78
ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN” FACULTATEA DE MARINĂ CIVILĂ PROIECT DE DIPLOMĂ Conducător ştiinţific: Prof. univ. dr. ing. ALI BEAZIT Absolvent CADÎR ENIS CONSTANŢA 2011
| Date post: | 19-Jan-2016 |
| Category: |
Documents |
| Upload: | bogdan-babiuc |
| View: | 297 times |
| Download: | 4 times |
ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN”FACULTATEA DE MARINĂ CIVILĂ
PROIECT DE DIPLOMĂ
Conducător ştiinţific:Prof. univ. dr. ing. ALI BEAZIT
AbsolventCADÎR ENIS
CONSTANŢA2011
ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN”FACULTATEA DE MARINĂ CIVILĂ
SPECIALIZAREA ELECTROMECANICĂ
PROIECT DE DIPLOMĂ
TEMA: PROIECTAREA INSTALAȚIEI DEMANEVRĂ A CAPACELOR GURILOR DEMAGAZII LA O NAVĂ CARGOU DE 15000TDW
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC:Prof. univ. dr. ing. ALI BEAZIT
ABSOLVENTCADÎR ENIS
CONSTANŢA2011
ROMÂNIAMINISTERUL APĂRĂRII NAȚIONALEACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL
BĂTRÂN”
APROBDECANUL FACULTĂŢII DE MARINĂ CIVILĂ
Prof.univ.dr.ing.ALI BEAZIT
TEMA NR.
a lucrarii de licenţă al absolventului : CADÎR ENISFacultatea de: MARINĂ CIVILĂ, specializarea: ELECROMECANICĂ
________________________________________________________________
Tema proiectului: Proiectarea instalației de manevră a capacelor gurilor de magazii la onavă cargou de 15000 tdw..
Detalii asupra temei:
Capitolul 1: Introducere1.1 Dimensiunile principale ale navei1.2 Dotarea navei cu instalaţii de punte şi corpCapitolul 2: Caracteristici generale ale navelor2.1 Scurt istoric al dezvoltării construcţiilor navale2.2 Calităţile nautice si caracteristicile geometrice ale navei2.3 Rezerva de flotabilitate. Marca de bord liber2.4 Clasificarea navelor maritime şi fluviale2.5. Caracterizarea generală a structurilor navale2.6 Materiale utilizate în construcţia structurilor navaleCapitolul 3 Instalaţii pentru manevrarea capacelor mecanice ale gurilor de magazii3.1. Generalităţi3.2. Capace mecanice de translaţie cu simplă tragere3.3. Capace mecanice rabatabile3.4. Capace mecanice pliante3.5. Acţionarea capacelor pliante cu hidromotoare liniareCapitolul 4 Elementele sistemului hidraulic4.1 Motoare hidraulice4.2 Tipuri de pompe utilizate în acţionările hidrauliceCapitolul 5 Descrierea constructivă şl fucţionarea elementelor schemei de acţionarehidraulică6.1 Cazul hidromotorului liniar interior
6.2. Cazul hidromotorului liniar exterior6.3. Calculul pierderilor hidraulice prin conducte prin care circulă lichide cu văscozitatemare6.4 Calculul hidraulic al principalelor elemente ale instalaţiei de acoperire a gurilor demagaziiCapitolul 7 Norme şl reguli privind poluarea mediului marin cu uleiuri minerale şlhidrocarburi7.1 Gestionarea uleiurilor uzate7.2 Convenţia internaţională MARPOL 73/787.3 Anexa I la MARPOL 73/787.4 Operaţiunile din spaţiile compartimentului maşini ce se înregistreazăConcluziiBibliografie
BIBLIOGRAFIE RECOMANDATĂ
1. Bidoae Ion - Îndrumar de proiectare pentru teoria navei, Universitatea dinGalaţi, 19862. Chiţac Vergii -Teoria şi construcţia navei, voi I - Statica navei, Editura Ex Ponto,Constanţa, 20033. Dragalina Alexandru -Calculul termic al motoarelor diesel navale, EdituraMuntenia &Leda, Constanţa, 20024. Dragalina Alexandru - Motoare cu ardere internă, voi II, Editura Academiei Navale„Mircea cel Bătrân", Constanţa, 20035. Costică Alexandru -Maşini şi instalaţii navale de propulsie,Editura Tehnica, Bucureşti,19916. Horia Dumitrescu, ş.a. - Calculul Elicei, Editura Academiei Române, Bucureşti, 19907. loniţă C., Apostolache J, Instalaţii navale de bord, Editura Tehnică, Bucureşti, 1986;8. Maier Viorel -Mecanica şi construcţia navei, voi. I, II,III,Editura Tehnică, Bucureşti, 19859. Nica Dan - Unităţi de măsură de la A la Z, Editura Didactică şi Pedagogică,R.A., Bucureşti, 200310.Patrichi llie -Exploatarea şi repararea instalaţiilor şi sistemelor navale,Editura Academiei Navale „Mircea cel Bătrân", Constanţa, 200014.Precupeţu Paul, ş.a. -Desen tehnic industrial pentru construcţii de maşini, EdituraTehnică, Bucureşti, 198212. Pruiu A.., Uzunov G., Popa T., Manualul ofiţerului mecanic maritim, voi.II,Editura Tehnică, Bucureşti, 1998;
PRECIZĂRI ORGANIZATORICE
Conducătorul lucrării_________________________________________________Data primirii lucrării_________________________________________________Termen de predare___________________________________________________Locul unde se execută_________________________________________________
Şeful catedrei
___________________________________________
REZUMAT
Lucrarea de diplomă „ proiectarea instaiatiei de acţionare a capacelor gurilor de magazii"prezintă o mare importanţă pentru domeniul naval, pentru că abordează sectorul acţionărilorhidraulice, sector de vârf şi foarte răspândit la BORDUL NAVELOR. Tema a fost abordată înŞAPTE capitole pe două direcţii: una generală ce ţine de nava aferentă proiectului, iar cea de-adoua specifică temei speciale, ce ţine de Poiectarea sistemului de acţionare a capacelor mecanicede acopereire a gurilor de magazii.
Abordarea proiectului este interdisciplinară, pentru întocmirea acestuia utilizându-se ovastă bibliografie la disciplinele Mecanica navei, Chimie, Instalaţii mecanice şi hidropneumaticenavale, Maşini şi acţionări hidarulice, Teoria şi construcţia navei, Desen, Matematică, Fizică,Motoare cu ardere internă, etc.Cele SAPTE capitole rezolvă tema de proiectare, astfel:
în cap 1 sunt prezentate caracteristicile navei din tema de proiectare; în cap 2 sunt prezentate caracteristicile generale ale navei alături deprincipalele dotări
existente la bord; în cap 3 sunt prezentate instalatii pt manevrarea capacelor mecanice alegurilor de
magazii de tip pliante, rabatabile; în cap 4 sunt prezentate motoarele hidraulice de tip hidraulic, hidraulicoscilante.
Pompe cu pistonase radiale, cu roti dintate, cu roti dintate cu angrenare exterioara; în cap 5 este prezentata descrierea constructiva si funcţionarea elementelor schemei de
acţionare hidraulica; în cap 6 este realizat calculul instaiatiei de manevră capacelor gurilor de magazii; în cap 7 sunt prezentate normele si regulile privind poluarea mediului marin cu uleiuri
minerale si hidrocarburi;
ABSTRACT
The bachelor works „The hydraulic plant for opening the doors of a bulk carrier has a verybig importance for the naval domain, having an influence in the efficient work of the hydraulicsegment, the segment top and very useful an bord of a ship. This works is structured in six chaptersand two main directions: a general direction concerning the given ship and the second specificallyto the theme, hydraulic plant for opening the doors of a bulk carrier.
This work it's a multidisciplinary work, using knowledge from various disciplines likeHydraulic systems, Mechanical and hydro pneumatic installations, Damage control, The theory andconstructions of ship, Technical drawings, Mathematics, Computers, and other.
Those six chapters handles with the design theme as follows:o Chapter 1 present the main characteristics of the cargo-vessel which have 15000 tdw ;o Chapter 2 present the main characteristics of the ship and the standards systems fitted
onboard;o Chapter 3 presents the plant for opening the doors of cargo storage;o In chapter 4 are presented the hydraulic motors and the pumps;o In chapter 5 are described the functionality of the elements hydraulic action;o In chapter 6 is computed the drag force for hydraulic plant for opening the doors of a bulk
carrier;o In chapter 7 is presented the rules for the pollution marine environment;
1
CUPRINS
CUPRINS .................................................................................................................................. 1
CAPITOLUL 1 INTRODUCERE .......................................................................................... 3
1.1 DIMENSIUNILE PRINCIPALE ALE NAVEI .............................................................................. 4
1.2 DOTAREA NAVEI CU INSTALAŢII DE PUNTE ŞI CORP ........................................................... 5
CAPITOLUL 2 CARACTERISTICI GENERALE ALE NAVELOR ................................ 7
2.1 SCURT ISTORIC AL DEZVOLTĂRII CONSTRUCŢIILOR NAVALE .............................................. 7
2.2 CALITĂŢILE NAUTICE SI CARACTERISTICILE GEOMETRICE ALE NAVEI ................................ 8
2.3 REZERVA DE FLOTABILITATE. MARCA DE BORD LIBER. ................................................... 11
2.4 CLASIFICAREA NAVELOR MARITIME ŞI FLUVIALE............................................................. 13
2.5. CARACTERIZAREA GENERALĂ A STRUCTURILOR NAVALE .............................................. 16
2.6 MATERIALE UTILIZATE ÎN CONSTRUCŢIA STRUCTURILOR NAVALE ................................... 18
CAPITOLUL 3 . INSTALAŢII PENTRU MANEVRAREA CAPACELOR MECANICE
ALE GURILOR DE MAGAZII ............................................................................................ 26
3.1. GENERALITĂŢI ................................................................................................................ 26
3.2. CAPACE MECANICE DE TRANSLAŢIE CU SIMPLĂ TRAGERE. .............................................. 26
3.3. CAPACE MECANICE RABATABILE .................................................................................... 27
3.4. CAPACE MECANICE PLIANTE ........................................................................................... 28
3.5. ACŢIONAREA CAPACELOR PLIANTE CU HIDROMOTOARE LINIARE ................................... 28
CAPITOLUL 4 ELEMENTELE SISTEMULUI HIDRAULIC ........................................ 30
4.1 MOTOARE HIDRAULICE .................................................................................................... 30
4.2 TIPURI DE POMPE UTILIZATE ÎN ACŢIONĂRILE HIDRAULICE ............................................. 33
CAPITOLUL 5 DESCRIEREA CONSTRUCTIVĂ ŞL FUCŢIONAREA
ELEMENTELOR SCHEMEI DE ACŢIONARE HIDRAULICĂ .................................... 39
5.1 FILTRE. ............................................................................................................................ 39
5. 2. SUPAPE DE SENS UNIC .................................................................................................... 41
5.3 APARATAJUL DE REGLARE A DEBITULUI. ......................................................................... 44
5.4 APARATAJUL DE DISTRIBUŢIE .......................................................................................... 45
CAPITOLUL 6 CALCULUL INSTALAŢIEI DE MANEVRĂ A CAPACELOR
GURILOR DE MAGAZII ..................................................................................................... 55
6.1 CAZUL HIDROMOTORULUI LINIAR INTERIOR .................................................................... 55
6.2. CAZUL HIDROMOTORULUI LINIAR EXTERIOR. ................................................................. 59
6.3. CALCULUL PIERDERILOR HIDRAULICE PRIN CONDUCTE PRIN CARE CIRCULĂ LICHIDE CU
VĂSCOZITATE MARE .............................................................................................................. 60
6.4 CALCULUL HIDRAULIC AL PRINCIPALELOR ELEMENTE ALE INSTALAŢIEI DE ACOPERIRE A
GURILOR DE MAGAZII ............................................................................................................. 62
2
CAPITOLUL 7 NORME ŞL REGULI PRIVIND POLUAREA MEDIULUI MARIN CU
ULEIURI MINERALE ŞL HIDROCARBURI ................................................................... 64
7.1 GESTIONAREA ULEIURILOR UZATE ................................................................................... 64
7.2 CONVENŢIA INTERNAŢIONALĂ MARPOL 73/78 ............................................................. 65
7.3 ANEXA I LA MARPOL 73/78. ......................................................................................... 66
7.4 OPERAŢIUNILE DIN SPAŢIILE COMPARTIMENTULUI MAŞINI CE SE ÎNREGISTREAZĂ ........... 67
CONCLUZII ........................................................................................................................... 70
BIBLIOGRAFIE .................................................................................................................... 71
3
CAPITOLUL 1
INTRODUCERE
Nava de tipul cargou de 15000 tdw este destinată să transporte mărfuri generale, mărfuri în vrac
(incluzând chiar şi minereu, dar la capacitate redusă), utilaje, cherestea (în magazii şi pe punte) şi
containere.
Fig. 1.1
Fig.1.2.
4
1.1 Dimensiunile principale ale navei
Lungimea maximă Lmax - reprezintă distanţa măsurată pe orizontală între punctele extreme ale
navei:
Lmax=145,91m Lungimea între perpendiculareLpp - reprezintă lungimea stabilită între prova şi pupa în funcţie
de forma navei, astfel: distanţa măsurată între muchia prova şiaxulcârmei din pupa la nivelul linie de
încărcare de vară sau 96% din distanţa măsurată intre extremitatea prova la aceeaşi linie de încărcare şi
punctul extrem pupa (totuşi Lpp nu se va lua mai mare de 97% din lungimea navei măsurată la linia de
încărcare de vară):
Lpp=132,6 m
Lăţimea navei B - reprezintă distanţa măsurată între marginile exterioare ale secţiunii maestre:
B=21,2 m
Pescajul d - reprezintă distanţa măsurată pe verticală între planul de bază şi linia de plutire la
cuplul maestru când nava stă pe chilă dreaptă, la plină încărcare:
d=8,9 m
Înălţimea de construcţie D - reprezintă distanţa măsurată pe verticală intre planul de bază şi
linia punţii în bord la cuplul maestru:
D=13,2 m
Simbolul fundamental al navei este simbolizat prin două fracţii, separate printr-o ancoră, sub
forma:
În prima fracţie numărătorul indică registru de clasificaţie care a exercitat supravegherea
asupra construcţiei, iar în cea de-a doua simbolul M indică faptul că este vorba de-o navă maritimă.
În prima fracţie numitorul indică partea navei care a fost supusă supravegherii, aici C
reprezintă corp, iar M maşini, ceea ce semnifică că atât corpul cât şi maşinile au făcut obiectul
supravegherii pe timpul construcţiei din parte Registrului.
Numitorul celei de-a doua fracţii, reprezentat printr-un număr, indică: 0-pentru nave destinate
navigaţie nelimitate; 1- navigaţie în mări deschise, dar nu mai departe de locurile de adăpost de 200
Mm; 2 - navigaţie în mări deschise, dar nu mai departe de locurile de adăpost de 50 Mm sau 2R unde
valurile nu trebuie să depăşească gradul 6; 3- pentru navele destinate navigaţiei maritime costiere.
Nava este echipată din punctul de vedere al maşinilor principale cu un motor principal Sulzer
diesel reversibil în doi timpi cu simplu efect ce au următoarele caracteristici:
- Număr cilindri 6;
- Diametrul cilindrului / cursă 900 mm /1550 mm;
- Putere 9400 CP (6918 kW);
- Turaţie 122 rot/min;
- Transmisie:directă;
- Combustibil utilizat - păcură;
Autonomia navei este luată în considerare ca fiind 16000 Mm
- Bunker 4027t
- Viteza 15,8 Nd
- Generatoare 3*504 kW 400 V 50 Hz CA
- Propulsor: 1 elice cu pas fix
- Număr magazii 11: 17,50m; 29,70m; 18,00;3*20,70m; 18,00m; 30,60m;
15,30m
- Dimensiuni guri magazii: 11,00*15,60m; 10*(11,70*15,60)
5
- Capacitate mărfuri în vrac: 83997m3
1.2 Dotarea navei cu instalaţii de punte şi corp
A.Instalaţia de ancorare
Această instalaţie are ca elemente componente :
- două ancore de tip Hall de 1800 Kg fiecare ;
- două lanţuri de ancoră din otel de calibru 70 şi de lungime 250 m (cel din babord) şi de 275 m (cel din tribord);
- două nise proeminente ;
- două nări de ancoră cu tuburi de tablă sudată ; - două stope de lant; - platforme şi postamenti; - două vinciuri combinate de ancoră şi manevre hidraulice. Un vinci este prevăzut cu
barbotină cu frână, tobă de cablu cu frână, tambur manevră şi motor hidraulic.
B. Instalaţia de santină şi de drenare a tuturor tancurilor de combustibil
Instalaţia asigură drenarea magaziilor de mărfuri, a compartimentului maşini şi a tancurilor de
combustibil greu după spălare, a compartimentului maşinei cârmei, a puţului de lanţ, a tunelului de
tubulaturi. Instalaţia se compune din următoarele părţi distincte:
a) Instalaţia de santină pentru magazii
Aceasta este compusă din: electropompa de santină dublată de electropompa de balast,
tubulatura magistrală şi sorburile cu reţinere.
b) Instalaţia de santină a compartimentului de maşini
Drenarea compartimentului maşini se face cu o electropompă cu piston care mai are şi
posibilitatea debarasării apei de santină la mal prin prizele amplasate în borduri, precum şi posibilitatea
trimiterii reziduurilor la tancul de slop.
Apa de santină este evacuată peste bord doar după ce aceasta a fost trecută printr-o instalaţie de
separare a hidrocarburilor şi a rezultat un conţinut maxim de hidrocarburi mai mic de 15 ppm.
c) Instalaţia de santină pentru zonele prova şi pupa
Drenarea compartimentului maşinii cârmei şi a încăperilor de pe puntea principală şi din picul
pupa şi picul prova se face gravitaţional printr-un sistem de tubulaturi de scurgere.
C. Instalaţia de balast
Instalaţia de balast este deservită de două electropompe centrifugale verticale
neautoamorsabile. Pentru amorsare, fiecare pompă este dotată cu :
- un ejector care extrage aerul din tubulatura de aspiraţie a pompei având ca agent de lucru aerul comprimat;
- două valvule electromagnetice montate pe aspiraţia ejectorului şi pe admisia agentului de lucru ;
-un presostat ce comandă închiderea şi deschiderea valvulelor electromagnetice în funcţie de
presiunea realizată pe refularea pompelor.
D. Instalaţia de stins incendiu cu apă Nava este dotată cu o instalaţie de stins incendiu cu apă care este deservită de două
electropompe centrifuge care pot lucra fie singure, fie în paralel. Acestea se află amplasate în
compartimentul maşini pe puntea paiol, câteuna în fiecare bord.
Pentru cazurile de avarie, în compartimentul maşini, nava este dotată cu o pompă centrifugă de
avarie autoamorsabilă amplasată într-un compartiment special amenajat în dublul fund.
E. Instalaţia de stins incendiu cu CO2
Nava este dotată cu o instalaţie de stins incendiu cu CO2, deservită de o centrală de bioxid de
carbon care este amplasată pe puntea principală. Instalaţia este prevăzută cu sirene de avertizare sonoră
în compartimentul maşini şi cu alte mijloace de avertizare sonoră (fluiere) în celelalte compartimente şi
6
încăperi ale navei (magazii, ateliere,...). Pe lângă mijloacele de avertizare sonoră, nava mai este dotată
şi cu mijloace de avertizare şi semnalizare luminoase.
F.Instalaţia de stins incendiu cu abur, de aburire şi de spălare tancuri de combustibil Această instalaţie foloseşte aburul la o presiune de 7 bar, presiune care este asigurată de
caldarină şi conţine un distribuitor ce asigură stingerea focarului de icendiu cu abur la motorul
principal, la motoarele auxiliare, la caldarina cu arzător şi pe coşul de fum.
Instalaţia de aburire se compune din :
- un distribuitor de abur care asigură repartiţia aburului la pulverizatoare; - un număr de pulverizatoare ce execută stropirea cu abur a pereţilor tancurilor de ulei
(circulaţie şi rezervă).
Sistemul de aburire este folosit pentru desprinderea de pe suprafeţele pereţilor tancurilor a depunerilor,
contribuind la o mai bună curăţire în urma spălării.
G. Instalaţia de ventilaţie a magaziilor
Acest sistem de ventilaţie este mixt, adică cu introducţie artificială a aerului în încăperi şi cu
evacuarea naturală a acestuia şi asigură 6 schimburi a aerului din încăpere pe oră, când magaziile sunt
goale.
Instalaţia este compusă din electroventilatoare axiale amplasate pe puntea principală. Gurile de
introducţie sunt prevăzute cu site de protecţie împotriva flăcărilor şi cu un rând de site grosiere ce
împiedică pătrunderea diferitelor bucăţi de materiale (cârpe, bucăţi de lemn).
H. Instalaţia de guvernare
Instalaţia de guvernare este compusă din :
- cârma de tip suspendată, semicompensată şi care este dispusă în continuarea etamboului;
- maşina cârmei care este acţionată electrohidraulic şi este deservită de grupul
electrohidraulic alimentat direct de un circuit electric de la tabloul principal de distribuţie (TPD);
- arborele cârmei ce este confecţionat din otel forjat cu cămaşa din otel inoxidabil;
- lagărele de susţinere ce sunt confecţionate din otel şi au bucşe din bronz, unse cu ulei cu
ajutorul unui sistem de ungătoare.
