Date post: | 05-Jul-2018 |
Category: |
Documents |
Upload: | alex-nedelcu |
View: | 231 times |
Download: | 0 times |
of 13
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
1/13
CAPITOLUL 2. DETERMINAREA REZISTENŢEI LA ÎNAINTARE ŞI A
PUTERII DE REMORCARE
2.1. DATE INIŢIALE
Una dintre problemele de bază ale proiectării, construcţiei şi exploatării navei se referă
la asigurarea calităţilor de marş. Calităţile de marş sunt acele însuşiri care conferă navei
posibilitatea de a se deplasa cu viteze cât mai mari la consumuri de putere cât mai mici.
Calităţile de marş ale navei depind în mare măsură de forţele hidrodinamice şi aerodinamice
care acţionează asupra corpului şi care se opun deplasării sale . nteracţiunea dintre corpul
navei şi apă respectiv aer este un fenomen complex şi dificil de descris matematic.
!oluţionarea practică a problemelor referitoare la studiul acestui fenomen se face, înma"oritatea cazurilor, prin metode experimental # analitice.
$ezistenţa la înaintare a navei este influenţată de o serie de factori dintre care cei mai
importanţi sunt%
o regimul de curgere al apei în "urul carenei &laminar sau turbulent', care este
determinat de viteza navei şi starea suprafeţei udate &rugozitate, grad de coroziune, depunerile
de alge şi vieţuitoarele marine'(
o adâncimea la care are loc mişcarea &poziţia de navigaţie% la suprafaţă, la micăsau la mare adâncime'(
o viteza de deplasare a navei, care influenţează asupra pesca"ului mediu şi
asietei(
o caracteristicile şenalului navigabil utilizat &adâncime, lăţime etc.'(
o situaţia de încărcare a navei, cu implicaţiile pe care aceasta le are asupra
pesca"ului, asietei şi poziţiei transversale(
o factorii fizico # climatici ai zonei de navigaţie &caracteristicile apei, vânturilor,valurilor etc.'.
)vând în vedere cele menţionate mai sus se poate spune că rezistenţa la înaintare este
formată din mai multe componente, determinate de cauze diverse şi care interacţionează între
ele într#un mod complicat.
*n studiul teoretico # experimental al rezistenţei la înaintare se face următoarea
ipoteză% componentele rezistenţei la înaintare se studiază separat şi se negli"ează interacţiunile
dintre acestea.
+
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
2/13
2.2. DETERMINAREA REZISTENŢEI LA ÎNAINTARE PRINCIPALE PRIN
METODA HARVALD
$ezistenţa la înaintare principală se poate determina prin mai multe metode. -etoda
aleasă este cea a formulelor aproximative şi a diagramelor. )ceastă metodă se foloseştefrecvent în stadiul preliminar de proiectare şi are la bază formule aproximative şi diagrame,
rezultate din date statistice sau în urma experimentărilor efectuate pentru diverse tipuri de
nave.
Cu anumite corecţii, aceste formule şi diagrame, permit determinarea valorilor
aproximative ale componentelor rezistenţei la înaintare principale. radul de precizie al
metodei depinde de asemănarea geometrică dintre nava de proiectat şi cea pentru care au fost
stabilite formulele sau diagramele.Unele bazine hidrodinamice din lume au publicat rezultatele încercărilor lor
sistematice, cu serii de modele, pentru o gamă largă de forme geometrice şi coeficienţi de
fineţe. /rin prelucrarea acestor rezultate, !v. )a. 0arvald şi 0. 1. uldhammer au elaborat o
serie de diagrame, care poate fi utilizată în faza de proiect preliminar, pentru determinarea
rezistenţei la înaintare principale.
)naliza rezultatelor, folosite la întocmirea diagramelor 0arvald, a avut în vedere
următoarele aspecte%
# rezistenţa la înaintare principală a modelelor încercate a fost determinată în funcţie
de viteză(
# coeficientul C$m al rezistenţei la înaintare principale a modelului a fost calculat cu
relaţia%
mmm
m
Rm
S v
RC
⋅⋅
⋅=
2
2
ρ ,
unde% $ reprezintă rezistenţa la înaintare principală a modelului la temperatura t,
măsurată în 3456, 7m densitatea apei de experimentare în 3t8m6, vm viteza modelului în 3m8s6,
iar !m aria suprafeţei udate a modelului în 3m26(
# coeficientul rezistenţei de presiune s#a determinat cu relaţia%
Fm Rm p C C C −= ,
în care coeficientul C9m al rezistenţei de frecare a modelului, s#a calculat cu relaţia%
2'2$e&lg
:;,
−=
m
FmC ,
m
WLm
m
v
Lvm
⋅
=$e ,
++
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
3/13
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
4/13
2 # ,+L+#?
