâie şi vibrează puternic Ruperea sau desprinderea
spirei în scurtcircuit
Înlocuirea sau reaşezarea
spirei în scurtcircuit
La întreruperea tensiunii armătura
mobilă nu mai revine la poziţia iniţială
Apare remanenţa
magnetică datorită
dispariţiei întrefierului
Se întăreşte resortul
antagonist şi se reface
întrefierul
Aparatul întrerupe greu sau nu Camera de stingere a Se curăţă bine pereţii
întrerupe arcului camerei de stingere
Contactele principale nu mai calcă
bine
A fost întrerupt un curent
mai mare decât cel
prescris
Se pilesc şi se finisează
contactele până ce calcă
bine
7. Întreruptor automat
Bornele se supraîncălzesc Oxidarea bornelor Se curăţă cu o pilă fină şi
apoi cu benzină
Releul electromagnetic nu lucrează Înfăşurarea releului arsă
sau scurtcircuit
Se reface înfăşurarea
Releul de suprasarcină nu lucrează Arderea înfăşurării de