Maşina cârmei asigură bandarea cârmei dintr-un bord în altul de la un unghi de 32° babord la
un unghi de 32° tribord într-un timp de maximum 28 secunde.
I. Instalaţia de salvare Nava este echipată cu două bărci de salvare cu motor, bărci de salvare de tip închis, cu
capacitatea de ambarcare a 44 persoane fiecare. Fiecare este amplasată în câte un bord, una în bordul
babord şi una în bordul tribord.
Echipamentul de salvare mai conţine şi 4 plute şi 12 colaci de salvare şi un număr de veste de
salvare cu baterii şi fluier disponibile pentru 25 de persoane.
7
CAPITOLUL 2
CARACTERISTICI GENERALE ALE NAVELOR
2.1 Scurt istoric al dezvoltării construcţiilor navale
Epoca marilor descoperiri geografice a dus la o nevoie crescută de capacităţi de transport a
navelor comerciale ceea ce a făcut ca sectorul construcţiilor navale sa se dezvolte puternic şi să se
transforme într-o ramura industrială distinctă şi puternică. începând cu secolul al XV-lea construcţia
navelor vizează aspecte importante, cum sunt: sporirea volumului încărcăturii, îmbunătăţirea calităţilor
nautice, creşterea dimensiunilor navei şi implicit a capacităţilor de încărcare, creşterea siguranţei navei.
Adevărata revoluţie în domeniu s-a produs ca urmare a folosirii oţelului pentru construcţia corpului
ceea ce a permis la sporirea apreciabilă a dimensiunilor si a tonajului navelor.
Fig. 2.1.
Necesitatea asigurării rezistenţei corpului navei a condus la dezvoltarea sistemului de osatură
longitudinal şi odată cu acesta au apărut noi tehnologii de asamblare a corpului navei, de alegere şi
pregătire atentă a materialelor în scopul creşterii duratei şi siguranţie în funcţionare.
Tipul de navă care s-a impus la timpul respectiv a fost galionul care a fost folosit atât pentru
scopuri comerciale cât şi pentru scopuri militare. Evoluţia navelor cu vele continuă în secolul al
XVII-lea cu apariţia navelor de linie ca urmare a necesităţilor militare ale marilor puteri maritime.
În scopul măririi numărului de tunuri amplasate la bord aceste nave aveau câte trei punţi, iar
numărul velelor şi a vergilor devine din ce în ce mai mare. Pe lângă aceste nave au apărut şi fregate,
bricuri, brigantine, incendiatoare, bombardiere, clipere, etc.
Apariţia maşinilor cu abur şi a motoarelor cu ardere internă a pus capăt transportului de
mărfuri cu veliere de capacitate mare.
Progresele importante ce au dus la dezvoltarea explozivă şi modernizarea construcţiilor
navale, introduse în ultima parte a sec XI şi prima parte a sec. XX, au fost: generalizarea utilizării
oţelului ca material constructiv al corpului navei; introducerea pe nave a maşinii de propulsie cu aburi
şi mai apoi a motoarelor cu ardere internă şi a turbinelor cu gaze; dezvoltarea propulsoarelor prin
8
dezvoltarea roţilor cu zbaturi şi apariţia elicelor navale, introducerea pe nave a încălzirii centrale şi a
iluminatului, adăugarea generatoarelor şi motoarelor electrice, dezvoltarea comunicaţiilor navale, etc.
Fig. 2.2.
Consecinţele imediate au fost creşterea dimensiunilor navelor, urmată de îmbunătăţirea
continuă a performanţelor acestora în special a vitezei de deplasare si a condiţiilor de viaţă la bord.
2.2 Calităţile nautice si caracteristicile geometrice ale navei
Nava este o construcţie plutitoare inginerească destinată transportului de mărfuri şi pasageri
(navele de transport) sau pentru efectuarea unor operaţiuni în porturi şi pe căile navigabile (navele
tehnice).
Construcţia navelor reprezintă fără îndoială un domeniu tradiţional în cadrul industriei
transporturilor datorită elementului principal extrem de simplu pe care se bazează: "principiul lui
Arhimede". Nava trebuie să fie o construcţie plutitoare care să opereze în siguranţă deplină, în condiţii
de mediu cunoscute. Istoria dezastrelor navale dovedeşte că această cerinţă este încă o problemă
nerezolvată pe plan mondial şi a cărei dificultate apare din faptul că nava operează la interfaţa dintre
două medii fluide (apa şi aerul); a căror evoluţie este oarecum predictibilă. Statistici la nivelul anului
1992 consemnează că la un parc de 76000 de nave în lume s-a calculat o rată a pierderii de 0,3 % pe an
şi o rată a accidentelor grave de 1,49 % pe an, la nave cu mai mult de 500 TRB. Cauzele acestor
accidente sunt de natură tehnică, ştiinţifică, economică la care se adaugă, nu în ultimul rând, eroarea
umană.
Studiile societăţilor de asigurare şi a marilor companii de navigaţie efectuate pentru fiecare caz în
parte au ajuns la concluzia că mai mult de 80 % s-au datorat erorilor umane. Rezoluţia I.M.O.
A.596(15) din 1987 subliniază că "majoritatea accidentelor maritime se datorează erorilor umane".
Ca o măsură absolut necesară în noiembrie 1993, Adunarea I.M.O. a adoptat Codul I.S.M.
(Internationa Safety Management) un standard internaţional pentru managementul în deplină siguranţă
al navei, corespunzător fiecărei situaţii de operare şi pentru prevenirea poluării mediului marin; care a
intrat în vigoare la 24 mai 1994. Orice navă la bordul căreia s-a implementat codul I.S.M. printr-un set
de proceduri specifice primeşte Certificatul de Management, care se verifică în timpul inspecţiilor Port
9
State Control. Aceste proceduri acoperă problematica întreagă a activităţilor de la bord constituind "
Manualul procedurilor operaţionale de la bordul navei".
Pe de altă parte pentru a limita numărul accidentelor navale care se datorează erorilor umane în
1995 a fost adoptat codul S.T.C.W. care reprezintă un sumum minim de competenţe pe care trebuie să
le posede orice membru al echipajului, corespunzător funcţiei pe care o ocupă.
În cadrul teoriei navei, preocuparea esenţială constă în studiul calităţilor nautice precum şi modul
în care: caracteristicile geometrice ale navei (dimensiuni principale, rapoarte între dimensiuni, formele
suprafeţei imerse), distribuţia de greutăţi de la bordul navei, acţiunea factorilor externi (forţe şi momente
hidrodinamice datorate acţiunii valurilor mării), etc., influenţează aceste calităţi.
S-au identificat următoarele calităţi nautice ale navei:flotabilitatea, stabilitatea, nescufundabilitatea.
Flotabilitatea este calitatea navei de a pluti cu întreaga încărcătură la bord la pescajul dorit şi în
poziţia dorită. Nava trebuie să posede şi o rezervă minimă de flotabilitate care depinde de tipul de navă,
de tipul de încărcătură şi de zona de navigaţie.
Stabilitatea reprezintă calitatea navei de a reveni la poziţia iniţială de echilibru, după dispariţia
cauzei externe care a scos-o din această poziţie.
Nescufundabilitatea reprezintă capacitatea navei de a-şi păstra flotabilitatea şi stabilitatea în limite
rezonabile atunci când un compartiment sau un grup de compartimente sunt inundate. în timpul
navigaţiei pe mare montată, nava va executa mişcări pe toate gradele de libertate, din care unele sunt
mişcări oscilatorii. Aceste mişcări trebuie să aibă amplitudini cât mai mici şi perioade cât mai mari.
Principalele caracteristici geometrice ale corpului navei. O navă se poate împărţi în mai multe
complexe constructive: corpul, suprastructurile şi rufurile, instalaţia energetică, propulsorul, instalaţiile
de punte şi cu tubulaturi, instalaţiile electrice şi radio, etc.; fiecare dintre aceste complexe ridicând
probleme specifice de proiectare, construcţie şi exploatare.
Fig. 2.3.
Partea principală a oricărei nave o constă corpul alcătuit dintr-un înveliş subţire şi etanş, întărit la
interior cu cadre transversale şi longitudinale care formeazăstructura corpului şi îi conferă rigiditatea
necesară. Reprezentarea grafică a corpului navei se concretizează în planul de forme. El se foloseşte
pentru efectuarea calculelor hidrostatice necesare în procesul de proiectare şi în timpul exploatării
navei la reparaţiile la corp, la andocare, etc.
Ca plane principale în statica navei se definesc următoarele trei plane reciproc perpendiculare
(Fig.2.3.):
a) - planul diametral (P.D.) este un plan vertical longitudinal care împarte nava în două jumătăţi simetrice
tribord (Tb) şi babord (Bb). Intersecţia corpului navei cu planul diametral este un contur închis numit
conturul navei în planul diametral. Intersecţia planului diametral cu chila reprezintă linia chilei. Dacă în
poziţia de plutirelinia chilei este paralelă cu suprafaţa de plutire se spune este pe chilă dreaptă. În caz
contrar linia chilei este înclinată faţă de suprafaţa apei; cu un pescaj mai mare la pupa. Se spune că nava
este apupată sau cu asieta la pupa. Această soluţie se adoptă la unele nave deoarece din punct de vedere
hidrodinamic, complexul "elice - cârmă" funcţionează în condiţii mai bune la pescaje mai mari.
10
Planul plutirii de calcul este planul orizontal care coincide cu suprafaţa apei liniştite, corespunzător
pescajului pentru care a fost proiectată nava. Acest plan împarte nava în două părţi distincte: partea
imersă numită şi carenă şi partea emersă. Corespunzător avem suprafaţa imersă în contact cu apa şi
suprafaţa emersă în contact cu aerul atmosferic. Planul plutirii de calcul intersectează suprafaţa corpului
navei după o curbă plană închisă denumită linie de apă , care închide la interior plutirea de calcul sau
plutirea de proiectare (CWL) .
Se definesc următoarele două perpendiculare (Fig. 2.4.):
Perpendiculara prova (P.pv) este dreapta verticală care trece prin punctul de intersecţie dintre linia
interioară a etravei şi C.WL .
Perpendiculara pupa (P.pp) este dreapta verticală conţinută în planul diametral, dusă prin axul
cârmei sau la 96 % din lungimea plutirii de calcul (LCWL).
Pentru calculul elementelor geometrice ale carenei trebuie considerată o lungime care să
reprezinte o valoare medie a lungimii carenei pentru diferite plutiri. În general pentru aceste calcule se
foloseşte lungimea recomandată de societăţile declasificare pentru navele comerciale respectiv
lungimea plutirii de calcul pentru navele militare Registru. recomandă lungimea între perpendiculare.
Fig. 2.4.
b) - planul secţiunii de la mijlocul navei este un al doilea plan important în descrierea formelor
geometrice ale navei. Este un plan lateral perpendicular pe planul diametral situat la jumătatea lungimii
de calcul; în general reprezentat prin simbolul Φ. Acest simbol a fost iniţial utilizat pentru a desemna
planul secţiunii transversale de arie maximă sau planul "cuplului maestru". Planul cuplului maestru
împarte nava în două jumătăţi: jumătatea prova şi jumătatea pupa.
La navele moderne de transport există o zonă la mijlocul navei unde secţiunea transversală se păstrează
constantă, care se numeşte" zonă cilindrică".
c) - planul de bază este planul paralel cu planul plutirii de calcul dus prin punctul de intersecţie al
planului secţiunii de la mijlocul navei cu linia de bază. Urma planului de bază pe planul diametral se
numeşte linie de bază (L.B)
Sistemul de coordonate faţă de care ne vom raporta în calculele de statica navei are axele situate la
intersecţia a două câte două din cele trei plane principale. Originea acestui sistem K se numeşte punct de
chilă. Axa xeste laintersecţia lui P.B. CU P.D. şi poziţia spre prova; axayeste la intersecţia lui P.B. CUΦşi
pozitivă spre tribord; axa z este la intersecţia lui Φ cu P.D. şi este pozitivă în sus.
Acesta este un sistem mobil în spaţiu legat de navă. Asupra sistemelor de coordonate vom mai reveni în
capitolul următor.
Dimensiuni principale. Dimensiunile navei sunt de două tipuri: dimensiuni teoretice (de calcul
sau de construcţie) şi dimensiuni de gabarit de care trebuie să se ţină cont în exploatarea şi manevra
navei. Acestea sunt: lungimea L, lăţimea B, înălţimea de construcţie D, pescajul d. în figura 2.5. sunt
ilustrate următoarele dimensiuni principale.
Lungimea la linia de plutire (LWI) este distanţa măsurată în P.D. între punctele de intersecţie ale
liniei de plutire cu etrava şi etamboul.
Lungimea de construcţie sau de calcul (L) este lungimea definită conform prescripţiilor
registrelor de clasificare şi serveşte la dimensionarea elementelor constructive ale navei.
Lungimea maximă (Lmax) este distanţa orizontală măsurată între punctele extreme ale corpului
navei, excluzând eventualele părţi nestructurale. Dacă nava este prevăzută cu părţi structurale atunci
aceeaşi distanţă se numeşte lungime de gabarit.
Fig. 1.2.2
11
Fig. 2.5.
Lungimea între perpendiculare (LPP) este distanţa măsurată între perpendicularele prova şi pupa.
Lăţimea de calcul este distanţa măsurată între tangentele paralele la axa de simetrie a plutirii de calcul.
Pentru navele care au zonă cilindrică lăţimea este măsurată în secţiunea de la mijlocul navei pe plutirea
de calcul.
Lăţimea maximă (Bmax) este distanţa măsurată între punctele extreme ale corpului în secţiunea de
la mijlocul navei excluzând eventualele părţi nestructurale. Dacă nava este prevăzută cu părţi structurale
atunci aceeaşi distanţă se numeştelăţime de gabarit.
Înălţimea de construcţie (D) este distanţa verticală dintre P.B. şi punctul de intersecţie al punţii cu
bordajul măsurată în planul secţiunii de la mijlocul navei.
Înălţimea bordului liber (F ) este distanţa verticală măsurată în secţiunea de la mijlocul navei de
la linia de plutire până la intersecţia punţii de bord liber cu bordajul.
Pescajul de calcul (d) este distanţa verticală măsurată în secţiunea de la mijlocul navei întreL.B.
şi plutirea de calcul.
Pescajele prova şi pupa (dpv,dpp) sunt distanţele verticale măsurate la celedouă perpendiculare de
la linia chilei până la plutirea de calcul.
2.3 Rezerva de flotabilitate. Marca de bord liber.
Prin definiţie, rezerva de flotabilitate este volumul etanş al navei situat deasupra liniei plutirii.
Rezerva de flotabilitate, poate fi interpretată ca fiind volumul de apă ce poate fi ambarcat la bord pentru
ca nava să ajungă în situaţia de "plutire submarină". Evident că măsura rezervei de flotabilitate este
bordul liber al navei F (Fig. 2.6.).
Prin definiţie, bordul liber atribuit este distanţa măsurată pe verticală la mijlocul navei, între
marginea superioară a liniei punţii şi marginea superioară a liniei de încărcare corespunzătoare.
Fig. 2.6.
Rezerva de flotabilitate este deosebit de importantă în special în cazurile când nava suferă avarii
la corp şi un compartiment sau un grup de compartimente sunt inundate. în aceste situaţii, nava îşi
modifică parametrii de flotabilitate mărindu-şi pescajul mediu şi înclinându-se longitudinal şi/sau
transversal.
Fig. 1.2.3
Fig. 1.3.1
12
Asigurarea rezervei de flotabilitate depinde de rigiditatea corpului (rezistenţa generală şi locală) şi
etanşeitatea lui.
Bordul liber, la o navă comercială, variază în limite largi, în funcţie de cantitatea de marfă.
Stabilitatea bordului liber minim pentru navele de transport maritim, se face conform "Convenţiei
internaţionale asupra liniilor de încărcare"- Londra 1966. Astfel, navele sunt împărţite în două
categorii:
- Navele de tipul "A" - sunt nave special construite pentru a transporta mărfuri lichide în vrac. La
aceste nave deschiderile în tancurile de marfă sunt de mici dimensiuni, acoperite cu capace rezistente şi
garnituri etanşe. O astfel de navă trebuie să aibe un grad foarte mare de etanşeitate a punţilor principale;
de asemenea transportând mărfuri lichide în vrac etanşeitatea este sporită şi asemănător şi rezistenţa la
inundare.
- Nave de tipul "B" - sunt nave care nu satisfac condiţiile pentru tipul "A"
Înălţimea bordului se determină în practică cu ajutorul "mărcii de bord liber".
Aceasta este amplasată în fiecare bord la mijlocul navei şi constă din:
- linia punţii; - discul de bord liber (denumit şi discul Plimsall) situat sub linia punţii tăiat de o bandă orizontală,
a cărei margine superioară trece prin centrul discului şi este situată faţă de linia de punţii la o distanţă
egală cu bordul liber minim de vară (Fig. 2.7.).
Având stabilit bordul liber de vară, relaţiile dintre acesta şi celelalte linii de încărcare pentru
diferite zone geografice şi anotimpuri sunt prezentate în continuare:
.1 Linia de încărcare de vară (Summer load line) este indicată prin marginea superioară a benzii
ce trece prin centrul discului fiind marcată cu V(S). Distanţa măsurată în milimetri de la această linie şi
linia punţii reprezintă bordul liber minim de vară (Summer freeboard).
.2 Linia de încărcare la tropice (Tropical load line)este situată deasupra liniei de încărcare de
vară la o distanţă egală cu 1/48 din pescajul de vară al navei, fiind marcată cu T(T).
.3 Linia de încărcare de iarnă (Winter load line) este situată sub linia de încărcare de vară la o
distanţă egală cu 1/48 din pescajul de vară al navei, fiind marcată cu I(W).
Fig. 2.7.
4.Linia de încărcare de iarnă în Atlanticul de Nord (Winter Nord Atlantic load ne) este
marcată cu IAN(WNA). Pentru navele cu lungimea mai mică de 100m această linie se obţine majorând
cu 50mm bordul liber minim de iarnă. Pentru celelalte nave această linie coincide cu linia de încărcare
de iarnă.
5.Linia de încărcare de vară în apă dulce (Summer fresh water load line) este indicata de
marginea superioară a unei benzi marcată cuD(F). Distanţa de la marginea superioară a acestei benzi
până la linia de vară este egală cu variaţia pescajului mediu al navei la trecerea din apă sărată cu ρ
=1,025 t / m3 în apă dulce cuρ1 = 1,0 t/m
3 (FWA).
6. Linia de încărcare la tropice în apă dulce (Tropical fresh water load line) este indicată de
marginea superioară a unei benzi marcată cuTD(TF). Distanţa de la marginea superioară a acestei
13
benzi până la linia de încărcare de vară în apă dulce (D) reprezintă modificarea pescajului care este
admisă în apă dulce faţă de bordul liber la tropice.
La navele care transportă cherestea pe punte se prevăd linii de încărcare suplimentare plasate în
stânga discului de bord liber cu liniile de încărcare având aceeaşi specificaţie.
2.4 Clasificarea navelor maritime şi fluviale
Nava reprezintă o construcţie plutitoare complexă, cu propulsie proprie, remorcată sau staţionată,
destinată îndeplinirii unei funcţii de transport sau altor lucrări şi activităţi maritime şi/sau fluviale.
Pentru a putea analiza nava, ce reprezintă o structură complexă, putem folosi patru criterii:
criteriul funcţionalităţii; criteriul mecanicii clasice; criteriul constructiv - elastic; criteriul sistemic. Din
punctul de vedere al prezentului contract de cercetare se impune realizarea clasificării navelor după
criteriul funcţionalităţii. Pe baza acestui criteriu putem clasifica navele în două mari categorii, după cum
urmează: nave civile şi nave militare.