2; # ,?L+#?
? şi mai mult # ,L+#?
/rin interpolare liniară C)$ B ,?
b) Determinarea coeficientului rezistenţei de presiune
Cunoscând valorile
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
5/13
Figura 2.1. Diagrama de calcul
*n faza proiectului preliminar se ţine cont de valoarea lui 9r. )stfel, pentru cazul acesta
în care 9r I ,+F se impune considerarea corecţiei NC/2 şi pentru calculul ei se recomandă
folosirea următoarei formule%
?2 +'G,?;;,?&
−⋅
⋅−⋅⋅=
WL
BWL P
L
x Fr aC δ δ
unde%
O++Sd WL
BWL
WL
BWL
WL
BWL
L
x
L
x
L
x
⋅−⋅=
δ
iar a se determină din tabelul următor şi este%
C
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
6/13
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
7/13
Mupă cum s#a specificat în capitolul anterior rezistenţa la înaintare principală se referă
la acţiunea forţelor hidrodinamice, asupra carenei nude, pe timpul mişcării navei în apă
liniştită.
*n realitate, navele sunt prevăzute cu o serie de apendici, amplasaţi în afara suprafeţeiudate, care abat liniile de curent de la direcţia lor obişnuită, modificând spectrul hidrodinamic
din "urul corpului. Me asemenea, în multe situaţii reale, suprafaţa liberă a apei prezintă valuri,
care influenţează rezistenţa la înaintare a navei.
/artea emersă a corpului se deplasează prin aer. nteracţiunea dintre aer şi navă
determină, atât în atmosfera calmă, cat mai ales în condiţii de vânt, modificarea rezistenţei la
înaintare.
9actorii descrişi mai înainte, conduc la apariţia rezistenţei la înaintare suplimentare&secundare'.
$ezistenţa la înaintare suplimentară, $ s, 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. /e baza acestei afirmaţii se poate scrie%
AAV AP S R R R R ++= ,
unde% $ )/ reprezintă rezistenţa la înaintare datorată apendicilor, $ >- rezistenţa la
înaintare generată de valurile mării, iar $ )) rezistenţa la înaintare datorată aerului.
a) Rezistenţa la înaintare datorată apendicilor
)pendicii sunt elemente constructive situate sub planul plutirii si care ies în afara
suprafeţei udate a corpului navei.
/rintre apendicii mai importanţi se menţionează% cavaleţii de susţinere ai axelor port #
elice( axele port # elice( pantalonii axelor port # elice( cârmele( cârmele de ruliu( aparaturile
cârmelor( chilele de ruliu( vibratorul sondei acustice şi brâiele de acostare.
*n faza iniţială de proiectare, neavând date suficiente referitoare la dimensiunile,
formele geometrice şi amplasarea apendicilor pe suprafaţa udată, rezistenţa la înaintare totală
a acestora se determină cu relaţia%
S v
C R AP AP
⋅⋅
⋅=
2
2 ρ 3456,
în care% ! este suprafaţa udată a carenei în 3m26, 7 densitatea apei în 3l8m?6, v viteza
navei în 3m8s6, iar C)/ coeficientul rezistenţei apendicilor se alege din tabele în funcţie de tipul
navei şi are valoarea% 5r. crt. Aipul navei C)/
+G
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
8/13
+ 5ave maritime cu o elice şi apendicii corect
proiectaţi&,; E ,+;'L+#?
2 5ave maritime cu două elice şi apendicii corect
proiectaţi&,2 E ,?'L+#?
? 5ave maritime cu apendici mari, incorect proiectaţi &,; E ,F'L+#?
5ave fluviale cu o elice ,+L+#?; 5ave fluviale cu două elice &,+; E ,2'L+#?
G 5ave catamaran &,; E ,+'L+#?
C)/ B ,+
b) Rezistenţa la înaintare generată de valurile marii
Min experimentele efectuate pe modele şi din datele statistice, culese în timpul
navigaţiei diferitelor nave, a rezultat faptul că, în timpul marşului pe valuri, rezistenţa la
înaintare înregistrează o creştere apreciabilă. )ceastă creştere este datorata rezistenţei
suplimentare generală de valurile mării.*n ma"oritatea cazurilor, apariţia şi menţinerea stării de agitaţie a mării se datorează
vântului. Cadrul natural nu oferă posibilitatea separării rezistenţei la înaintare generată de
valurile mării de cea datorată aerului. !epararea celor două componente ale rezistenţei la
înaintare suplimentare se realizează în bazinele de încercări, unde valurile sunt create pe cale
artificială.