2.4.1 Nave civile maritime şi fluviale
a) Din punct de vedere al funcţionalităţii propriu zise
- Nave pentru transportul mărfurilor uscate: cargouri mărfuri generale, nave mixte,
- Nave pentru transportul mărfurilor lichide denumite şi nave cisternă: petroliere (nave destinate
transportului de ţiţei şi produselor petroliere cu punctul de inflamabilitate de 60°C şi mai mic
pentru navele maritime şi de 55°C şi mai mic pentru navele de navigaţie interioară şi presiunea
vaporilor după Reid mai mică decât cea atmosferică), nave transportoare de gaze lichefiate
(navă destinată transportului în vrac al gazelor lichefiate), navă pentru transportul produselor
chimice (navă destinată transportului în vrac al produselor chimice periculoase); nave
combinate (de tip mineralier-petrolier sau vrachier-petrolier);
- Nave specializate: vrachiere, mineraliere, cerealiere, portcontainer, portbarje, roll-on/roll-off
navă (pentru mărfuri destinată pentru transportul diferitelor mijloace de transport pe toate
punţile, inclusiv pe puntea suprastructurilor), feribot (navă de mărfuri şi pasageri destinată
pentru transportul regulat ala pasagerilor precum şi al parcului rulant de cale ferată şi /sau
mijloacelor de transport rutier de regulă pe puntea pereţilor etanşi şi mai sus), nave pentru
transportul cherestelei, nave pentru pescuit şi prelucrare a peştelui, nave frigorifice, nave pentru
transportul animalelor vii, spărgătoare de gheaţă, remorchere, nave de cercetări ştiinţifice,
nave hidrografice, nave şcoală, nave pentru prelucrarea altor resurse vii ale mării care nu se
ocupă cu pescuitul acestora;
- Nave de pasageri, care pot fi special destinate transportului de pasageri sau orice navă care
transportă mai mult de 12 pasageri;
- Nave tehnice: nave de salvare, drăgi, macarale plutitoare, docuri plutitoare, şalande, ateliere
plutitoare, sonete plutitoare, staţii de ranfluare, platforme de foraj marin (UMF);
b) Din punct de vedere al modului de propulsie
- Nave fără propulsie proprie (neautopropulsate)
- Nave cu propulsie proprie (autopropulsate): cu vele, cu motoare cu ardere internă, cu turbine (cu
abur sau cu gaze)
- Cu propulsie mixtă (diesel - electrică, turbo - electrică, vele - motor)
- Cu propulsie nucleară
c) Din punctul de vedere al materialului de construcţie a corpului navei
- Nave din lemn
- Nave din oţel
- Nave din metal şi aliaje uşoare
- Nave din materiale compozite
- Nave din materiale plastice armate
- Nave din beton armat
d) Din punctul de vedere al zonei de navigatie
- Nave de cursă lungă
- Nave pentru navigaţie costieră (de cabotaj)
14
- Nave pentru radă şi port
- Nave pentru navigaţia interioară (mări interioare, fluvii şi lacuri)
Trebuie menţionat faptul că funcţionalitatea fiecărui tip de navă are implicaţii directe asupra
comportamentului mecanic şi structurii constructive a corpului său.
2.4.2 Nave militare
Clasificarea navelor militare se face în funcţie de cerinţele operaţionale, importanţa
misiunilor principale pe care le rezolvă, deplasament, dotare cu armament şi tehnică de luptă,
rază de acţiune, autonomie.
În funcţie de mediul de acţiune şi nevoile misiunii navele militare se clasifică astfel:
Având în vedere caracterizarea navei pe baza criteriului funcţionalităţii acestea se clasifică
astfel (tabelul 2.1):
Navele moderne aflate în dotarea Forţelor Navale se pot asimila cu anumite rezerve navelor
civile.
15
Tabelul 2.1
Specificul navelor militare presupune utilizarea celor patru categorii de sisteme de osatură şi mai
ales sistemul de osatură combinat, şi sistemul de osatură mixt datorită următoarelor aspecte:
1. pornind de la misiunile de luptă ale navelor marinei militare, care presupune solicitarea acestora
în condiţii extreme;
Nr.Crt. Criteriul de
clasificare
Categoria Tipul Observaţii
1 NAVE DE
LUPTA
Portavioane Propulsie
nucleară
2 Nave de Portelicoptere
3 suprafaţă Crucişătoare Propulsie
nucleară
şi clasică
4 Distrugătoare
5 Fregate
6 Corvete
7 Nave de
patrulare
8 Vedete
purtătoare
de
rachete/torpile
9 Monitoare
10 Nave dragoare
de mine
11 Vânătoare de
mine
12 Nave de desant
13 Nave submerse Submarine de
atac
Propulsie clasică
şi nucleară
14 Submarine
vânătoare de
submarin
15 Nave logistice
16 NAVE
AUXILIARE
Nave de
suprafaţă
Nave de
asigurarea
războiului
electronic
•
17 Nave de
comandament
18 Nave-spital
19 Nave de
asigurare
20 Nave de
salvare-
avarli
21 Nave cisternă
22 Remorchere
16
2. posibilitatea alimentărilor acestora în marş;
3. participarea la misiuni umanitare, speciale de salvare şi recuperare pe mare, în orice condiţii ale
mării şi în orice zonă a globului;
4. nescufundabilitatea navei în cazul inundării unor compartimente datorită undelor de şoc ale
exploziei submarine.
5. natura încărcăturii de la bord este în general agabaritică, şi cu destinaţie specială;
6. navele sunt proiectate să navige în cele mai diverse condiţii de obicei extreme;
7. navele sunt mici ca dimensiuni şi tonaje;
8. sunt nave puternic solicitate datorită calităţilor nautice cu care sunt dotate;
9. corpul este solicitat pe timpul folosirii în luptă a navelor la lansări de rachete, trageri cu artileria,
misiuni de dragaj.
10. corpul este conceput de aşa manieră astfel încât să plutească în condiţiile inundării cât mai multor compartimente
11. în general la navele de ultimă generaţie se utilizează construcţii care să micşoreze amprenta magnetică, acustică, de radiolocaţie, hidrodinamică.
12. echipamentele speciale de menţinere a funcţiilor vitale ale navei şi echipajului, impun adoptarea construcţiilor care să reziste solicitărilor diverse de natură mecanică şi termică.
13. vibraţiile corpului navei la factorii externi şi interni impun măsuri suplimentare de amortizare a acestor solicitări, necesare stabilizării tirurilor armamentelor şi deci construcţii speciale care
influenţează structura constructivă a navei.
2.5. Caracterizarea generală a structurilor navale
Nava reprezintă o construcţie plutitoare complexă, cu propulsie proprie, remorcată sau staţionată,
destinată îndeplinirii unei funcţii de transport sau altor lucrări şi activităţi maritime şi/sau fluviale. Corpul
navei are următoarele părţi constructive:
Osatura. Osatura este definită o reţea spaţială de bare drepte şi curbe, îmbinate între ele, care
determină şi menţine formele geometrice ale corpului navei. Corpului navei poate fi construit cu două tipuri
de elemente de osatură:
- elemente de osatură longitudinale: acele bare drepte sau curbe ale căror lungimi se măsoară în planuri paralele cu PD respectiv PL
- elemente de osatură transversale: acele bare drepte sau curbe ale căror lungimi se măsoară în planuri paralele cu cuplul maestru
Învelişul exterior. învelişul exterior este partea constructivă a corpului navei, formată din filele de
tablă drepte şi curbe, de diferite grosimi, care îmbracă osatura.
Construcţiile de rigidizare. Totalitatea planşeelor situate în interiorul corpului navei, dispuse
longitudinal - orizontal (punţile), transversal – vertical (pereţii transversali) şi longitudinal - verticali (pereţii
longitudinal) se numesc construcţii de rigidizare.
Construcţiile anexe. Sunt acele construcţii, situate în interiorul (tancurile, postamentele
generatoarelor de abur, maşinilor şi mecanismelor, etc)şi exteriorul corpului etanş (suprastructurile şi
rufurile, parapetele şi balustradele, etc), care participă la îndeplinirea în bune condiţii a funcţionalităţii navei
2.5.1 Sisteme de osatură.
Structura oricărui corp de navă include două tipuri de elemente de osatură: longitudinale şi
transversale. După modul de dispunere şi după gradul de participare la structura corpului a celor două tipuri
de elemente amintite mai sus, în construcţiile navale se deosebesc următoarele patru sisteme de osatură:
- sistemul transversal;
- sistemul longitudinal;
- sistemul combinat;
- sistemul mixt;
2.5.1.1 Sistemul de osatură transversal.
17
Este sistemul de osatură cel mai cunoscut, fiind folosit din cele mai vechi timpuri şi se aplică în
construcţia navelor de lungimi mici (sub 80 m) care nu necesită măsuri deosebite privind asigurarea
rezistenţei generale a corpului la incovoierea longitudinală. Caracteristic acestui sistem este faptul că
în cadrul construcţiei structurii de rezistenţă a corpului predomină elementele de osatură transversale.
2.5.1.2 Sistemul de osatură longitudinal
Este specific navelor de lungimi mari (peste 80 m), care sunt puternic solicitate la încovoiere
longitudinală, atât pe apă calmă, cât, mai ales, pe valuri.
Acest sistem se caracterizează prin faptul că în cadrul construcţiei structurii de rezistenţă a
planşeelor, predomină elementele de osatură longitudinale.
2.5.1.3 Sistemul de osatură combinat
Este un sistem longitudinal - transversal şi se aplică la construcţia navelor pentru transportul
mărfurilor uscate, petrolierelor, vrachierelor şi mineralierelor, cu lungimi mai mici de 180m, care
impune unele măsuri privind asigurarea rezistenţei corpului la încovoierea longitudinală.
Sistemul de osatură combinat se caracterizează prin faptul că planşeele depártate de axa de
încovoiere (fundul, dublul fund, puntea principală) se construiesc în sistem de osatură transversal.
2.5.1.4 Sistemul de osatură mixt
Se caracterizează prin faptul că în cadrul unor planşee din structura corpului apare atât
sistemul de osatură longitudinal, cât şi transversal. De regulă astfel de planşee se întâlnesc în zona
compartimentelor maşini atunci când acestea sunt dispuse la pupa, respectiv în zonele din
apropierea extremităţilor, care marchează trecerea de la sistemul de osatură longitudinal la cel
transversal. Evident, nomenclarea făcută la sistemele de osatură prezentate anterior acoperă şi
necesităţile de nomenclare pentru structurile navale construite în sistem de osatură mixt. De aceea
nu se mai impun precizări suplimentare.
2.5.2 Constructia planseelor
Osatura planseului este formata dintr-o reţea de bare, drepte sau curbe, incrucisate. In
constructia planşeeior se utilizeaza trei sisteme de osatura: transversal, longitudinal si mixt. La
acelaşi corp de nava pot sa existe plansee cu sisteme de osatura diferite. Principalele tipuri de
planşee cu elementele lor constructive vor fi descrise mai departe dupa cum urmează.
2.5.2.1 Planşee de fund cu dublu fund construite in sistem de osatura longitudinal Sunt specifice navelor de lungimi mari construite in sistemele de osatura longitudinal si
combinat.
Planseul de fund cu dublu fund construit in sistem de osatura longitudinal se compune din
urmatoarele elemente:
In structura planseelor de fund cu dublu fund construite in sistem de osatura longitudinal,
suportii si longitudinalele (de fund si dublu fund) reprezintă barele de direcţie principala, întărite si
comune, iar varangele, barele de încrucişare.
Învelişurile fundului, gurnei si dublului fund, sunt formate din file de table, de diferite grosimi,
dispuse longitudinal. Grosimea tablelor este determinata de poziţia lor in configuraţia planseului si
respectiv de solicitările locale si generale la care sunt supuse. Chila este tabla cu grosimea maxima.
De la chila spre borduri, grosimea tablelor scade treptat. De asemenea, spre extremitati, unde
şocurile datorate oscilaţiilor navei pe valuri sunt mai puternice, grosimile tablelor fundului cresc
fata de zona centrala. De regula, grosimea tablelor învelişului dublului fund este aceeaşi pe toata
latimea compartimentului etanş, dar poate sa difere de la un compartiment la altul in funcţie de
sarcina transportata.
Îmbinările transversale ale tablelor se vor face intre coaste. Distanta, masurata longitudinal,
de la îmbinarea sudata pină la coasta cea mai apropiata de ea trebuie sa reprezinte minimum 25% din
lungimea intervalului intercostal.
18
2.5.2.2.Plansee de bordaj costruite in sistem de osatura transversal.
Sunt specifice navelor pentru transportul mărfurilor uscate. De asemenea, se recomanda
utilizarea lor si la navele vrachiere, petroliere, mineraliere, petrolier-vrachiere si petrolier mineraliere,
cu L<180 m.
Alegerea sistemului de constructie transversal, la tipurile de nave mentionate mai înainte, se
datoreaza faptului ca acesta asigura mai bine rezistenta locala a planseelor de bordaj la acţiunea
sarcinilor concentrate. Totodata acest sistem de constructie oferă posibilitatea de a se obţine o
reducere a masei corpului navei.
2.5.2.3 Planşeele de punte în sistem de osatură longitudinal.
Puntea navei este puternic solicitată la încovoiere întrucât ea este mai departe de axa neutrăa
secţiunii şi din această cauză de cele mai multe ori se construieşte în sistem de osatură longitudinal.
2.5.2.4 Planşee de punte construite în sistem de osatură transversal.
Sunt specifice punţilor intermediare care sunt mult mai apropiate de axa neutra, iar la bord
au rol de compartimentare în vederea asigurării rolului funcţional al navei dar şi
nescufundabilităţii în caz de avarie.
2.5.2.5 Pereţii transversali şi longitudinali etanşi
Pereţii plaţi se asimilează cu planşeele plane ale căror elemente de osatură sunt
reprezentate prin bare verticale şi orizontale. Pereţii construiţi în sistem de osatură vertical sunt
specifici cargourilor.
Utilizarea acestora prezintă următoarele avantaje:
- se asigură rezistenţa locală la presiunea apei de inundare;
- se asigură mai bine stabilitatea pereţilor, în cazul solicitării acestora de reacţiunile
scaunelor de doc, pe timpul andocării navei.
2.6 Materiale utilizate în construcţia structurilor navale
2.6.1. Generalităţi
Societăţile de clasificare navală, care au rolul de supraveghere a construcţiei şi a exploatării
navelor, impun utilizarea la construcţia corpurilor de nave a unor materiale, cu caracteristici
minimale.
Deşi constructorii navali contemporani sunt preocupaţi de găsirea unor materiale şi aliaje noi
care să asigure optimizarea construcţiilor navale prin reducerea masei corpului prin creşterea
rezistenţei acestuia la diferite solicitări, oţelul rămâne materialul cel mai des întâlnit, datorită
factorilor economici ce decurg din exploatarea navelor pe parcursul ciclului de viaţă al acestora.
Analiza sistemică a tehnologiilor şi materialelor ce se folosesc în construcţiile navale actuale
aduc pe primul plan utilizarea aliajelor speciale Fe - C, cu caracteristici superioare.
Complexitatea structurii constructive a corpurilor navelor, implică utilizarea materialelor de
construcţie capabile să reziste nu numai solicitărilor mecanice, termice, fonice, hidrostatice,
electromagnetice, dar şi la diverşi concentratori de tensiune, factori de coroziune, îmbătrânire,
anduranţă, iar soluţiile adoptate trebuie să ducă la mărirea ciclului de viaţă şi micşorarea costului de
exploatare pe întreg ciclul de viaţă al navei.
Aşadar materialele de bază utilizate în construcţia corpurilor de nave, cu funcţionalităţi
diverse, sunt: lemnul, oţelurile, metalele uşoare şi aliajele acestora, materialele compozite,
materialele plastice armate, betonul armat.
Dintre materialele enumerate mai înainte, ponderea cea mai însemnată în construcţia navelor
maritime şi fluviale revine oţelurilor. Tendinţa actuală se menţine chiar dacă perspectiva înlocuirii
oţelului cu materiale şi aliaje speciale câştigă teren.
2.6.2 Principalele caracteristici ale materialelor prescrise de registrele de clasificare navală
19
Utilizarea materialelor de înaltă rezistenţă la construcţia corpurilor de nave are la bază
următoarele cerinţe:
1. reducerea masei corpului metalic;
2. creşterea capacităţii de transport, la un deplasament impus; 3. reducerea puterii necesare instalaţiilor de propulsie, la o viteză impusă; creşterea vitezei de
deplasare a navei, la o putere impusă instalaţiilor de propulsie;
4. creşterea valorii coeficienţilor de siguranţă, atât în cazul considerării ca tensiune periculoasă a limitei de curgere superioară minimă, cât şi în cazul considerării ca tensiune
periculoasă a rezistenţei la rupere a materialului;
5. reducerea efectului distructiv al coroziunii electrochimice.
Toate materialele care se utilizează la construcţia navelor sunt obţinute în unităţi autorizate de
către registrele de clasificare navală, iar procesul de elaborare fiind supravegheat de către acestea.
Dintre semifabricatele şi piesele ce intră în structura constructivă a navei se pot menţiona:
1. laminatele din oţel pentru construcţii navale, din oţel Y sau din oţel de înaltă rezistenţă călit şi revenit pentru construcţii sudate;
2. laminate din oţel pentru căldări şi recipiente sub presiune clasele I şi II; 3. ţevile din oţel pentru căldări, schimbătoare de căldură şi tubulaturi clasele I şi II; 4. piesele forjate sau turnate din oţel; 5. piesele turnate din fontă;
6. piesele turnate din aliaje de cupru pentru elice şi pentru alte piese; 7. semifabricatele din aliajele de aluminiu pentru construcţii de corp; 8. lanţurile şi cablurile. Toate aceste materiale sunt supravegheate de către registrele de dasificaţie navale prin:
9. examinarea documentaţiei tehnice care conţine cerinţele tehnice pentru execuţie; 10. inspectarea şi autorizarea unităţilor care produc materialele şi produsele; 11. inspectarea şi încercarea materialelor şi produselor în timpul execuţiei; 12. întocmirea documentelor corespunzătoare privind rezultatele supravegherii şi marcarea
acestora.
Caracteristicile materialelor sunt încercate prin metodele prezentate în continuare:
A. Metode distructive: încercarea la tracţiune; încercarea la încovoiere prin şoc;
determinarea durităţii; încercări tehnologice: (încercarea la îndoire; încercarea la aplatizare;
încercarea la evazare); încercarea la încovoiere prin şoc vertical analiza macro şi microstructurii;
analiza chimică;
B. Metode nedistructive: controlul radiografie al materialelor; controlul ultrasonic al
pieselor; controlul cu pulberi magnetice;
C. Încercări specifice materialelor nemetalice: încercarea la tracţiune; încercarea la
compresiune; încercarea la îndoire; determinarea modulului de elasticitate normală a materialelor
plastice cu fibră de sticlă; determinarea conţinutului relativ de sticlă din materiale plastice cu fibre de
sticlă; determinarea densităţii aparente a materialelor plastice friabile; determinarea deformaţiilor
remanente ale materialelor plastice la temperatura limită; încercări la: absorbţiaapei; la îmbătrânire; la
acţiunea produselor petroliere; la acţiunea apei de mare; la permeabilitatea aerului; la rezistenţa la
frig; la acţiunea ozonului;
D. Încercarea la sudabilitate: se aplică produselor laminate, turnate sau forjate din oţel,
precum şi a aliajelor de aluminiu utilizate pentru elementele sudate şi constă în determinarea:
compoziţiei chimice şi a caracteristicilor de bază; rezistenţei la fisurare; tendinţei de îmbătrânire;
proprietăţilor îmbinării sudate;
Pe baza acestor încercări se vor face referiri particulare pentru majoritatea tipurilor de
materiale întâlnite în confecţionarea structurilor navale.
2.6.3. Principalele caracteristici ale materialelor utilizate în confecţionarea
structurilor navale
20
În tabelul 2.2. sunt prezentate valorile modulelor de elasticitate şi coeficientului
de contracţie transversala pentruprincipalele tipuri de material utilizate în construcţiile
navale
Tabelul 2.2
2.6.3.1 Oţeluri. Oţelul reprezintă materialul de bază utilizat în construcţiabcorpurilor de nave cu
funcţionalităţi diverse.
Preponderent sunt întâlnite:oţeluri obişnuite pentru construcţiile navale din categoriile A, B, D,
şi E, cu limita de curgere superioară RCH = 235 [N/mm2]; oţeluri de înaltă rezistenţă, categoriile A32,
D32, E32, şi F32 cu RCH = 315 [N/mm2], A36, D36, E36 şi F36 cu RCH = 355 [N/mm
2], A40, D40, E40
şi F40 cu RCH = 390 [N/mm2].
Utilizarea oţelurilor din categoria D, E şi F cu RCH> 420 [N/mm2] se face pentru construcţiile
speciale, la navele cu lungimea de calcul L > 180 m, puternic solicitate la încovoiere longitudinală, la
navele cu destinaţie specială şi navele Forţelor Navale.
Pentru elementele de structură ale navei, funcţie de nivelul tensiunilor, prezenţa unor
concentratori de tensiune şi consecinţele previzibile ale avariilor pentru siguranţa construcţiei se împart
în trei categorii I, II şi III.
Elementele de structură ale navei se încadrează în categoria I. Pentru elementele de structură cu
înalt nivel de concentrare a tensiunilor, supuse la sarcini dinamice sau care se află în condiţiile unei
solicitări compuse, se utilizează oteluri de categoria D sau E [01], [09], [11].
Pentru corpul navelor se foloseşte oţelul sudabil, laminat la cald sub formă de tablă, platbandă
sau profilat, cu grosimea până la 50 mm, precum şi oţelul profilat destinat construcţiilor şi pieselor
navale. Alegerea oţelurilor pentru structura corpului, inclusiv a celui supus timp îndelungat la
temperaturi scăzute se face în funcţie de grupa elementului ( Grupa I, II şi III de elemente structurale),
grosimea elementului, şi temperatura construcţiei.
MATERIALUL MODULUL DE
ELASTICITATE
LONGITUDINAL
E [ N/mm2]
MODULUL DE
ELASTICITATE
TRANSVERSAL
G [N/mm2]
COEFICIENTUL
DE
CONTRACTIE
TRANSVERSALA
µ
1 2 3 4 Oteluri carbon (2,0-2,1) 10
5 (8,0-8,1) 10
4 0,24-0,28
Oteluri aliate (2,1 -2,2) 105 (8,0-8,1) 10
4 0,25-0,30
Cupru laminat 1,1 105 4,0 10
4 0,31 -0,34
Bronz fosforos laminat 1,16 105 4,2 10
4 0,32-0,35
Auminiu laminat 0,69 105 (2,6-2,7) 10
4 0,32-0,36
Duraluminiu laminat 0,7 105 3,7 10
4 -
Lemn:
in lungul fibrelor
transversal pe fibre
(0,1-0,12) 105
(0,005-0,01)105
0.055 104
-
-
-
21
Compoziţia chimică şi caracteristicile mecanice ale oţelurilor de rezistentă normala pentru corpul
navelor sunt prezentate în tabelul 2.3. :
Tabelul 2.3.
Categoria A B D E
Dezoxidare Calmat sau
semicalmat
Calmat sau
semicalmat
Calmat Calmat, tratat
cu Al. elaborate
cu granulatie
fină
Stare de livrare
Com
pozi
ţia
chim
ică
C max 0,21 0,21 0,21 0,18
Mn min 2,5 0,80 0,60 0,70
Si max 0,5 0,35 0,35 0,35
P max 0,04 0,04 0,04 0,04
S max 0,04 0,04 0,04 0,04
Al min - - 0,015 0,015
înce
rcare
a
la t
racţ
iun
e
Rezistenta la rupere
Rm
[N/mm2] '
400 - 490 400-
490
400-
490
400 - 490
Limita de curgere Rc
[N/mm2], min
235 235 235 235
Alungirea la rupere 22 22 22 22
Temperatura de încerc
[°C]
- 0 -20 -40
înce
rcare
a d
e
înco
voie
re p
rin
şoc
pe
epru
vet
e C
harp
y c
u
cres
tătu
ra în
V
Grosimea tablei [mm] <50 <50 <50 50<
l<7
0
70<l<
100
Energia la
rupere
[J]
Epruvete
longitudinale
KVL
27 27 27 34 41
Epruvete
transversale
KVT
20 20 20 24 27
22
Tabelul 2.4.
Tabelul 2.5.
Din punct de vedere tehnologic, oţelurile destinate construcţiei corpurilor de nave trebuie
prezinte următoarele calităţi:să aibă calităţile necesare deformaţiilor plastice; să se poată deforma la cald
sau la rece; să se poată tăia cu foarfece mecanice sau cu flacără; să-şi menţină proprietăţile mecanice în
timpul prelucrării; să prezinte o bună rezistenţă la coroziune; să aibă sudabilitate.
Compoziţia chimică şi caracteristicile mecanice ale oţelurilor de înaltă rezistenţa pentru
corpul navelor sunt prezentate în tabelul 2.4.
Compoziţia chimică a oţelurilor de înaltă rezistenţa călite şi revenite pentru construcţii
sudate sunt prezentate în tabelul 2.5.
2.6.3.2. Metale şi aliaje neferoase
Cele mai des utilizate materiale, metalice şi aliaje neferoase, folosite la construcţiile navale sunt:
Cuprul şi aliajele de cupru - utilizate la confecţionarea elicelor navale, cuzineţilor pentru
liniile arborilor portelice, armăturilor, garniturilor de etanşare, tuburilor pentru diverse instalaţii.
Categoria A32 | D32 | E32 | A36 | D36 | E36 | A40
| D40 | E40
Dezoxidare Calmat şi elaborate cu granulaţie fină
Stare de livrare
Compoziţia chimică
C max 0,18
Mn 0,90-1,60
Si max 0,50
P max 0,04
S max 0,04
Al max 0,015
Nb 0,02 - 0,05
V 0,02 - 0,05
Ti max 0,02
Cu max 0,35
Cr max 0,20
Ni max 0,40
Mo max 0,08
încercări la tracţiune
Rezistenţa la
rupere Rm
[N/mm2]
440 - 550 490 - 620 510-650
Limita de
curgere Rc
[N/mm2]
315 355 390
Alungirea la
rupere
22 21 20
Temperature
de încercare
0 -20 +40 0 -20 -40 0 -20 -40
CATEGORIA OŢELULUI Conţinutul elementelor [%] max
C Si Mn P S
D, E 0,20 0,55 1,70 0,035 0,035
F 0,18 0,55 1,60 0,025 0,025
23
La alegerea aliajelor de cupru trebuie avut în vedere nivelul corespunzător la
caracteristicilor mecanice la temperaturi impuse, rezistenţa la coroziune, precum şi alt caracteristici
impuse de condiţiile de exploatare.
Piesele fabricate din aliaje de cupru se vor încerca prin:
a) determinarea compoziţiei chimice; b) determinarea caracteristicilor mecanice;
c) încercări tehnologice. Compoziţia chimică a aliajelor de cupru pentru fabricarea elicelor navale este prezentată în
tabelul 2.6
Aliajele de aluminiu - sunt utilizate la confecţionarea şi construcţia unor suprastructuri,
rufuri, scări exterioare şi interioare, balustrade, amenajări interioare.
Aliajele de aluminiu utilizate în construcţiile navale se prezintă sub forma semifabricatelor
obţinute prin diverse metode: piese forjate, piese matriţate, bare, profile, plăci presate şi table de
diverse grosimi. Compoziţia chimică a aliajelor de aluminiu maleabile este prezentată în tabelul
2.7.
Tabelul 2.6.
Tabel
ul
2.7.
Categoria Compoziţia chimică [%]
Elemente principale Alte elemente (max)
Mg Mg Al Ti Zr Si Fe Cu Zn Cr
1 2,7-3,8 Max0,
6
Rest 0,2 - 0,80 0,50 0,10 0,20 0,35
2 4,0-4,9 0,3-1,0 Rest 0,2 - 0,40 0,40 0,10 0,20 0,25
3 4,3-5,8 0,2-0,8 Rest 0,02-
0,1
- 0,50 0,50 0,10 0,20 0,35
4 5,5-6,5 0,8-1,1 Rest - 0,02
-0,2
0,40 0,40 0,10 0,20
5 5,8-6,8 0,5-0,8 Rest 0,02-
0,1
- 0,40 0,40 0,10 0,20 -
6 0,4-1,5 0,2-1,0 Rest 0,20 - 0,60-
1,60
0,50 0,10 0,20
Categoria Compoziţia chimică [%]
Cu Al Mn Ni Fe Zn Sn
(max
)
Pb
(max)
1 55-
62
0,5-3,0 0,5-4,0 Max1,0 0,5-2,5 Restul 1,5 0,5
2 50-
57
0,5-2,0 1,0-4,0 2,5-8,0 0,5-2,5 Restul 1,5 0,5
3 77-
82
7,0-11,0 0,5-4,0 3,0-6,0 2,0-6,0 Max1,0 0,1 0,03
4 70-
80
6,5-9,0 8,0-20,0 1,5-3,0 2,0-5,0 Max6,0 1,0 0,05
24
Tabelul 2.8.
Aliajele de aluminiu prezintă marele avantaj al unei densităţi mai mici decât a oţelului şi a unei
rezistenţe mecanice superioare.
Aliajele de aluminiu se folosesc în construcţia navelor mici şi în special a celor de mare viteză.
Aplicat în special la execuţia învelişului exterior al carenei navelor mici, măreşte durata de exploatare.
O particularitate a aliajelor de aluminiu constă în puternica ecruisare a acestora în timpul
prelucrării la rece. Ridicarea proprietăţilor mecanice după prelucrare se face prin călirea pieselor.
Compoziţia chimică şi caracteristicile mecanice ale aliajelor de aluminiu turnate sunt prezentate în
tabelul 2.8.
2.6.3.3. Materiale nemetalice. în această categorie intră materialele plastice care se utilizează la
confecţionarea unor izolaţii, căptuşeli interioare, căptuşeli de protecţie a punţilor împotriva coroziunii
metalelor, a bărcilor de serviciu şi de salvare, construcţia unor uşi speciale pentru magaziile frigorifice,
etc.
1 .materiale plastice armate cu fibră de sticlă;
2. materiale plastice textile;
3. materiale plastice spongioase.
Categoria Compoziţia chimică
[%]
Starea
de
Caracteristicile mecanice
[min]
Principalele
elemente ale
aliajului
Impurităţile
admisibile
[max]
livrare Rp0,2
[N/mm2]
Rm
[N/mm2]
A5
[%] Duritatea
Brinell
[HB]
Mg 2,0-4,5 Cu-0,10 Netratat 70 140 3 50 1 Si 0,5-1,3 Fe - 0,50 Recopt în
soluţie
Mn 0,05-0,6 Zn - 0,20 solidă şi
apoi
125 210 1 65
Rest Al Ti - 0,20 călit
Mg 4-6 Cu-0,10
2 Si 0,5-1,3 Fe - 0,50 Netratat 80 155 2 55
Mn 0,05-0,6 Zn - 0,20
Rest Al Ti - 0,20
Mg 9-11,5 Cu-0,10
3 Si 0-1,3 Fe - 0,50 Recopt în
soluţie
145 270 8 60
Mn 0-0,4 Zn - 0,20 solidă şi
apoi
Rest Al Ti - 0,20 călit
Mg 0-0,5 Cu-0,10 Netratat 90 150 2 50
4 Si 7-11 Fe - 0,50 Recopt în
soluţie
Mn 0-0,5 Zn - 0,20 solidă şi
apoi
165 200 1,5 70
Rest Al Ti-0,20 călit
Si 10-13,5 Cu-0,10 Netratat 70 150 2 50
5 Mn 0-0,5 Fe - 0,50 Recopt în
soluţie
Rest Al Zn - 0,20 solidă şi
apoi
80 160 3 50
Ti - 0,20 călit
25
Materialele plastice existente din punct de vedere structural se pot împărţii în două mari categorii:
1. materiale termoplastice – care se înmoaie sub efectul căldurii şi pot lua uşor forma dorită;
2. materiale termodurificante - care la prima încălzire se înmoaie şi se deformează, dar prin
răcire se întăresc şi nu se mai înmoaie sub acţiunea unei încălziri ulterioare. Tabelul 2.9.
Cele mai importante materiale plastice sunt: răşinile poliesterice; alchidele; epoxidele; fenol –
formaldehidele, polistiren solid; policlorură de vinii solidă; poliuretan solid.
Toate materialele plastice şi materialele de origine organică trebuie să satisfacă următoarele condiţii,
specificate de către registrul de clasificaţie sub a cărui supraveghere este construită nava, referitoare la:
1. combustibilitatea, inflamabilitatea şi propagarea flăcării;
2. degajarea de gaze care prezintă pericol de explozie;
3. asigurarea unei bune temperature a construcţiei în regimuri extreme de temperature;
4. materialele nu trebuie să devină casante în procesul de exploatare;
Caracteristicile mecanice şi alte caracteristici ale materialelor plastice sunt prezentate în
tabelul 2.9.
Cat Felul
materialului
plastic
Densitatea
[Kg/m]
Rezistenţa
la rupere la
încovoiere
[N/mm2]
min
Rezistenţa la
rupere
la
compresiune
[N/mm2]
min
Modulul
de
elasticitate
[N/mm2]
min
Capacitate
de
absorbţie
a apei
în
24 ore[Kg/m2]max
Temperatura
limită
de folosire [°C]
1 Polistiren 20 0,30 0,10 2,00 0,06
solid 60 0,80 0,40 3,40 0,03 ±66
100 1,00 0,70 4,90 0,02
2 Policlorură
de
120 1,00 0,70 4,90 0,25
vinii solidă 250 3,30 2,90 14,50 0,15 ±66
3 Poliuretan 50 0,20 0,20 2,90 0,05 + 100, - 60
solid 250 4,00 2,90 14,50 0,03
4 Răşină 120 0,80 0,80 3,30 0,01
epoxidă 160 1,40 4,50 20 0,02 ±66
210 1,80 6,00 50 0,05
5 Răşină 126 0,70 1,50 7 0,01
fenolică 140 1,55 2,90 14 0,01 ±66
180 1,80 3,30 14 0,02
6 Uree -
formol
140 0,70 1,70 7 0,60
150 1,20 2,00 14 1,00 ±66
192 3,55 6,00 18 2,50
7 Răşină 111 1,22 1,65 4,50 - ±66
poliester 113 3,5 2,5 2,10 0,05
26
CAPITOLUL 3
INSTALAŢII PENTRU MANEVRAREA
CAPACELOR MECANICE ALE GURILOR DE MAGAZII
3.1. Generalităţi
În timpul navigaţiei capacele gurilor de magazii trebuie să fie inchise etanş la apă si să
suporte eforturile date de masele de apă ambarcate prin valuri, iar în cazul containerelor,
mijloacelor mobile sau cherestelei ambarcate pe punte, capacele mecanice trebuie să suporte si
greutatea acestora. închiderile gurilor de magazii ale navelor maritime si de navigaţie interioara
sunt acţionate mecanic, instalaţiile lor asigurand manevrarea facilă, rapidă si sigură, în condiţii de
deplină securitate pentru operatori.
În funcţie de mişcarea pe care o executa în vederea închiderii sau deschiderii, capacele
mecanice pot f i :
1) de translaţie cu simplă tragere;
2)de rotaţie rabatabile sau pliante cu mişcare combinată;
3) formată din una sau mai multe perechi de panouri.
Construcţia dispozitivelor de acţionare trebuie să fie executată astfel încât în cazul defectării lor
să nu aibă loc căderea capacelor în timpul operaţiunilor de închidere sau deschidere. Instalaţia de
acţionare trebuie astfel concepută încât capacele mecanice să poată fi manevrate si cu ajutorul
instalaţiei de ridicare a navei sau a instalaţiilor de la mal. Instalaţia de acţionare a capacelor si mai
ales piesele ei mobile nu trebuie să traverseze spaţiile de acces pentru oameni. Viteza maximă de
deplasare a capacelor recomandata de 15 m/min. Duratele manevrei de închidere sau deschidere
trebuiesă fie circa 5 minute, pentru fiecare capac, 12 minute, pentru 3 capace şi 16 minute pentru
4 - 6 capace.
3.2. Capace mecanice de translaţie cu simplă tragere.
În cadrul acestui sistem (fig 3.1), capacul mecanic este format din 5 – 6 panouri separate.
Se va da o schemă de principiu cu urmatoarele elemente componente:
1 - rama guri de magazie; 2 - cale de manevră; 4 - calea de depozitare; 7 - vinci de încărcare ;
9 - lanţ de legătură; fiecare panou metalic 3 putându-se deplasa longitudinal în plan orizontal, prin
translaţie, cu ajutorul a câte 4 role de manevră 5. Pentru deschidere, cu ajutorul panoului de acţionare
10 se trage ultimul panou, prin care se transmite întregului capac componenta orizontală a tensiunii
din parâmă.
Prin deplasarea sistemului de panouri pe rolele de depozitare 6 care au ecartament mai mare
si pot contacta doar calea de depozitare 4, aflată la una din extremităţile gurii de magazie. Datorită
momentului dintre reacţiunea de sprijin pe aceste role (care sunt plasate pe o dreaptă ce nu trece prin
centrul de greutate al panoului) si greutatea panourilor, se realizează răsturnarea lor în poziţie
verticală, proces controlat si de calea de răsturnare 8.Calea de depozitare 4 are un varf de pantă,
pentru a asigura forţa necesară strângerii panourilor în poziţia dedepozitare.
27
Fig 3.1 Capace mecanice de translaţie cu simplă tragere
1 - rama guri de magazie; 2 - cale de manevră orizontală; 3 - panou metalic acoperire gură
de magazie; 4 - calea de depozitare; 5 - rolă de manevră; 6 - rolă de răsturnare; 7 - vinci de
încărcare; 8 - cale de manevră înclinată; 9 - lanţ de legătură; 10 - zbir de manevră.
3. 3. Capace mecanice rabatabile
Se utilizeaza pentru gurile de magazii si pentru rampele navelor on/roll off caretransporta
mijloace mobile (fig 3.2). Acţionarea acestor capace se poate face electromecanic, electrohidraulic, cu
ajutorul instalaţiei de încărcare sau al unei instalaţii proprii cu fire. în cazul acţionării electromecanice
cu fire, pentru poziţia orizontala, de solicitare maximă, din ecuaţia de moment faţa de axa de rotaţie a
capacelor, neglijând frecările în articulaţie, tensiunea din firul de acţiune este dată de relaţia:
T=mgl1/lsinα
Fig. 3.2 Capace mecanice rabatabile
Forţa tangenţiala la tamburul vinciului de acţionare este :
Tv=mgl1 kn /lsinα
n fiind numărul de role de deviere intre capac si vinci. în cazul acţionării hidrostatice, momentul
mecanic maxim al hidromotorului de acţionare amplasat în articulaţie este:
M=mgl1
28
3.4. Capace mecanice pliante
Se utilizează atunci când capacul trebuie să fie format dintr-un număr par de panouri de acoperire a
gurilor de magazii, care pentru a ajunge în poziţia de depozitare execută o mişcare combinată (plan
paralel) de rotaţie şi translaţie (fig.3.3)
fig 3.3 Capace mecanice pliante
Efortul maxim se înregistrează cu capacul închis, situaţie în care pentrucomponentele
verticale de acţionare 1-2şi 3-4 se poate scrie:
V1_2 = m1gb1/l1+m2gb2/l2 ;
V3-4 = m3gb3/l3 + m4gb4/l4 ;
Rezultantele 1-2 şi 3-4 ale forţelor de întindere din cele două ramuri sunt date de relaţiile:
T1-2 = V1-2 / sinα1 = (m1gb1l2+ m2gb2l2)/l1l2sinα1
T3-4 = V3-4 / sinα21 = (m3gb2l3 + m4gb4l3)/ l3l4sinα21
Componentele din fire, în dreptul rolelor de pe capac sunt:
T1 = T1-2 / 2cos(β1/2) = (m1gb1l2 + m2gb2l2) / 2l1l2 sinα1cos(β1/2)
T2 = T3-4 / cos(β2/2) = (m3gb2l3 + m4gb4l3) / 2l3l4sinα21cos(β2/2)
La sistemul de capace dublu pliante, prima dată se pliază perechea 1 - 2 dinspre articulaţia fixă
apoi se ridică şi a doua pereche de panouri 3 - 4 . Pentru a se obţine ridicarea panourilor în ordinea
dorită, trebuie respectată condiţia V1-2>V3-4 şiT1>T2, ceea ce depinde de unghiurile αi , deci de înălţimea
de fixare a rolelor dedeviere pe coloanele de încărcare.
3.5. Acţionarea capacelor pliante cu hidromotoare liniare. Capacele pliante pot fi acţionate şi
cu hidromotoare liniare. Fiecare pereche de capace are câte o acţionare hidrostatică comandată separat.
Distribuitoarele hidrostatice sunt acţionate de obicei manual şi mai rar electromagnetic.
Pentru mărirea siguranţei de funcţionare generatorul hidrostatic dispune de douâ linii de
alimentare cu pompe.
În figura 3. 4 este reprezentată schema de acţionare cu hidromotoare liniare a unor închideri de
guri de magazie, formate dintr-un capac simplu pliant si un capac dublu pliant. Schema va fi compusa din
urmatoarele elemente: 1 - rezervor de ulei; 2 - filtru; 3 -supapa cu sens unic; 4 - electromotor de acţionare;
5 – pompă hidrostatică cu debit constant; 6 - supapă de descărcare; 7 - manometru; 8 - armătură manuală
de închidere; 9 - ansamblu supapă de sens unic-regulator de debit; 10 - capac simplu pliant; 11 - capac
dublu pliant; 12 - conductă flexibilă; 13 - distribuitor hidrostatic.
29
Fig 3.4 Schema de acţionare hidraulică a capacelor gurilor de magazii
1-rezervor de ulei; 2 -filtru; 3 - supapa cu sens unic; 4 - electromotor de acţionare; 5 - pompa
hidrostatică cu debit constant; 6 - supapă de descărcare; 7 - manometru; 8 - armătură manuala de
închidere; 9 - ansamblu supapă de sens unic-regulator de debit; 10 – capac simplu pliant; 11 - capac
dublu pliant; 12 - conductă flexibilă; 13 - distribuitor hidrostatic.
Principiul de funcţionare al instalaţiei hidraulice
Uleiul va trece din rezervorul 1, printr-un filtru 2 şi apoi printr-o supapă cu sens unic 3.
Electromotorul va antrena o pompă hidrostatică cu debit constant, care va avea rolul de a ridica
presiunea fluidului de lucru la valoarea adecvată cerută de instalaţie în scopul manevrării. Presiunea
fluidului va fi măsurată în permanenţă cu ajutorul manometrului 4 şi va fi controlată cu ajutorul unei
supape de descărcare 6 prin intermediul căreia surplusul de fluid va fi preluat şi redirecţionat către
rezervorul 1. După manevrarea capacelor 10, 11, respectiv ridicarea acestora, menţinerea pe poziţie se
va face posibilă cu ajutorul unei supapei cu sens unic 9, care nu va permite fluidului să treacă înapoi şi
va menţine capacele la poziţie. Menţinerea debitului de fluid constant va fi asigurată de ansamblul
supapă de sens unic - regulator de debit prin intermediul căruia se va produce o manevrare continuă
fără şocuri. Pe traseul de înată presiune al fluidului de lucru în schema de mai jos fîg 3.4, acesta va
parcurge tubulatura dintre distribuitorul 13 şi ansamblul supapă de sens unic - regulator de debit. Prin
urmare pentru fiecare secţiune pliantă (capac) va fi nevoie de un distribuitor şi un ansamblu regulator.