*n faza iniţială de proiectare, rezistenţa la înaintare generată de valurile mării se poate
determina cu relaţia%S
vC RV V
⋅⋅
⋅=2
2 ρ 3456,
>aloarea coeficientului C>- se alege din tabele în funcţie de gradul de agitaţie al mării
şi este%
radul de agitaţie al
mării după @eaufortC>-
+ E 2 &,+ E ,2'L+#?
? E &,? E ,'L+#?
; E G &,; E ,G'L+#?
C>- B ,?.
c) Rezistenţa la înaintare datorată aerului
$ezistenţa la înaintare datorată aerului se manifestă atât pe timpul navigaţiei într#o
atmosferă calmă cât mai ales în condiţii de vânt.
*n ipoteza unei atmosfere calme, rezistenţa la înaintare datorată aerului este mică. 1a
reduce viteza navelor cu aproximativ &,2E,?' 5d.
/entru aprecierea rezistenţei la înaintare datorată aerului, în faza iniţială de proiectare,se recomandă formula aproximativă%
+:
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
9/13
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
10/13
Ta!elul 2.1. Calculul re"i#$e%&ei la '%ai%$are pri%cipale
Viteza
N!"
>iteza
3m8s6
5umărul
$eQnolds
&$e'
Coeficientul
rezistenţei de frecare
al plăcii netede
echivalente
C#e$i%ie&t'(
)ezi*te&+ei !e
$)e%a)e a
%#),'('i &a-ei
5umărul
9roude
C#e$i%ie&t'(
)ezi*te&+ei !e
,)e*i'&e %#)e%tat
Coeficientul
rezistenţei
principale
Rezi*te&+a (a
&ai&ta)e
,)i&%i,a(/
0N"
.34 .?GG 4 2.;G +KG++F: .+?;F .11241 .;F;? .12 .+F: 12.5412 .++2 ?F+222K:; .+2?: .155 .++:; .12 .+:K 4.6262312 G.+GF ;:+F?G2 .++:? .1522 .+:;;F .112 .+G?? 6.41311415 :.:+ :+:K?:F .++ .14442 .2+K?F; .32 .+FF 13.442241 F.22 :G2;K; .++?+ .1431 .2?++ .52 .2?K 21.44351 K.2;2 F;::;+GK .+++ .145656 .2G?2G2 .122 .2:22 3.3452 +.2F K;?;:?: .++ .14444 .2K2;+? .2512 .?K;G 56.64
Ta!elul 2.2. Calculul re"i#$e%&ei la '%ai%$are #uplime%$are
Viteza
N!"
Viteza
78*"
Rezi*te&+a (a &ai&ta)e
!at#)at/
Rezi*te&+a !e &ai&ta)e
9e&e)at/ !e
Rezi*te&+a !e &ai&ta)e
!at#)at/ ae)'('i :R Aai;
Rezi*te&+a (a &ai&ta)e
*',(i7e&ta)/ :R Si;
+K
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
11/13
a,e&!i%i(#):R A,i;
0N"
-a(')i(e 7/)ii :R V7i;
0N"
0N" 0N"
4 2.5 .GG:2: 2.+:?KG+G .+F:G++ 2.55634 4.112 2.GGFKFG F.GK;FG .:?K 11.356412 .1 G.;2+K +F.+;G;G; +.:G2 25.46146515 .1 K.?F?+; 2F.+KG??; 2.G+G?? 4.134251 .224 +.G:;K ?2.2:F??FG ?.2GKG: 45.6451 6.252 +?.;++: .;?;22:22 ;.;+G++ 56.5262 1.2 +G.GF++G ;.?K K.FKKF+F .24414
2
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
12/13
Ta!elul 2.(. Calculul re"i#$e%&ei la '%ai%$are $)$ale *i a pu$erii de rem)rcare
Viteza
N!"
Rezi*te&+a (a
&ai&ta)e
,)i&%i,a(/
0N"
Rezi*te&+a (a
&ai&ta)e
*',(i7e&ta)/
:R Si;0N"
Rezi*tea&+a (a
&ai&ta)e
t#ta(/ :R Ti;
0N"
P'te)ea !e
)e7#)%a)e a
&a-ei :P)i;
0
8/16/2019 CAPITOLUL 2 calculul motorului nava
13/13
Figura 2.(. Pre"e%$area varia&iei pu$erii de rem)rcare '% rap)r$ cu vi$e"a
22