Pentru revenirea la poziţia iniţială (operaţiunea de închidere) a capacelor, în instalaţia de
manevrare se va folosi un drosel (pus în evidenţă pe vederea A), care va permite revenirea uleiului în
rezervor însă cu un debit foarte mic, constant, astfel încât replierea să se producă lent, cu viteză
constantă şi fără şocuri. Acest lucru excude trântire capacului la revenirea pe poziţie ceea ce ar putea
duce la ruperea balamalei fluidul de lucru care se va folosi va fi ulei hidraulic de tipul H46 sau H10.
De preferat este utilizarea uleiului H46 datorită vâscozităţii mai mari şi calităţilor superioare în
acţionările hidrostatice însă costul acestuia este mult mai ridicat este absolut necesar a se folosi acelaşi
tip de ulei în toate acţionările hidraulice ale navei.
30
CAPITOLUL 4
ELEMENTELE SISTEMULUI HIDRAULIC
4.1 Motoare hidraulice
4.1.1. Motoare hidraulice liniare
Generalitati. Motoarele hidraulice liniare au ca element activ unul sau mai multe pistoane
care se deplaseaza în interiorul cilindrilor de lucru. Acestea (denumite generic cilindri hidraulici)
prezintă avantaje importante, în special la utilizarea lor la servosistemele hidraulice de reglare
automata, intre care se pot menţiona: legarea servomotorului la sarcina asigura realizarea unor
sisteme rigide fara jocuri; viteze mari de răspuns; simplitate constructiva datorata absentei
transformatoarelor mecanice ale mişcării; fiabilitate mare; racordare uşoara a aparaturii de masura,
control şi reglaj.
La bordul navei motoarele hidraulice liniare sunt folosite la acţionarea capacelor mecanice
ale gurilor de magazii, a porţilor de bordaj şi a rampelor de incarcare.
Uzual, diametrele cilindrilor sunt cuprinse intre 125 şi 300 mm, cursele intre1400 şi 4300
mm, forţele de împingere între 300 şi 1736 kN iar forţele axiale între 160 şi 1100 kN.
Calculul motoarelor hidraulice liniare. Calculul motoarelor hidraulice liniare comporta
doua aspecte:
a) unul cinematic cu rol de a stabili corelaţia dintre viteza şi debitul de ulei;
b) unul dinamic ce leaga forţele care apar în sistem de presiunea de lucru.
a. Calculul cinematic
Fie v viteza de deplasare a pistonului. Se presupune ca motorul este alimentat cu debitul de
ulei Q egal cu debitul pompei Qp, ceea ce inseamna a se admite ca pe instalatia hidraulica de la
pompa la motor nu au loc pierderi de debit prin neetanseitati. Se presupune insa faptul ca în motorul
hidraulic liniar exista pierderile:
ΔQ = ΔQi + ΔQe
Aceste pierderi se produc la nivelul neetanseitatilor interioare(ΔQi) şi respective exterioare(ΔQe).
Se pleaca de la ecuaţia de blant a debitelor:
Qp = Q +ΔQ
Care, pusa sub o forma convenabil aleasa, leaga debitele din motor şi pompa prin randamentul
volumic:
Q = Qp(1-ΔQ/Qp) = Qpηv
unde ηv reprezintă randamentul volumic al motorului.
Calculul cinematic se face pe baza unui ηvrecomandat de literature, fie pe baza unui calcul
exact al lui ΔQ. b. Calculul dinamic Se considera schema de calcul din fig. 3.1. Se presupune cazul unui motor hidraulic liniar
al cărui pison are diametrul D. Pe tija pistonului de diametru d este cuplata sarcina S. Motorul este
alimentat cu ulei al cărui debit este Q. Fie p1 şi respectiv p2 presiunile de pe cele dou fete active ale
pistonului. La cursa de la stanga la dreapta, pe fata din stanga a pistonului se dezvolta o forţa activa
axiala Fa. Forţa necesara deplasarii sarcinii S este Fs. Fie Ffi, Ffe respectiv Ffx forte rezistente de
frecare interioara, exterioara şi cea corespunzătoare sarcinii S. Calculul dynamic pleaca de la
considerarea ecuaţiei de echilibru a forţelor din motorul hidraulic liniar:
Fa=∑
unde Fri reprezintă cele i forte rezistente. Forţa activa Fa poate fi scrisa sub forma :
F a = A Δ p
Unde:
la cursa pistonului de la stanga la dreapta si
(
) pentru cursa inversa
31
Δp reprezintă diferenţa dintre presinile de pe cele doua fete ale pistonului: Δp = p1 - p2
fig. 4.1. Schema de calcul a motorului hidraulic liniar
Forţele rezistente introduse prin suma ∑ pot fi definite mai jos:
∑
∑
unde Frf reprezintă forţele rezistente de frecare, iar Fieste forţa de inerţie exprimata sub forma
produsului dintre masa ansamblului piston - sarcina şi acceleraţie:
Fi = (ms + mp)
in care ms reprezintă masa sarcinii, iar mp masa pistonului.
Forţele de frecare interna şi respectiv externa Ff¡,e se calculeaza diferit în funcţie de tipul etansarii
utilizate. Daca spre exemplu, motorul hidraulic liniar este echipat cu etasari dinamice , atunci:
Ffie = Dbpf
undeπD reprezintă perimetrul cercului pe care se face etansarea, b este latimea efectiva pe care se
face etansarea, p este resiunea pe etansare iar f reprezintă coeficientul de frecare. Reconsiderând
ecuaţia de echilibru a forţelor, se poate scrie:
Fa=F s+ F r
de unde
( ∑
)
în care ηmecreprezintă randamentul mecanic al motorului liniar.
4.1.2. Motoare hidraulice oscilante
Sunt motoare care realizeaza curse unghiulare limitate. Au o constructie robusta, fiind
caracterizate prin rapoarte putere/unitatea de masa foarte bune. Constructiv, constau dintr-un rotor şi
un stator pe care sunt montati paleti radiali. Conectarea camerelor de lucru delimitate de suprafeţele
laterale ale paletior, stator şi rotor, la circuitele tur - retur ale pompei, este facuta alternativ, astfel încât
prin alimentarea selectiva a acestora, sa se realizeze cursele unghiulare dorite.Sunt utilizate la bordul
navei îndeosebi la instalaţiile de guvernare, putând fi insa întâlnite uneori şi în structura instalaţiilor de
acţionare la distanta a armaturilor instalaţiilor de balast - santina,la instalaţiile de capace mecanice a
gurilor de magazie, etc.
Fie R1 şi R2 razele rotorului şi respectiv statorului. Se defineşte raza medie a servomotorului
ca semisuma razelor R1 şi R2:
32
Fie Ma momentul activ şi ΣMr suma momentelor rezistente care incarca sistemul. Calculul dinamic
pleaca de la considerarea echilibrului acestor momente aplicare la ax:
M a =ΣM r
Presupunând ca momentele rezistente sunt: momentul dat de sarcina Ms, momentul fortelor de inerţie
Mi şi momentele forţelor de frecare date prin suma lor ΣMf, membrul drept al ecuaţiei poate fi pus sub
forma de mai jos:
ΣMr = Ms + Mi + ΣMf = Ms + Mi + zFfl(r)
R2 + 2zFff(r)
Rm + zFfl(s)
R1 + Mfe
unde Ffl(r)
reprezintă forţa de frecare laterala de la nivelul paletilor roorului, Fff(r)
este forţa de frecare
frontala a paletilor rotorului, Ffl(s)
reprezintă forţa de frecare laterală de la nivelul paletilor statorului,
Mfe este momentul de frecare externa, iar z este numărul perechilor de paleti ai servomotorului.
Momentul forţelor de inerţie Mi poate fi scris ca:
In care J şi Js reprezintă momentele de inerţie mecanice din mişcarea de rotatie. Se poate pune
momentul activ sub forma sumei dintre momentul sarcinii şi suma momentelor rezistente
introduse de forţele de frecare:
∑ sau dupa unele prelucrări simple
( ∑
)
unde ηmec reprezintă randamentul mecanic al motorului.În final,presupunând ca pentru calcul se
cunoaşte momentul rezistent al sarcinii, adoptand un randament mecanic se stabileste momentul
activ:
Ma = Ms/ηmec
Calculul de dimensionare. Plecând de la momentul forţelor active se urmăreşte
determinarea dimensiunilor constructive ale motorului hidraulic oscilant. Se presupune ca
momentul activ este determinat de diferenţa presiunilor care actioneaza pe cele doua fete ale
celor z paleti:
unde S reprezintă aria efectva a paietului definita ca
S = H(R2 - R1)
in care H este inaltimea paietului. înlocuind raza medie definita în expresia momenului activ, se
obţine:
Se introduc coeficienţii ka şi Ψdefiniţi ca mai jos:
R1 = ka· da si Ψ = H/R2
Ecuaţia este de gradul 3 în R2. Prin rezolvarea ei se poate determina raza statorului. Având valoarea
coeficientului adimensional Ψ recomandata de literatura de specialitate, se poate determina mai
departe inaltimeaH a paietului.
Calculul cinematic. Da legătură dintre care este alimentat motorul oscilant şi viteza
unghiulara de rotatie. O parte din debitul din motor se vehiculeaza pentru realizarea vitezei
unghiulare ω, iar cealalta pentru compensarea pierderilor prin neetanseitati. Fie ΔQ suma debitelor
scapate printre suprafeţele frontale şi laterale cu mişcare relative:
33
∑
unde, prin Qi s-au notat debitele elementare pierdute prin cele n neetanseitati. Scriind mai departe
debitul la motor ca fiind dat de produsul dintre viteza vs şi suprafata de lucru a paietului S,
Q m = v s S
unde:
v s = ω · R m
Presupunând ca amaxeste unghiul maxim pe care il poate realize motorul şi caT este timpul în care se
realizeaza aceasta cursa unghiulara, se poate scrie viteza vs ca fiind:
De unde
Debitul pompei care alimenteaza motorul hidraulic oscilant este dat de suma debitelor utile,
care ajunge în motor şi pierdut prin neetanseitati:
Q = Q m + Δ Q
Introducând randamentul volumicηval motorului vom avea:
(
)
de unde, în final, se obţine expresia debitului pompei ca o funcţie de dimensiunile constructive ale
motorului hidraulic, de cursa unghiulara maxima a rotorului şi de timpul admisibil recomandat pentru
realizarea cursei unghiulare maxime:
Valoarea scăpărilor de debit este funcţie de tipul etansarilor utilizate. În mod uzual, la
motoarele hidraulice, se utilizeaza etansari cu manşeta, cu inel sau cu segmenti, asa cu ne arata fig.
4.1. în cazul cand motoarele nu sunt prevăzute cu elemente speciale de etansare, izolarea camerelor
de lucru se asigura prin realizarea unor jocuri radiale foarte mici intre suprafeţele în proximitate. în
condiţiile existentei unei diferente de presiune p intre cele doua camere care trebuie etanşate, debitul
de ulei scapat se calculeaza cu relaţia:
unde L este lungimea desfasurata totala a conturului de etansare pe care, în funcţionare, poate apare
pierderea.
4.2 Tipuri de pompe utilizate în acţionările hidraulice
4.2.1 Pompe cu pistonaşe radiale
Constructia şi principiul funcţional. La pompele cu pistonaşe radiale, poziţia pistonaşelor
în blocul cilindrilor este pe raza, variaţia ciclica a volumelor de lucru realizandu-se datorită datorita
dispunerii excentrice a blocului cilindrilor fata de statorul pompei. Pompele cu pistonaşe radiale sunt
în principal de două tipuri: cu alimentare exterioara; cu alimentare interioară.
La maşinile cu alimentare interioara, distributia se face central, prin axul motorului ca în
figura 4.2. Cursa liniara a pistonaşelor în blocul cilindrilor 4, generatăca urmare a montării excentrice
a blocului cilindrilor faţă de carcasa 6, se poate modifica daca valoarea exercitării "e" poate fi
reglata. Pompele la care marimea"e"poate fi modificata se numesc cu debit variabil. Din figura
rezulta ca marimea cursei pistonaşelor are valoarea: s = 2e
34
Distributia fluidului intre camerele de lucru se face prin intermediul distribuitorului 3, care
este fix, dispus pe direcţia punctelor moarte al pistonaşelor.
Latimea distribuitorului 3 este mai mare decât latimea canalelor de legătură ale pistonaşelor cu
galeriile de aspiraţie, respectiv refulare. La deplasarea pistonaşelor de la PMI la PME, volumele de
lucru sunt în creştere şi se produce aspiraţia. Invers, la deplasarea pistonaşelor de la PME la PMI
volumele de lucru scad şi se produce refularea.
Fig. 4.2 schema pompei cu pistonaşe radiale cu alimentare interioara : 1-orificiu aspiraţie; 2-
orificiu refulare; 3-distribuitor; 4-blocul cilindrilor; 5- pistol plunjer; 6- stator.
In figura 4.3 este prezentata o maşina cu pistonaşe radiale cu debit variabil la care reglarea
excentritatii şi deci a cilindreei se face cu ajutorul unui sistem de tip şurub - piuliţa. Pompele cu
pistonaşe radiale se fabrica intr-o varietate mare de forme constructive. Principiul de funcţionare este
acelaşi pentru toate tipurile, diferite fiind numai modul în care se face distributia lichidului de lucru la
aspiraţie, respectiv refulare şi felul în care are loc contactul dintre suprafata frontala a pistonaşelor şi
stator.
Fig. 4.3 Pompa cu pistonaşe radiale cu alimentare interioara cu debit variabil 1 - carcasa; 2 - stator; 3 -
bucşa de fricţiune; 4 - şurub pentru reglarea excentricitatii; 5 - distribuitor; 6- pistonaş; 7- rola.
Performante şi domenii de utilizare. Pompele cu pistonaşe radiale au în general pentru puteri
mari( uneori pana la 3000 kW), debite de pana la 8000 I/ min şi presiuni de 250-300bar. Turaţiile de
antrenare variaza intre 100 şi 1500 rot/min. Aceste pompe sunt folosite la nava la majoritatea cazurilor la
actionarile hidrostatice.
35
4.2.2 Pompe cu roţi dinţate
Pompele cu roţi dinţate sunt pompe volumice rotative la care mişcarea de rotaţie a rotoarelor se
realizează prin antrenarea unuia dintre arbori, de la o sursă de putere exterioară pompei, iar angrenarea
organelor ded închidere (dinţii) prevăzute pe periferia rotoarelor provoacă rotirea arborelui condus.
Carcasa în care sunt amplasate roţile dinţate este închisă lateral cu două capace, care constituie, uneori, şi
suporţi pentru lagăre.
La ieşirea dinţilor din angrenare (fig. 4.4.) se creează spaţiul de volum crescător în care pătrunde
lichidul din conducta de aspiraţie, sub acţiunea diferenţei de presiune faţă de presiunea din rezervor, apoi
lichidul este transportat între dinţii roţilor dinţate de la cavitatea de aspiraţiela cea de refulare, datorită
reintrării dinţilor în angrenare. Linia de contact dintrte cele două roţi dinţate aflate în angrenare
constituie o închidere a spaţiului de înaltă presiune faţă de cel de joasă presiune.
Pompele cu roţi dinţate sunt folosite îndeosebi la pomparea lichidelor vâscoase, ca pompe
de ungere în construcţiile de maşini, la motoarele cu ardere internă, în instalaţiile de acţionări
hidraulice, la pomparea viscozei în industria textilă, etc. Aceste pompe sunt puţin sensibile la
variaţia vâsozităţiilichidului şi la existenţa reziduurilor în lichid.
În comparaţie cu pompele cu piston, pompele cu roţi dinţate admit turaţii înalte şi sunt, din
punct de vedere constructiv, mai simple.
Pentru a răspunde cerinţelor de lucru la diverse regimuri de turaţie, presiune sau debit,
unele construcţii admit o reglare în trepte de turaţiei, iar uneori sunt prevăzute cu reglarea automată
a debitului sau a presiunii la o turaţie fixă.
Profilul dinţilor la pompa cu roţi dinţate se execută în general în evolventă, uneori în
epicicloidă. La unele construcţii cu angrenare interioară se utilizează şi profilul în hipocicloidă,
îndeosebi la presiuni de refulare sub 100 bar.
Pompele cu roţi dinţate prezintă următoarele particularităţi importante:
- posibilitatea de aspiraţie şi de refulare a vaporilor cu tensiune înaltă a vaporilor şi cu conţinut mare ded gaze şi aer dizolvat; presiunea absolută în cavitatea de aspiraţie la pompele cu angrenare
exterioară pot ajunge la 0,4 bar.
- posibilitatea utilizării lichidului de lucru cu vâscozitatea cinematică cuprinsă în limite largi, între
0,5·106 şi 250·10
6 m
2/s ;
- debitul pompei poate fi cuprins într-o gamă largă de valori, între zero şi câteva mii de litri pe
minut; la aceste pompe, nefiind piese supuse acţiunii forţelor centrifuge, este posibil să se mărească
turaţia arborelui de antrenare până la 6000...8000 rot/min (uneori mai mult), limitarea fiind
determinată îndeosebi de apariţia cavitaţiei.
- la pompele cu roţi dinţate cu două roţi, cu arbori nedescărcaţi de acţiunea forţelor de presiune, presiunea de lucru este cuprinsă între 10 şi 35 bar,
- iar la pompele cu mai multe trepte, cu descărcarea reazemelor şi cu compensarea automată a jocului
frontal, presiunea de lucru este cuprinsă între 200 şi 330 bar.
Pompele cu roţi dinţate pot fi clasificate după următoarele criterii:
a) după felul angrenării: cu angrenare exterioară; cu angrenare interioară; b) după forma dinţilor: cu dinţi drepţi; cu dinţi înclinaţi; cu dinţi în V; c) după numărul de perechi de roţi angrenate simultan: cu două rotoare; cu mai multe rotoare; d) după numărul de trepte de creştere a presiunii: cu o treaptă; cu mai multe trepte; e) după posibilitatea reglării debitului: cu debit reglabil; cu debit nereglabil; f) după influenţa presiunii de lucru asupra rotoarelor: pompe descărcate; pompe nedescărcate; cu
reglare automată a jocului axial;
g) după presiunea de refulare: de presiune joasă (5...30 bar); de presiune medie şi de presiune înaltă (100 ... 330 bar).
Pompe cu roţi dinţate cu angrenare exterioară. Cel mai răspândit tip de pompă cu angrenaje, cu
utilizări multiple, este pompa cu două roţi dinţate, cu dinţi drepţi.
36
Fig. 4.4. Pompă cu roţi dinţate cu angrenare exterioară
La această pompă debitul este practic acelaşi la o turaţie dată pentru o gamă largă de presiuni.
Pompele cu roţi dunţate sunt compacte, sigure în exploatare şi au o greutate specifică mică. Pompele
din aceeaşi categorie pot fi deosebite prin: tipul reazemelor, sistemul de descărcare a spaţiului închis
între dinţii angrenaţi, mijloacele de descărcare a reazemelor, mijloacele de etanşare, etc.
Uneori, în scopul măririi debitului refulat, într-un singur corp sunt montate în paralel mai muie unităţi
de pompare, constituite din câte două roţi dinţate, iar în scopul măririi presiunii de refulare, în acelaşi
corp, mai multe unităţi de pompare sunt montate în serie.
Pentru a se asigura continuitatea transmiterii mişcării între roţile dinţate, dantura are grad de
acoperire supraunitar, astfel că, înainte de ieşirea din angrenare a unei perechi de dinţi, următoarea
pereche intră în angrenare.
Pompele cu roţi dinţate cu dinţi înclinaţi, deşi prezintă unele avantaje (micşorarea zgomotului,
micşorarea uzurii, gradul dee acoperire cu valori mai mari decât ε=2 influenţează în mai mică măsură
erorile de fabricaţie la profilul dinţilor, etc.), nu sunt totuşi larg răspândite, în parte din cauza
complexităţilor tehnologice şi a randamentului volumic mai mic, când se folosesc unghiuri mai mari
de înclinare a dinţilor; la unghiuri mici (4...7°) de înclinare a dinţilor, avantajele acestor roţi sunt
neânsemnate şi nici nu se folosesc. La angrenajele fără joc lateral în angrenare, unghiul de înclinare a
danturii pentru care se păstrează etanşeitatea camerelor de refulare şi de aspiraţie poate fi de până la
10°. Totuşi, şi în acest caz, avantajele acestor construcţii nu sunt importante. Se constată de asemenea
că uniformitatea debitului refulat nu se îmbunătăţeşte, iar apariţia efortului axial este un dezavantaj
suplimentar faţă dee pompele cu roţi dinţate care au dinţii drepţi.
La pompele cu dinţi în V, unghiul de înclinare atinge valori de 20° şi mai mult, ceea ce
permite să se utilizeze mai bine avantajul înclinării dinţilor. în acelaşi timp, neuniformitatea debitului
scade, iar efortul axial lipseste. Deoarece camera de refulare comunică continuu cu camera de aspiraţie
prin spaţiul dintre dinţi, la utilizarea lichidelor cu vâscozitate mică, chiar la presiuni medii,
randamentul volumic este mic.
Domeniul avantajos de utilizare a pompelor cu dinţi în V îl constituie debitele mari (3000 -
5000 l/min) şi lichide cu vîscozitate ridicata (până la 300°E). De asemenea, având în vedere că la
aceste pompe legătura continună între camerele de aspiraţie şi de refulare înlătură tendinţa de strivire a
lichidului cuprins între dinţi, este recomandabil să se utilizeze aceste pompe pentru lichide cu
conţinut mare de gaze şi aer dizolvat.
Pompe cu roţi dinţate cu angrenare interioară. Aceste pompe funcţionează pe acelaşi
principiu ca şi pompele cu angrenare exterioară. Lichidul care umple pompa în cavităţile dintre dinţi
este trransportat din camera de aspiraţie spre camera de refulare, unde este evacuat forţat, ca urmare
a întrepătrunderii dinţilor roţilor conjugate.
Pompele cu roţi dinţate cu angrenare interioară sunt mai complicate din punctul de vedere al
fabricaţiei, însă prezintă avantajul că dau un debit mai mare la aceleaşi gabarite, în comparaţie cu
pompele cu roţi dinţate cu angrenare exterioară, Volumul cuprins între dinţii angrenaţi variază mai
puţin şi, prin urmare, debitul este mai uniform.
37
Fig. 4.5. Pompă cu roţi dinţate cu angrenare interioară
Caracteristicile cavitaţionale ale acestor pompe sunt mai bune decât la pompele cu angrenare
exterioară, ceea ce se explică prin faptul că lichidul este adus în pompă prin porţiunea centrală şi
astfel forţele centrifuge ajută la umplerea golurilor dintre dinţi, la aspiraţie.
Pentru izolarea cavităţii de refulare dee cea de aspiraţie se foloseşte un organ in formă de
semilună (fig. 4.5.), amplasat între roata dinţată interioară şi coroana dinţată interioară şi coroana
dinţată. La pompele bidirecţionale, la inversarea sensului de rotaţie, elementul în formă de semilună
se deplasează întrr-o poziţie diametral opusă celei precedente.
Debitul pompei poate fi reglabil, la o turaţie dată, dacă se realizează roata dinţată sau
coroana dinţată deplasabile.
La angrenajul cu dinţii în evolventă, debitul teoretic mediu al pompei se determină cu
relaţia:
*
⁄ (
)
+
în care: b-este lăţimea roţii; ω1-viteza unghiulară a roţii conducătoare; l-jumătatea lungimii liniei de
angrenare; h1 şi h2 - înălţimile capului dintelui de la roata conducătoare şi respectiv de la roata
condusă;r1 si r2- razele cercului de divizare de la roata condusă şi respectiv de la roata
conducătoare.
Pentru calculul aproximativ, debitul real poate fi determinat cu relaţia:
Q = 14r1mbnηv[cm3/min]
în care m este modulul angrenării, în cm, iar randamentul volumic se ia între limitele
ηv = 0,75...0,85.
Construcţia şi calculul de rezistenţă al pompelor cu roţi dinţate.
Terminologia şi toleranţele utilizate la danturile roţilor dinţate cilindricee sunt standardizate prin
STAS - urile: 821 -82, 915-81, 6273-81 şi 8741 -82.
Raportul de transmitere a perechii de roţi dinţate cu angrenare exterioară, utilizate ca
elemente de pompare, se alege, de obicei, egal cu unu, ceea ce permite simplificarea construcţiei şi
uşurarea cerinţelor tehnologice. Se utilizează roţi dinţate cu dinţi drepţi cu profil în evolventă.
în alegerea numărului de dinţi se au în vededre următoarele: folosirea roţilor dinţate cu
număr mic de dinţi permite utilizarea mai completă a golurilor dintre dinţi, pentru pompare; pentru
un debit geometric dat, dimensiuni de gabarit mai mici va avea pompa la care numărul de dinţi este
mai mic; prin creşterea numărului de dinţi se îmbunătăţeşte umiformitatea debitului.
38
Roţile dinţate cu un număr mic de dinţi se utilizează la pompele cu o gamă largă de variaţie a debitului şi
a presiunii de refulare. Pentru a se îmbunătăţi randamentul volumic la pompele cu presiuni de refulare
mai mari de 70 bar se aplică compensarea automată a jocului axial inelar. Când această compensare este
realizată complicat, sistemul constructiv al etanşărilor poate duce la mărirea dimensiunilor şi la
necesitatea alegerii unui nuumăr mai mare de dinţi.
Utilizarea roţilor cu număr mare de dinţi duce la creşterea distanţei dintre axele roţilor,
permiţând utilizarea rulmenţilorpentru lagăre, ceea cee nu este, în general, posibil la roţile cu număr mic
de dinţi, unde, distanţa dintre axele roţilor fiind mică, se folosesc lagăre cu alunecare sau cu ace. Roţile
dinţate cu număr mare de dinţi se folosesc în mod obişnuit la pompele cu presiuni de refulare mici şi
medii.
Pompele cu roţi dinţate utilizate în construcţia de maşini au de obicei câte 6...30 de dinţi la un
rotor.
39
CAPITOLUL 5
DESCRIEREA CONSTRUCTIVĂ Şl FUCŢIONAREA ELEMENTELOR
SCHEMEI
DE ACŢIONARE HIDRAULICĂ
Schema hidraulică reprezentată în figura 2.4 este compusă din urmatoarele elemente: 1 -
rezervor de ulei; 2 - filtru; 3 - supapa cu sens unic; 4 – electromotor de acţionare; 5 - pompă
hidrostatică cu debit constant; 6 - supapă de descărcare; 7 - manometru; 8 - armătură manuală de
închidere; 9 - ansamblu supapă de sens unic-regulator de debit; 10 - capac simplu pliant; 11 - capac
dublu pliant; 12 - conductă flexibilă; 13 - distribuitor hidrostatic. Corespunzător acesteia vor fi
trecute în revistă modalităţi de montaj şi caracteristicilor principalelor elemente.
5.1 Filtre. Contaminanţii cei mai întâlniţi sunt fie agenţi mecanici, proveniţi din mediul ambiant
sau din interiorul componentelor sistemului, fie agenţi chimici, proveniţi din degradarea uleiului prin
reacţii chimice cauzate de apă, aer, căldură sau presiune şi care producacizi şimâl. Degradarea
uleiului limitată şi durata de viaţă. în cursul exploatării instalaţiilor, ponderea particulelor fine de
contaminanţi dintr-un eşantion de ulei creşte continuu, datorită procesului de filtrare.
Pentru a avea o imagine sugestivă a mărimii particulelor care impurifică lichidul şi pe care
dispozitivele de filtrare au sarcina de a le reţine, iată dimensiunile unor micro-corpuri obişnuite:
bacterii - 2µm, globule roşii -8 µm; globule albe -25 µm, fum -50 µm; polen -60 µm; ceaţă
industrială -90µm sare de bucătărie -100 µm. Sub mărimea de40 µm, particulele sunt invizibile cu
ochiul liber.
Clasificarea filtrelor. Principalul criteriu de clasificare a filtrelor îl constituie caracterul acţiunii care
determină reţinerea corpurilor impurificate.
a) Filtre cu acţiune mecanică • Cu sită - fineţe uzuală 60... 200 µm, folosite îndeosebi ca sorburi montate pe aspiraţia
pompelor;
• Cu şpalt inter-lamelar - fineţe16 ... 250 µm, folosite (din ce în ce mai puţin) pentru filtrarea
circuitelor de înaltă presiune;
• Cu hârtie impregnată (figura 5.1.a) - fineţe10 ... 25 µm, folosite îndeosebi ca filtre montate
pe circuitul general de evacuare a uleiului din instalaţie în rezervor. Pentru mărirea suprafeţei de
filtrare şi a rezistenţei mecanice, cartuşul filtrant 1 se execută de obicei din hârtie gofrată;
• Cu metal sinterizat (figura 5.1.b) - fineţe 2 ... 10 µm, folosite ca filtre de evacuare dar, mai
ales de presiune; cartuşul filtrant 1se execută sub formă de discuri suprapuse, expunând astfel o mare
suprafaţă de filtrare.
• Cu împletitură din materiale sintetice, cu fibre de sticlă ş.a.
b) Filtre cu acţiune magnetică (figura 5.1.c) - pentru reţinerea particulelor metalice de orice
mărime; cartuşul filtrant este de fapt un magnet permanent 1, precedat de o cajă 2 de oţel, în
şpalturile căreia sunt reţinute particulele atrase de magnet. Se montează de obicei pe circuitul de
evacuare.
c) Filtre cu acţiune electrostatică (figura 5.1.d) - pentru reţinerea particulelor de orice mărime,
electrizate în zona1de intrare în filtru şi reţinute după aceea pe plăcile ceramice 4 la trecerea
lichidului prin câmpul electrostatic format de electrozii 2 şi 3. Se utilizează montat pe circuitul de
evacuare.
d) Filtre cu acţiune centrifugală (figura 5.1 .e) - separarea compuşilor grei de masa lichidului
se datorează forţei centrifuge provocate de rotirea cartuşului filtrant.
e) Filtre cu acţiune mixtă- de exemplu sită + hârtie, sau hârtie + magnet.
Soluţiilor de instalare hidraulică a filtrelor. în practică se pot întâlni următoarele variante de
instalare a filtrelor pe instalaţiile hidraulice:
40
1
1
1
1
2
a) b) c)
- -
-+ +
+
1 2
3 4
1
d) e)
Fig. 5.1. Variante de filtrare
a) b) c)
1
2
3
d) e) f)
Figura 5.2
• Pe conducta de asipraţie în pompă (figura 5.2.a) - filtre-sorb (de obicei site), de fineţe 100 ...
200 µm, pentru protejarea pompei, cu Δp cât mai scăzut pentru a evita cavitarea pompei;
• Pe conducta de presiune dintre pompă-motor (figura 5.2.b) - filtre de presiune (de obicei site
sau filtre cu lamele şi, mai ales, din metal sinterizat), cu fineţe de 2 ... 10 µm, pentru protejarea
41
aparatelor hidraulice de precizie (regulatoare de viteză, servo-valvule); sunt scumpe şi au gabarit
relativ mare;
• Pe conducta de evacuare din motor (figura 5.2.c) - filtre de retur (de obicei site cu filtre din
hârtie) cu fineţe de 10 ... 40 µm - soluţia de filtrare cea mai utilizată;
• Pe conducta de evacuare din supapa de siguranţă (figura 5.2.d) - filtre de retur care purifică
un debit parţial de lichid, cel trecut prin supapă.
• Pe un circuit special de filtrare (figura 5.2.e) - filtre de retur montate în serie cu o pompă ce
recirculă permanent lichidul din rezervor, în scopul purificării lui:
• Filtre cu supape de ocolire (figura 5.2.f) - colmatarea filtrului 1, mărirea căderii de presiune
care ar putea deteriora filtrul este împiedicată prin deschiderea, la un moment dat, a supapei de
ocolire 2. Deoarece din acest moment filtrul este scos din funcţiune, iar instalaţia rămâne în
continuare neprotejată, dispozitivul 3 de indicare a colmatării avertizează (de obicei optic) pe
operator că trebuie să intervină pentru curăţirea sau schimbarea elementului filtrant.
5. 2. Supape de sens unic
Elementele echipamentului de reglare a presiunii poartă denumirea de supape (valvule sau
ventile). Supapele sunt elemente de comparare a nivelelor de presiune din sistem, asigurând
menţinerea constantă sau reglarea la anumite valori impuse a presiunii de acţionare sau comandă din
schema hidraulică.
Din punct de vedere funcţional distingem două mari categorii de supape:
1.Supape de blocare;
2.Supape de presiune.
1. Supapele de blocare mai poartă denumirea de supape de sens unic, antiretur, de reţinere
sau unidirecţionale. Aceste supape asigură transmiterea debitului, într-o singură direcţie, pe
conductele pe care se montează.
Sub aspect constructiv, supapele de blocare se întâlnesc în varianta cu scaun. Pe scaun poate
presa o bilă sau un taler conic.
Din punct de vedere funcţional, supapele de blocare se clasifică în următoarele categorii:
Supapă simplă de blocare;
Supapă de blocare cu comandă hidraulică de deblocare;
Supapă dublă de blocare;
Supapă de umplere
Figura 5.3 Supapă de sens unic
În figura 5.3 este prezentată o supapă simplă de blocare, cu bila 1 presată pe scaunul supapei
de resortul 2, sprijinit în discul 3, cu ajutorul inelului de siguranţă 4. Agentul motor poate circula
doar în sensul în care bila 1 este ridicată de pe scaunul ei. în sens contrar, dinspre arc spre scaunul
supapei, agentul nu poate circula. Se dau în această figură şi simbolurile supapei simple de blocare.
1234
cu arc
fără arc
42
Aceste supape mai poartă denumirea de supape de traseu. Ele se montează pe conducte,
asigurând trecerea unisens a debitului prin acea conductă. Sub aspect constructiv, ele pot fi realizaze
în variantele cu arc sau fără arc. Supapele de blocare simple, fără arc, se montează în instalaţiile
hidraulice în poziţie verticală.De obicei, supapele de traseu se deschid la presiuni de 5...3 bar, funcţie
de forţa din arc (de dimensiunile arcului şi pretensionarea acestuia).
Supapele de traseu au o foarte largă utilizare. Se prezintă în continuare câteva din principalele
utilizări ale acestor supape:
În combinaţie cu rezistenţele hidraulice (drosele) asigură scurtcircuitarea acestora, realizând
funcţia de by-pass. Pot fi scurtcircuitate de asemenea distribuitoarele sau filtrele când sunt
colmatate;
În combinaţie cu alte elemente ale schemei hidraulice asigură automatizarea circuitului de
lucru;
Asigură protecţia pompelor contra dezamorsării.
2. Supape de presiune sunt destinate asigurării presiunii înalte în anumite circuite hidraulice. Din
punct de vedere funcţional supapele de presiune se împart în următoarele categorii:
Supape de limitare a presiunii;
Supape de cuplare - decuplare;
Supape de reducere a presiunii.
Supapele de limitare a presiunii, asigură protecţia schemei hidraulice faţă de suprapresiuni. Acest tip
de supapă se întâlneşte în două variante:
Supapă de deversare;
Supapă de siguranţă.
Supapele de deversare (figura 5.4), se montează în paralel cu pompele cu debit constant.
Pompa P absoarbe uleiul din rezervorul R şi îl refulează spre motorul hidraulică. în cazul când
motorul hidraulic necesită un debit mai mic decât debitul refulat de pompă (QMH< Qp) atunci
diferenţa dintre debitul pompei şidebitul necesar motorului hidraulic, care constituie debitul Qs, este
deversat permanent prin supapa de deversare SD la rezervorul R.
Ca atare, supapa de deversare funcţionează permanent normal deschisă, ea deversând în
rezervor diferenţa dintre debitul constant al pompeiQp şi debitulvariabil necesar motorului
hidraulic QM, corespunzător gamei vitezelor de deplasare ale organului de lucru.
SD
R
QSQMH
QP
P
SS
R
P
Fig. 5.4. Fig. 5.5.
Supapa de siguranţă se montează de obicei în paralel cu pompele cu debit variabil (figura
5.5). Pompa P cu debit variabil va administra un debit corespunzător necesităţilor motorului
hidraulic. Ca atare, în condiţiile în care motorul hidraulic ajunge la capăt de cursă sau intră în
suprasarcină, depăşindu-se în sistem presiunea nominală, supapa de siguranţă SS se deschide şi
43
deversează la rezervor tot debitul pompei. Ca atare, supapa de siguranţă fie că este închisă şi nu
deversează ulei în rezervor, fie, atunci când este deschisă, deversează în rezervor tot debitul
pompei. Din punct de vedere al comenzii, supapele de presiune se clasifică în:
Supape cu comandă directă;
Supape cu comandă pilotată.
Sub aspect constructiv, supapele de presiune se realizează în următoarele variante:
Supape cu bilă;
Supape cu taler;
Supape cu plunjer.
Supapele de limitare a presiunii se construiesc în varianta cu taler sau cu punjer. în figura
5.6 este prezentată o supapă de limitare a presiunii cu taler.
Talerul 1 de formă conică este presat de resortul 4, pe scaunul 5. Forţa de presare a
talerului este reglată de şurubul 3, acţionat de rozeta 6. Uleiul sub presiune refulat de pompa P
este trimis sub taler. Dacă forţa, ca rezultantă a presiunii agentului motor, depăşeşte forţa din
resortul 4, talerul 1 se ridică, iar
pompa deversează uieiul în rezervorul R. Solidar cu rezervorul 1 se află pistonul 2 cu rol de
amortizare a oscilaţiilor talerului. Ştiftul 7 limitează cursa talerului.
În condiţiile în care presiunea, ce trebuie să fie reglată de supapă, are o anumită valoare,
atunci se pot proiecta arcuri 4 corespunzătoare acestei presiuni. Se pot monta uneori şi două arcuri
în paralel.
Aceste supape se caracterizează printr-o foarte bună etanşeitate, din acest motiv ele
funcţionează la presiuni foarte mari, până la 630 bar şi debite refulate, de până la 330 l/min.
1
2
3
4
5
6
PR
7
1
2
3
b
f
a
P
R
d
Figura 5.6 SS cu taler Figura 5.7 SS cu plunjer
În figura 5.7. este prezentată o supapă de limitare a presiunii cu plunjer. Supapa este
compusă din plunjerul 1, presat de arcul 2, tarat prin şurubul 3. Pompa P refulează uleiul spre
supapă, precum şi în camera a, de sub plunjer.
Dacă presiunea refulată de pompă depăşeşte presiunea nominală atunci sub acţiunea forţei
din camera a arcul 2 este comprimat, respectiv plunjerul 1 se ridică, deschizând fereastra f,
corespunzător circulaţiei uleiului de la pompa P la rezervorul R.
Conducta d asigură drenajul camerei b, de deasupra plunjerului, la rezervor.
Spre deosebire de supapele cu taler, supapele cu plunjer pot regla presiunea într-o gamă mai
redusă. Presiunea maximă de reglare este de 320 bar.
Imposibilitatea reglării la presiuni mai mari este dictată de jocul existent şide jocul produs
prin deformaţia elastică între plunjer şi corpul supapei, joc ce crează pierderi de debit şi ca urmare
o funcţionare defectuasă a supapei.
44
5.3 Aparatajul de reglare a debitului.
Echipamentul de reglare a debitului este destinat reglării vitezei sau turaţiei motoarelor
hidraulice, reglare realizată prin modificarea debitului administrat acestora.
Reglarea debitului, în schemele hidraulice, se poate face în două moduri:
Reglare volumică;
Reglare rezistivă.
Reglarea volumică este aceia în care se administrează motorului hidraulic un debit de agent
motor modificat prin pompa instalaţiei hidraulice. La această reglare, pompa este de tipul celor cu
debit variabil. Debitul refulat de către pompă coincide cu debitul administrat hidromotorului,
volumele de ulei refulate de pompă fiind capacitate direct de hidromotor. De aici provine noţiunea
de reglare volumică. La acest tip de reglare se asigură un randament energetic foarte bun, pentru că
pompa este racordată volumic cu hidromotorul. Randamentul creşte, în continuare, în condiţiile în
care pompa este prevăzută şi cu regulator de putere. La asemenea structură de reglare, în cadrul
grupului de pompare, sunt prevăzute supape de siguranţă montate în paralel cu pompa, supape ce se
menţin normal închise şi se deschid numai în caz de suprapresiune.
Reglarea rezistivă constă în montarea în circuitul de alimentare al hidromotorului a unei
rezistenţe hidraulice reglabile numită drosel. Acesta are ca scop laminarea debitului de agent motor,
fracţionându-l şi administrându-l la valoarea impusă hidromotorului. La această reglare, de obicei,
pompa instalaţiei hidraulice este cu debit constant. Ea este însoţită de o supapă de deversare ce se
menţine normal deschisă, deversând la rezervor diferenţa dintre debitul pompei şi debitul furnizat
hidromotorului, reglat prin drosel.
Reglarea rezistivă a debitului are la bază lege lui Bernoulli, la care s-au considerat presiunile
de poziţie egale în cele două secţiuni.
v2
p2
v1
p1
S1 S
Figura 5.8
Se observă teoretic că debitul reglat prin drosel variază liniar cu mărimea suprafeţei de
droselare.
Construcţia droselelor. Din punct de vedere constructiv şi al poziţiei de montare în schema
hidraulică, droselele sunt de două categorii:
Drosele de traseu;
Drosele de panou.
Droselele de traseu se montează direct pe conductele schemei hidraulice.
Ele pot fi cu sau fără supapă de sens (figura 5.9).
1
2
3 4 5b
a c
BA
a`` b
BA
3 2 a` 1 c Figura 5.9 Figura 5.10
45
La cele fără supapă de sens, debitul este droselat în ambele sensuri de circulaţie A - a -
b - c - B sau B - c - b - a - A . Prin înfiletarea sau desfiletarea manşonului 2 ataşat pe corpul 1
prin inelele 3 , 4 şi 5 , se modifică mărimea fantei b , fapt care duce la variaţia debitului.
În figura 5.10 se prezintă un drosel de traseu cu supapă de sens. Droselul este format dintr-un
corp şi un manşon înfiletat pe exteriorul corpului şi etanşat faţă de acesta cu inele la fel ca-n
situaţia anterioară. în interiorul corpului este prevăzută supapa 1 presată pe scaunul ei de resortul
2 sprijinit pe şaiba 3 .
Circulaţia agentului motor în sensul de la A la 8 se face prin trecerea acestuia prin
orificiile a ' ale supapei 1 , orificiile a " ale corpului, fanta b şi apoi, prin orificiile c , acesta
ajunge spre utilizator. Manşonul droselului, înfiletându-se pe corp, realizează deplasarea axială a
acestuia, modificând fanta de curgere a ueliului, b şi, corespunzător modificând secţiunea de
curgere, deci debitul uleiului trimis spre utilizator. Circulaţia agentului motor în sensul de la B la
A , se face liber pentru întreg debitul, prin deplasarea supapei 1 în sens contrar forţei din resortul
2.
Droselul de traseu funcţionează la presiuni mai mici de 2 0 0 b a r , datorită etanşări mai
dificile între manşon şi corp. Sensibilitatea reglării vitezei e relativ mică, fanta b a droselului
având o lungime mai mare decât circumferinţa corpului.
Deplasările axiale foarte mici ale manşonului au ca efect reglări de valori mari ale debitului.
3
2
1
T
P
A
B
MHB
A
BA
b
a
T
P
A
B
MH
B
A
T
B
A
a) b)
Figura 5.11. Robinete distribuitoare
5.4 Aparatajul de distribuţie
Distribuitoarele hidraulice sunt aparate ce au rolul de a repartiza debitele de lichid pe circuite
în conformitate cu ciclul de lucru al hidromotoarelor alimentate.
Echipamentul de distribuţie trebuie să asigure simplitate şi siguranţă în exploatare, rezistenţe
locale şi pierderi prin frecare minime, pierderi de debit reduse, comandă uşoară, fără eforturi şi
deplasări mari, sensibilitate mare la schimbarea regimului de lucru. Totodată el trebuie să realizeze
inversarea sensului liniştit, fără şocuri, într-un timp cât mai scurt.
Clasificarea distribuitoarelor hidraulice. Echipamentul de distribuţie este constituit din
următoarele elemente:
1. Robinete distribuitoare;
2. Distribuitoare cu bilă;
3. Distribuitoare sertar.
1. Robinetele distribuitoare sunt folosite de obicei pentru inversarea sensului de deplasare
al hidromotoarelor sau în schemele hidrostatice de automatizare. Din punct de vedere constructiv
robinetele distribuitoare se pot clasifica în:
Robinete distribuitoare cu patru căi;
Robinete distribuitoare cu opt căi.
46
Robinetul distribuitor cu patru căi (figura 5.11.a), este compus din plunjerul 1, corpul
distribuitorului 2 şi maneta 3. Plunjerul prezintă patru degajări circulare, unite două câte două prin
orificiile a şi b, plasate în plane diferite. Pe poziţia A a manetei 3, pompa P refulează uleiul în
camera A a hidromotoruiui MH. Uleiul din camera B se va scurge prin orificiul a în tanc. Se asigură
deplasarea într-un sens a hidromotoruiui. Rotind maneta 3 de pe poziţia A pe poziţia 6, pompa P va
refula ulei prin orificiul b în camera B hidromotoruiui MH. Uleiul din camera A se va scurge prin
orificiul a în tanc. Se inversează astfel sensul de deplasare al hidromotoruiui liniar. Aceste robinete
sunt folosite de obicei până la presiuni de 80 ... 120 barşi debite relativ mici.
Încazul în care plunjerul opturează orificiul pompei P prin pragul dintre două degajări
circulare, atunci asupra lui acţionează o forţă importantă, orientată radial. Ca atare, acest distribuitor
în momentul comutaţiei nu este echilibrat hidrostatic radial.
Forţe importante ce acţionează asupra plunjerului distribuitorului îngreunează comutarea,
măreşte momentul de acţionare, conducând şi la creşterea forţei de frecare dintre plunjer şi corp cu
efecte asupra uzurii acestor elemente. Distribuitorul cu opt căi (figura 5.11.b) are aceeaşi
construcţie principală, plunjerul sub forma unui pătrat cu laturile teşite distribuind uleiul prin
orificiile plasate în corp. Corpul distribuitorului prezintă un număr dublu de orificii pentru pompa
P, tancul T şi camerele A şi 6 ale hidromotorului. Orificiile cu aceeaşi funcţie, respectiv legate la
aceleaşi conducte, sunt plasate diametral opus. Astfel, acest distribuitor este perfect echilibrat
radial. Forţa de acţionare a lui este mai redusă, frecările mai mici şi uzurile mai mici. Totodată cu
acest distribuitor pot fi comandate simultan două hidromotoare.
2.Distribuitoarele cu bilă au marele avantaj că asigură o etanşare foarte bună. De aceia se
indică a fi folositei la presiuni mari şi foarte mari (până la 630 bar). Sub aspect constructiv, însă,
ele prezintă inconvenientul necesităţii echilibrării suplimentare hidrostatice a bilelor, pentru
asigurarea comutării. Distribuitoarele cu bilă sunt realizate în două variante diferenţiate din punct de
vedere funcţional:
• Distribuitoare cu bilă tip 3/2:
- cu o bilă;
- cu două bile;
• Distribuitoare cu bilă tip 4/2.
Simbolizarea distribuitoarelor sub forma unei fracţii ordinare, indică faptul că
numărătorul reprezintă numărul căilor hidraulice racordate la distribuitor şi numitorul
reprezintă numărul fazelor pe care le realizează distribuitorul.
Distribuitorul tip 3/2cu o bilă (figura 5.12) este construit din bila 1,acţionată de către
tija 2 a distribuitorului, pe care se află pistonul 3.Bila este presată pe scaunul distribuitorului,
prin resortul 4. în poziţia din figură, pompa refulează ulei în conducta A.
c
a 3 T A P4
2 1
T
A
P
a) b)
Figura 5.12 Distribuitor 3/2 cu o bilă
47
Deplasând bila 1, prin intermediul tijei 2, pe poziţia din dreapta, uleiul refulat de pompă
nu mai pătrunde în camera A, în schimb camera A este pusă în legătură cu tancul 7. Ca atare,
distribuitorul realizează două faze: P - A, A - T. Datorită presiunilor mari din conducta
pompei, deplasarea bilei de pe scaunul din stânga pe cel din dreapta s-ar face dificil, în absenţa
legătuii „c".
Pentru diminuarea forţei de acţionare, pe tija 2 este plasat pistonul 3. Camera „a" este
pusă în legătură cu conducta pompei. Astfel pistonul 3 serveşte la ehilibrarea forţelor
hidrostatice pe tija 2 a bilei. Forţa de apăsare a bilei pe scaun estedată numai de resortul 4 nu şi
de presiunea din sistem, cu toate că bila se află în camera în care pompa P refulează.
Simbolizarea distribuitorului este prezentată în figura 5.12.b. Acest distribuitor asigură
spaţiul A în poziţie normală sub presiune. Inversând însă conducta P cu T se obţine spaţiul A în
poziţie normală la rezervor.
În procesul comutării, respectiv atunci când bila se pe scaunul stânga trece pe scaunul
dreapta, pentru un scurt timp pompa refulează la tanc prin spaţiul creat în jurul bilei, astfel că
presiunea în sistem se reduce treptat ca apoi camera A să rămână legată la tanc.
Prin urmare, pompa P comunicând un timp scurt cu tancul 7 în momentul comutării, se
asigură reducerea şocului de presiuni realizându-se aşa numita „cuplare elastică". „Cuplarea
elastică" este încă unul din marile avantaje ale distribuitoarelor cu bilă.
Distribuitorul tip3/2 cu o bilă, în condiţiile presiunilor şi debitelor mari de lucru are o
funcţionare mai puţin promptă, căci camera„a" suportă perturbaţiile presiunii din timpul comutării.
Se preferă în această situaţie folosirea distribuitoarelor 3/2 cu două bile.
Distribuitoare de tip 3/2 cu două bile. Acest distribuitor (figura 5.13), se compune
din două bile1 şi 2. între aceste bile se află tija 3.
Comanda distribuitorului se face de la tija de comandă 7. Bilele sunt echilibrate hidrostatic
axial de servomotorul cu pistonul 6. în poziţia normală a distribuitorului sub acţiunea forţei
dezvoltate de resortul 4 prin tachetul 5, bila 2 etanşează fiind apăsată pe scaun. Bila1 este ridicată
de pe scaun, astfel conducta A este în legătură cu tancul 7. Acţionând tija 7, pentru realizarea
comunicării, bilele1 şi 2 se vor deplasa spre dreapta.
7 T A P
6 1 3 2 4 5
Figura 5.13 Distribuitor 3/2 cu două bile
Pentru un scurt timp pompa P comunică cu tancul 7 reducând şocul de presiune din sistem,
realizându-se astfel „comutarea elastică". Apoi bila1 etanşează pe scaunul ei, iar bila 2 se ridică de
pe scaun. Se obţine faza a doua a distribuţiei când pompa P comunică cu conducta A, conducta 7
fiind închisă, întrucât schema de distribuţie este aceiaşi, simbolizarea acestui distribuitor este
aceiai ca a distribuitorului 3/2 cu o bilă.
Distribuitor cu bilă de tip 4/2. Distribuitorul (figura 5.14.) este format din două etaje I
şiII, pe fiecare etaj aflându-se câte o bilă1, respectiv 6. Bila1 este echilibrată datorită
servomotorului cu pistonul 3, prin administrarea uleiului sub presiune din conducta pompei P prin
conductele „a" şi „b".
48
c
3
T B P
4 21
I
II
5
a
A
68b7 d
D2 D1
Pg
b)
T
A
P
B
a) c)
Fig. 5.14 Distribuitor cu bilă tip 4/2
Pe etajul II, bila 6 este fixată pe scaunul din dreapta, de servomotorul cu pistonul 7 prin tija8.
Diametrul D2 al servomotorului este mai mare decât diametrul D1 al scaunului bilei 6.
În poziţia normală a distribuitorului (figura 5.14.a), pompa P refulează uleiul prin conducta a,
etajul I, conducta c în circuitulA. Circuitul 6, prin etajulII comunică cu tancul 7. Bila 1 se află pe scaunul
din stânga sub acţiunea forţei din resortul 2, iar bila 6 se află pe scaunul dreapta sub acţiunea forţei
dezvoltată de servomotorul cu pistonul 7.
În faza a doua de distribuţie prin intermediul tijei5 se deplasează bila1 pe scaunul din dreapta.
Forţa necesară deplasări bilei1 de pe scaunul stânga pe scaunul dreapta este mică, având valoarea
necesară numai comprimării arcului 2, întrucât etajul I al distribuitorului este echilibrat hidrostatic prin
pătrunderea uleiului în conducta„b" şi acţiunea sa asupra pistonului3.
Prin deplasarea bilei 1pe scaunul dreapta conductaA este pusă în legătură cu tancul 7 prin etajele I
şi II ale distribuitorului şi conducta „d". Scăzând presiunea în conductaA şi presiunea asupra pistonului 7
se reduce. Sub acţiunea presiunii din conducta pompei P, bila6 se va muta de pe scaunul dreapta pe
scaunul stânga, aşa încât pompa P va refula uleiul în camera B. Se asigură în acest fel comutarea,
respectiv trecerea la faza a doua de distribuţie.
La unele constucţii de distribuitoare de acest tip, în locul bilelor pot fi folosite punjere9, aşa cum
se arată în figura 5.14.b. Simbolizarea distribuitorului este prezentată în figura 5.14.C.
Avand în vedere avantajelor distribuitoarelor cu bilă, acestea sunt recomandate la presiuni
mari şi foarte mari de acţionare, şi la debite de lucru ale instalaţiilor hidraulice cu valori mari şi
foarte mari.
Distribuitoare cu sertar (sertare distribuitoare)
Sertarele distribuitoare reprezintă unele dintre distribuitoarele cele mai răspândite în
sistemele de acţionare hidrostatică.
Principalele avantaje ale acestor distribuitoare sunt:
o Formă constructivă şi tehnologică simplă;
o Echilibrare foarte bună a presiunii pe direcţie axială şi circumferenţială;
o Darorită echilibrării presiunii, au un randament de cuplare mare, respectiv forţa de
acţionare pentru realizarea comutării este redusă;
o Asigură o mare multitudine de funcţii de comandă.
Sertarele distribuitoare au însă şi unele dezavantaje dintre care principalul dezavantaj îl
constituie etanşarea mai redusă, mai ales la presiuni mari şi vâscozităţi mici ale agentului motor.
Acest aspect este datorat jocului funcţional existent între plunjer şi corpul sertăraşului. Din acest
motiv, respectiv datorită pierderilor volumice prin ajustajul format de plunjer şi corpul
sertăraşului. Din acest motiv, respectiv datorită pierderilor volumice prin ajustajul format de
49
plunjer şi corpul sertăraşului, aceste distribuitoare nu se recomandă a fi utilizate la presiuni
mai mari ca 350 bar.
Sertăraşele distribuitoare, numite şi distribuitoare cu piston sunt construite deci, dintr-un
plunjer (piston cu umeri), corpul sertăraşului şi sistemul de comandă.
Clasificarea distribuitoarelor hidraulice cu sertar
Numărul de canale al distribuitoarelor de tip sertar cilindric, (figura 5.15): cu două
canale; cu trei canale; cu patru canale; cu opt canale. Distribuitoarele standard, pornind de
la criterii de eficienţă a fabricaţiei, se produc aproape exclusiv în cinci canale.
Schema hidraulică de distribuţie: cu două poziţii de lucru; cu trei poziţii de lucru; cu
cinci poziţii de lucru.
Natura comenzii de comutare: manuală; hidraulică; pneumatică; electrică (cu
electromagnet de curent continuu sau alternativ);electrohidraulică.
Numărul de unităţi (secţiuni) de distribuţie asociate: distribuitoare individuale;
distribuitoare multiple în construcţie: monobloc; baterie, prin asocierea directă a secţiunilor;
baterie, prin asocierea secţiunilor cu ajutorul unor plăci de bază unificate.
Construcţia organului mobil: distribuitoare cu sertar de translaţie (este cea mai răspândită
construcţie); distribuitoare cu supape; distribuitoare cu robinet de rotaţie.
În figura 5.16 este prezentat un distribuitor cu trei poziţii numit uneori şi distribuitor cu plunjer
cu doi umeri. Pompa P poate refula uleiul în camera C1 sau în camera C2, funcţie de poziţia plunjerului
în corpul distribuitorului.
C
P
C
P
C
P R
C
P R
P R
C1 C2
P R
C1 C2
2 canale 3 canale 4 canale
P
C1 C2
P R2
C1 C2
R1
R2R1
P
C1 C2
P R2
C1 C2
R1
R2R1
5 canale
P
C1 C2
R F
F
P R
P
C1 C2
RF
F
8 canale
50
Fig. 5.15.
Camera inactivă, în care nu refulează pompa, este legată de rezervor prin conductele R1 şi R2-
Prin urmare, distribuitorul prezintă trei camere (poziţii): a, b şi c.
Acest distribuitor are însă un dezavantaj şi anume camerele b şi c suferă în timpul comutării
perturbaţiile de presiune din camerele C1 şi C2.
P R2
b c
R1
aC1 C2
Fig. 5.16.
Poziţii de comutare. în figura 5.17 sunt prezentate câteva soluţii constructive de distribuitoare cu
sertar. Distribuitoarele 4/3 din figura 5.17 sunt cel mai des întâlnite distribuitoare.
P
C1 C2
P R2
C1 C2
R1
R
P R2
C1 C2
R1 P R2
C1 C2
R1
Poziţia 1 Poziţia 2 Poziţia 3
a)
P
C1 C2
P R2
C1 C2
R1
R
P R2
C1 C2
R1 P R2
C1 C2
R1
Poziţia 1 Poziţia 2 Poziţia 3
b)
P
C1 C2
P R2
C1 C2
R1
R
P R2
C1 C2
R1 P R2
C1 C2
R1
Poziţia 1 Poziţia 2 Poziţia 3
c)
51
P
C1 C2
P R2
C1 C2
R1
R
P R2
C1 C2
R1 P R2
C1 C2
R1
Poziţia 1 Poziţia 2 Poziţia 3
d)
P
C1 C2
P R2
C1 C2
R1
R
P R2
C1 C2
R1 P R2
C1 C2
R1
Poziţia 1 Poziţia 2 Poziţia 3
e)
Fig. 5.17.
Exemple de distribuitoare hidraulice
Centrarea sertarelor distribuitoare. La distribuitoarele cu trei poziţii este necesar ca
poziţia din mijloc să fie precisă şi stabilă în corpul distribuitoarului. Centrarea sertarelor
distribuitoare reprezintă asigurarea unei poziţii centrale sigure a plunjerului pe mijlocul sertarului
distribuitor.
Din punct de vedere constructiv, centrarea poate fi realizată cu arc sau hidraulic. La unele
construcţii, acţionate manual centrarea poate fi făcută cu un mecanism exterior, care să asigure
indexarea tijei sertarului distribuitor, conform cu poziţiile tor de funcţionare.
1. Centrarea cu arcuri
Aceasta constă în plasarea pe capetele plunjerului, a şaibelor 3 şi 4 susţinute de către
arcurile 1 respectiv2, ca în figura 5.18.
P R2R1
C1 C2
1 23 4x y
P R2R1
C1 C21 23 4x y
D DK1 a
b
K1
Fig. 5.18. Fig. 5.19.
Cele două şaibe au rolul de a asigura poziţia de mijloc a plunjerului sertarului distribuitor.
Deplasarea acestuia pe poziţia stânga sau dreapta este realizată hidraulic alimentând cu presiune
camerele extreme ale sertarului distribuitor prin conductele de comandă x şi y. Din punctul de
vedere constructiv, este necesar ca lungimea plunjerului între umerii extremi să fie egală cu
lungimea corpului sertarului între camerele laterale.
2. Centrarea hidraulică
Centrarea hidraulică (figura 5.19) constă în plasarea de o parte şi de alta a plunjerului, în
camerele laterale, a două ţaibe hidraulice 1 şi 2. Acestea au rolul unor pistoane care, sub acţiunea
presiunii agentului motor, trimis prin conductele x şi y, să asigure poziţia de mijloc a plunjerului.
52
Suprafaţa activă a şaibelor 1 şi 2, supusă presiunii, fiind mai mare decât suprafaţa
plunjerului din aceste camere, se va asigura, sub acţiunea forţelor hidrostatice, echilibrul, respectiv
centrarea plunjerului, chiar dacă valorile presiunilor din cele două camere K1şi K2 nu sunt riguros
aceleaşi.
Comanda distribuitoarelor cu sertar.
Comanda acestor distribuitoare poate fi realizată în varianta manuală,
hidraulică, pneumatică, electromagnetică sau electrohidraulică. Prin comandă înţelegem
posibilitatea de a realiza deplasarea plunjerului sertarului distribuitor pe poziţiile dorite, astfel încât
să se asigure distribuţia uleiului între camerele sertarului distribuitor.
Comanda manuală a sertarelor distribuitoare se poate realiza în două
variante:
Comandă manuală fără indexare;
Comandă manuală cu indexare.
Comanda manuală fără indexare reprezintă comanda sertarului distribuitor, respectiv
deplasarea plunjerului fără a-i asigura o poziţie stabilă după efectuarea comenzii.
Comanda cu indexare se efectuează în condiţiile în care plunjerului trebuie să i se asigure
poziţii stabile după comutare, poziţii corespunzătoare fazelor de lucru ale sertarului distribuitor.
în figura 5.20 se prezintă un mecanism de comandă manuală a unui sertar distribuitor fără
indexare. Pârghia1 ce se poate roti în jurul articulaţiei sferice a, deplasează prin intermediul
extremităţii eib, patina3. De aceasta este legată tija 4, care deplasează plunjerul5al sertarului
distribuitor. Un burduf6 asigură protecţia, faţă de agenţii din mediul înconjurător, articulaţiei sferice
a manetei1. Se observă că plunjerul sertarului distribuitor este deplasat stânga - dreapta fără a-i putea
asigura o poziţie stabilă după efectuarea deplasării. Asemenea sertare se folosesc atunci când
operatorul le deserveşte permanent, respectiv când acesta le comandă continuu, ţinând permanent
mâna pe maneta1.
În figura 5.21 se prezintă mecanismul de acţionare manuală a unui sertar distribuitor cu
indexare. Maneta1 articulată prin brida3 de corpul sertarului, deplasează prin tija 4 plunjerul 2 al
sertarului distribuitor. Pe capătul opus al plunjerului se află discul6, pe care sunt prevăzute o serie de
canale circulare, în care intră bila indexoare5, presată de un arc.
Ca atare, la deplasarea manetei pe poziţia stânga, mijloc sau dreapta, plunjerul va avea o
poziţie stabiă determinată de indexarea prin bila 5, respectiv de poziţionarea bilei în unul dintre
canalele circulare ale discului 6. Uleiul scăpat prin neetanşeităţi în mecanismul de indexare se
scurge prin conducta de drenaj a la conducta rezervorului de ulei.
În figura 5.21 este prezentat un distribuitor hidraulic cu comandă manuală şi supapă de
sens.
1
2 3a b 4 56 12
3
45 6
a
Fig. 5.20. Fig. 5.21.
Comanda hidraulică a sertarului distribuitor constă în trimiterea agentului motor sub
presiune în camerele din extremităţile plunjerului în scopul deplasării acestuia pe poziţiile
corespunzătoare comutării.
53
Comanda hidraulică a unui sertar distribuitor poate fi realizată unilateral sau bilateral. Când
comanda se realizează unilateral, atunci uleiul pătrunde sub presiune doar în una din camerele
extreme de comandă ale plunjerului sertarului. Revenirea plunjerului în poziţia iniţială se realizează
cu ajutorul unui arc plasat în camera opusă, în condiţiile în care se depresurizează camera de
comandă. Comanda bilaterală se asigură atunci când uleiul sub presiune pătrunde succesiv
în camerele extreme ale plunjerului.
1 2 3 4
Fig. 5.22.
În figura 5.22 este prezentat un servomotor pneumatic pentru comanda plunjerului 4 al
sertarului distribuitor. Cilindrul pneumatic 1găzduieşte pistonul 2 asupra căruia acţionează aerul
comprimat. Acesta, prin tija 3, comandă plunjerul sertarului distribuitor.
Cea mai răspândită metodă de comandă a sertarelor distribuitoare o constituie comanda
electromagnetică. Această comandă asigură o frecvenţă mare a comutărilor, asigură posibilitatea
automatizării electronice a circuitelor de funcţionare a schemelor hidraulice precum şi o deservire uşoară
şi comodă a instalaţiei.
Comanda electromagnetică constă în plasarea unilaterală sau bilaterală a unor electromagneţi
care acţionează asupra plunjerului sertarelor distribuitoare, de obicei prin împingere. Dacă această
comandă este unilaterală, atunci în unul din capetele sertarului, respectiv ale plunjerului acestuia, se
plasează un electromagnet care, excitat, va deplasa plunjerul împingându-l, iar în celălalt capăt al
plunjerului se dispune un arc care ca readuce plunjerul în poziţia iniţială. În cazul comenzii
electromagnetice bilaterale, în ambele capete ale sertarului distribuitor se plasează câte un electromagnet,
care va împinge plunjerul sertarului distribuitor funcţie de alimentarea acestora. în schema electrică
trebuie prevăzută interblocarea comenzii electromagneţilor, respectiv când unul dintre electromagneţi
este acţionat, celălalt să nu poată fi acţionat accdidental sau de un alt organ de comandă.
Comanda cu electromagneţi a sertarelor distribuitoare se poate face în mai multe moduri.
După tipul alimentării electromagneţilor distingem:
o Comandă cu electromagneţi de curent continuu;
o Comandă cu electromagneţi de curent alternativ.
Comanda cu electromagneţi de curent continuu se caracterizează printr-o fiabilitate mare. Nu
sunt puşi în pericol electromagneţii atunci când cursa plunjerului nu se efectuează complet. Comanda în
curent continuu permite o frecvenţă a comutărilor foarte mare. în schimb, această comandă necesită în
schema electrică existenţa unui sistem de alimentare adecvat, evantual prin transformator şi redresor
pentru curentul de acţionare.
Comanda cu electromagneţi de curent alternativ este mai comodă, făcându-se fără necesitatea
redresării curentului. Electromagneţii de curent alternativ au timp scurt de cuplare. Ei însă se
supraâncălzesc şi există pericolul deteriorării lor, dacă cursa miezului mobil, respectiv a plunjerului, ne
este completă.
De obicei comanda în curent alternativ nu se foloseşte în instalaţiile cu cuplări foarte frecvente.
Electromagneţii folosiţi la comanda sertarelor distribuitoare pot fi alimentaţi la tensiuni de
220 V, 48 V sau 24 V curent alternativ sau continuu.
54
După mediul de cuplare, respectiv după mediul în care se află miezul electromagnetului ce
acţionează plunjerul, distingem:
-Electromagneţi cu cuplare în aer, în care miezul electromagnetului se află în aer, fiind etanşat în
raport cu plunjerul sertarului distribuitor;
- Electromagneţi cu baie de ulei (figura 5.23). La aceştia indusul funcţionează în ulei, asigurându-se
astfel condiţia corespunzătoare de eliminare a căldurii din bobinaj şi totale a electromagnetului.
Totodată se micşorează uzura elementelor mobile şi se amortizează şocurile la capăt de cursă.
Electromagneţii în baie de ulei se utilizează când instalaţiile funcţionează în aer liber sau în
condiţii tropicale umede.
P RR
A B
3 322 11
4aa
Fig. 5.22.
Tolele 1 ale electromagnetului găzduiesc bobinajul 2. Miezul 3 al electromagnetului este
deplasat sub acţiunea fluxului magnetic acţionând asupra plunjerului sertarului distribuitor. Uneori
aceşti electromagneţi sunt prevăzuţi cu butoane 4 pe capetele acestora, prin care, manual, se poate
deplasa miezul electromagnetului pentru a verifica dacă sertarul distribuitor funcţionează normal
în condiţiile comenzii manuale.
Proba manuală se face mai ales atunci când se realizează instalarea sertarului în schema
hidraulică.
55
CAPITOLUL 6
CALCULUL INSTALAŢIEI DE MANEVRĂ A CAPACELOR A
GURILOR DE MAGAZII
Calculul instalaţiei de acoperire a capacelor gurilor de magazii se face în funcţie de schema
de acţionare aleasă, după caz: cu hidromotor liniar interior sau cu hidromotor liniar exterior.
6.1 Cazul hidromotorului liniar interior. în fig.6.1 se reprezintă o articulaţie
tip LK la o pereche de capace pliante acţionate cu hidromotor liniar interior. în orice
poziţie, forţa activă se poate descompune în forţa , care acţionează de-a lungulbarei EC şi forţa ,
care acţionează în planul celuilalt panou.
= + .
Fig. 6.1 Articulaţie LK acţionată cu hidromotor liniar interior
Momentul motor este dat de forţa care acţionează la distanţa a de articulaţia A:
Μ = Fa.
Pentru calcularea acţionării se determina grafo-analitic funcţiile M(α), care pentru
articulaţiile standard tip LK Mac Gregor sunt reprezentate în fig. 6.2, pentru presiunea 250 bari
curent utilizată.
56
Fig. 6.2.
57
În scopul determinării momentelor necesare în articulaţiile capacelor pliante, se scriu ecuaţiile de
echilibru al forţelor, considerând cazul general a unei magazii din prova navei. (fig. 6.3).
Fig. 6.3.
58
Cu notaţiile: - forţa de ridicare a ansamblului de două panouri (verticală); 1 şi 2 - greutăţile
celor două panouri; - momentul necesar în articulaţii;
- rezistenţa opusă de perechea de panouri nepliante; φ - unghiul de înclinare faţă de orizontală
a ramei gurii de magazie;l1– lungimeapanoului 1;l2- lungimea panoului2;h- grosimea panoului;
d - diametrul rolelor, izolând panoul 2 şi scriind echilibrul momentelor faţă de articulaţia
comună, se obţine ecuaţia de echilibru:
M + G2a2 cos (α+ φ) - N cos(α+ φ)(l2 + h sin α) – H sin α(l2 + h sin α) = 0.
Forţa de rezistenţă se calculează similar cu forţa
de la capacele cu simplă tragere, dată de relaţia
∑
∑ (
) * (
) +
astfel:
∑ ∑ (
)
In care:
1 este suma componentelor de rezistenţă datorită greutăţii panourilor nepliate;
2 -suma forţelor de frecare dintre role şi calea de manevră; - greutatea panourilor nepliate ;
β - coeficientul de majorare a forţei de frecare, provocată de înclinarea transversală a navei
(β = 1.25... 1.4); - reacţiunea verticală dintr-o rolă (Nj = N/j) ;
µj - coeficient de frecare în fusurile rolelor; dfj - diametrul fusului; kj - coeficient de frecare prin
rostogolirea rolelor pe calea de manevră.
Aproximând a2 = 0.45 L; l1 = I2 = I; h sin α = 0; N = G;
∑ ;
coeficientul global de frecare în articulaţii k = 1.125;
coeficientul de frecare pe rampe µ = 0.15 relaţiile precedente devin:
∑
Se notează cu:
M1 -momentul necesar în articulaţia unei singure perechi de panouri sau în articulaţia perechii
de ieşire;
M1 = 1.125[0.55GL cos α - GL(0.15 + tg φ) sin α] =
=GL[0.619 cos α + 0.169 sin α + 1.125 tg φ sin α]
M2 - momentul necesar în articulaţia care acţionează două perechi de panouri;
M2 = 1.125[0.55GL cos α + 3GL(0.15 + tg φ) sin α] =
=GL[0.619 cos α + 0.507 sin α + 3.375 tg φ sin α]
M3 - momentul necesar în articulaţia care acţionează trei perechi de panouri;
M3 = 1.125[0.55GL cos α + 5GL(0.15 + tg φ) sin α] =
=GL[0.619 cos α + 0.844 sin α + 5.625 tg φ sin α]
În figura 5.2 sunt reprezentate grafic variaţiile momentelor necesare în articulaţiile capacelor acţionate
cu hidromotor liniar interior. Se observă că liniile de moment necesar tind să devină tangente la curbele
de moment efectiv în punctele :
α = 47° pentru M1, α = 54° pentru M2 şi α = 58° pentru M3.
Rezultă că momentele necesare acţionării pot fi calculate cu relaţiile:
M1 = GL(0.619 cos 47° + 0.169 sin 47° + 1.125 tg φ sin 47°) = GLX47;
M2 = GL(0.619 cos 54° + 0.507 sin 54° + 3.375 tg φ sin 54°) = GLY54;
M3 = GL(0.619 cos 58° + 0.844 sin 58° + 5.625 tg φ sin 58°) = GLZ58.
59
6.2. Cazul hidromotorului liniar exterior.
Când hidromotorul liniar este fixat lateral, în exterior, se aleg punctele de prindere ale
acestuia pe capacul 2 astfel ca braţul c sa fie maxim în momentul desprinderii capacului de pe rama
3. Izolând primul capac şi considerând R=0.5G şi bl=0.55L, rezultă momentul M' din articulaţia
exterioară:
M' = k[G0.55L cos β + RL cos β+ HL sin β= k[1.05GL cos β + ∑ (µ + tg φ) sin β] .
Momentul necesar în articulaţia exterioară a unei singure perechi:
M'1 = 1.125[1.05GL cos β + GL(0.15 + tg φ) sin β] = GL(1.181 cos β + 0.169 sin β + tg φ sin β)
M'1 = GLX’.
Momentul necesar în articulaţia exterioară care acţionează două perechi de capace,
M'2, este:
M'2 = 1.125[1.05GL cos β + 3GL(0.15 + tg φ) sin β] =
=GL(1,181 cos β + 0.507 sin β + 3.375 tg φ sin β)
M'2 = GLY'.
Momentul necesar în articulaţia exterioară care acţionează trei perechi de
capace, M'3 , este:
M'3 = 1.125[1.05GL cos β+ 5GL(0.15 + tg φ) sin β] =GL(1.181 cos β + 0.844 sin β + 5.625 tg φ sin
β)
M'3 = GLZ'
În fig.6.5 sunt reprezentate momentele necesare articulaţiilor exterioare. Se observă că se
înregistrează valori maxime în punctele β= 10° pentru o pereche, β=33° pentru două perechi şi β= 47°
pentru trei perechi de capace. Rezultă că momentele necesare de acţionare pot fi calculate cu
formulele:
M'1 = GL(1.181 cos 10° +0.169 sin10° +tgφ sin10°)
M'1= GLX'10
M’2 = GL(1.181 cos33° + 0.507 sin33° + 3.375 tg φ sin33°)
M'2= GLY'33 ;
M'3 = GL(1.181 cos47° + 0.844 cos47° + 5.625 tg φ sin47°)
M'3= GLZ'4 7.
Forţa axială maximă F pe care trebuie s-o asigure hidromotorul liniar pe timpul unui
ciclu de funcţionare este:
F=M’/cmin
Fig. 6.4.
60
6.3. Calculul pierderilor hidraulice prin conducte prin care circulă lichide cu
văscozitate mare. Pierderea de presiune în mişcarea laminară (Re<2320) se calculează cu formula Hangen-
Poiseuille, în care I reprezintă lungimea geometrica în cazul conductelor drepte sau lungimea
echivalenta în cazul conductelor. Coeficientul de frecare X (tabelul 6.1) în funcţie de criteriul Re la
conductele pentru produse petroliere grele cu rezistente locale.
Fig. 6.5.
61
Tabelul 6.1
Pierderea de presiune în conductele de ulei se poate calcula cu formula:
Δp = 17,95CQ2
h/d5
[bar]
unde:
C este o constanta în funcţie de densitatea uleiului (tabelul 5.2)Q h - debitul volumetric de ulei în
m3/h; d - diametrul interior al conductei, în cm ; I - lungimea de transport, în km. Relaţia este
stabilita pentru ulei de 29oBé (0,833 kg/ d m
3) la 15°C. Pentru uleiuri cu alte densitati constanta C
are valorile din tabelul 6.2. Pentru fiecare 10°C deasupra temperaturii de 15°C se scad 1,8o Bé la
determinarea constantei C, iar pentru fiecare 10°C sub temperatura de 15°C se adauga 1,8° Bé la
stabilirea lui C.
Tabelul 6.2
Diametrul interior d, mm Re X
50-400 Re<2 040 64/Re (Stokes)
50-125 2 040<Re<2 800 147,2· 10-9
Re1,61
150 2 040<Re<2 800 1 245 10-9
Re1,33
200-400 2 040<Re<2 800 1 225·10-8
Re1,05
50-125 2 800<Re<100 000 0,3797 Re-0,25
150 2 800<Re<100 000 0,348 Re-0,25
50-125 Re>100 000 0.0065 + 0,475Re-0,3
150 Re>100 000 0,0059 + 0,436Re-0,2
200 2 800<Re<30 000 0,3164 Re-0,25
(Blasius)
200 Re>30 000 0,0155 + 1,7Re-0,5
250 2 800<Re<30 000 0,3164Re-0,25
(Blasius)
250 Re>30 000 0,0152+ 1,7Re-0,5
300-400 2 800<Re<50 000 0,3164 Re-0,25
(Blasius)
250-300 Re>50 000 0,0145+ 1,7 Re-0,5
Tipul conductei Viteza w, m/s
Conducte pentru ulei de ungere:
-conducte de ducere (ulei sub presiune) 1,5-2
-conducte de întoarcere (scurgere) <1
Conducte principale de motorina. 1-2
Conducte de benzina:
-conducte de aspiraţie 5,0-0,8
-conducte de presiune 1-1,5
62
Tabelul 6.3
În tabelul 6.3 se dau vitezele recomandate pentru unele produse petroliere lichide, precum şi
valorile recomandate pentru viteze la efectuarea calculelor preliminare ale conductelor pentru
produse petroliere grele cu temperature de 70- 80°C.
6.4 Calculul hidraulic al principalelor elemente ale instalaţiei de acoperire
a gurilor de magazii. Se are în vedere a determina debitul pompei de acţionare Qp, sarcina H, puterea motorului de
acţionare, diametrul cilindrului hidraulic, schema de acţionare este prezentată în figura 6.6.
Be C Be C Be C Be C
56,7 7,38 44,5 8,10 32,1 8,82 19,6 9,54
53,7 7,56 41,3 8,28 29,0 9,00 16,5 9,72
50,6 7,74 38,3 8,46 25,9 9,18 13,4 9,90
47,6 7,92 35,2 8,64 22,8 9,36 10,4 10,08
Fig. 6.6.
63
Din figura 6.6 se observă că o singură pompă trebuie să fie capabilă să realizeze
acţionarea întregului ansamblu de capace. Funcţionalitatea acestei scheme hidraulice a fost
prezentată în capitolul 2, alături de elemntele componente.
Pe baza subcapitolului 6.1 ce tratează acţionarea capacelor gurilor de magazii cu motoare
hidraulice liniare, este un fapt evident că vom realiza calculul pompei pentru situaţia cea mai
dezavantajoasă, respectiv ridicarea celor două capace. În graficul prezentat în fig. 6.2 se poate
determina situaţia limită a momentului de acţionare la unghiul α= 54°. Pe baza datelor de la
navă L= 1,95m; G=9,4 t
M2(47°)= GL [0.619 cos α + 0.507 sin α + 3.375 tg φ sin α] =
=9,4·1,95·(0,619·cos54°+0,507·sin 54°+3,375·tg 54°sin54°)= 84,0 KNm
astfel rezultă diametrul cilindrului hidraulic ϕ=180mm, la o presiune de 250 bari uzuală utilizate
pentru articulaţiile LK confecţinate de firma Mac Gregor.
Debitul pompei Qp va rezulta din condiţia ca acţionarea unei perechi de capace să se
realizeze în 5 minute. Astfel, pompa cu pistonaşe trebuie să refuleze în cei patru cilindri
hidraulici o cantitate de ulei egală cu cursă pistonului multiplicată cu aria secţiunii transversale:
În vederea alegerii motorului de antrenare a pompei se calculează puterea mecanică a
pompei P, ţinând cont că randamentul global η are valori cuprinse între 0,8-0,9:
se alege motorul: ASI 90L-24-4 cu caracteristicile:
P=1,5 kW; n=1425 rot/min; lN=3,8 A; randamentul = 76%; cos = 0,79; lp/lN= 6
Mp/Mn=2; Mmax/Mnom=2,2; GD2=0,023 Kg f*m
2
Considerând relaţia de definire a debitului mediu al unei pompe cu pistonaşe radiale:
unde d este diametrul pistonaşelor, z numărul de pistonaşe (z=7), e excentricitatea (e=6mm), n
turaţia în rot /min (aici turaţia motorului asincron N = 1450 rot/min), ηvrandamentul volumic
(ηv=0,96) se poate determina diametrul pistonaşelor d:
√
√
pe baza calculului prezentat diametrul pistonului pentru o excentriciate de 6 mm se va
normaliza la o valoare de 22mm.
64
CAPITOLUL 7
NORME Şl REGULI PRIVIND POLUAREA MEDIULUI MARIN CU
ULEIURI MINERALE Şl HIDROCARBURI
7.1 Gestionarea uleiurilor uzate. Reglementarea activităţilor de gestionare a uleiurilor
uzate se face pentru evitarea efectelor negative asupra sănătăţii populaţiei şi asupra mediului.
O serie de operaţiuni sunt interzise atât persoanelor fizice şi cât şi juridice:
- deversarea uleiurilor uzate în apele de suprafaţă, apele subterane, apele mării teritoriale şi în
sistemele de canalizare
- evacuarea pe sol sau depozitarea în condiţii necorespunzătoare a uleiurilor uzate, precum şi
abandonarea necontrolată a rezidurilor rezultate din valorificarea şi incinerarea acestora
- valorificarea şi incinerarea uleiurilor uzate prin metode care generează poluare peste valorile limită
admise de legislaţia în vigoare
- amestecarea între ele a diferitelor categorii de uleiuri uzate cu alte tipuri de uleiuri conţinând
bifenili policloruraţi sau alţi compuşi similari şi/sau cu alte tipuri de compuşi periculoşi
- amestecarea cu alte substanţe care impurifică uleiurile
- colectarea, stocarea şi transportul în comun cu alte tipuri de deşeuri
- gestionarea uleiurilor uzate de către persoane neautorizate
- utilizarea uleiurilor uzate ca agent de impregnare a materialelor.
Persoanele juridice care generează sau deţin uleiuri uzate au următoarele obligaţii:
- să asigure colectarea separată a întregii cantităţi de uleiuri uzate
- să asigure valorificarea sau eliminarea întregii cantităţi de uleiuri uzate prin mijloace proprii, daca
acest lucru este posibil, sau să predea uleiurile uzate persoanelor juridice autorizate să desfăşoare
activităţi de colectare, valorificare şi/sau de eliminare
- să livreze uleiurile uzate însoţite de declaraţii pe propria răspundere persoanelor juridice autorizate sa
colecteze, să valorifice şi să elimine uleiurile uzate.
Persoanele fizice care deţin uleiuri uzate sunt obligate să predea cu titlu gratuit întreaga cantitate
persoanelor juridice autorizate să desfăşoare activităţi de colectare a uleiurilor uzate.
Persoanele juridice autorizate să desfăşoare activităţi de colectare a uleiurilor uzate au
următoarele obligaţii:
- să asigure colectarea separată a uleiurilor uzate, precum şi stocarea în condiţii de siguranţă pentru
sănătatea populaţiei şi protecţia mediului
- să preleveze o probă de la fiecare generator care predă ulei uzat. Proba se împarte cu cel care a
predat uleiul. Aceasta se păstrează până când analiza acesteia confirmă calitatea declarată de
generator şi uleiul uzat poate fi valorificat sau eliminate
- să predea toată cantitatea de ulei uzat persoanelor juridice autorizate să desfăşoare activităţi de
valorificare sau eliminare, însoţită de declaraţia pe propria răspundere şi să păstreze o probă de ulei
prelevată din fiecare transport. Proba se păstrează pană când analiza acesteia confirmă calitatea
declarată de colector şi uleiul uzat poate fi valorificat sau eliminat
- să asigure transportul uleiurilor uzate prin mijloace proprii sau prin intermediul persoanelor
juridice autorizate să desfăşoare activităţi de transport al uleiurilor uzate
- să inscripţioneze vizibil pe recipiente categoria de ulei uzat colectat.
Staţiile de distribuţie a produselor petroliere si alte persoane juridice care comercializează uleiuri
de motor şi de transmisie au următoarele obligaţii:
- să amenajeze un spaţiu de colectare a uleiurilor uzate, pentru tipurile de uleiuri comercializate, în
incintă sau într-o zona aflată la o distanţă acceptabilă pentru clienţi
-să asigure o capacitate de colectare a uleiului uzat cel puţin în limita cantităţii de uleiuri
comercializate
-să colecteze cu titlu gratuit, uleiul uzat oferit de clienţii proprii, în limita cantităţii cumpărate
65
-să predea uleiurile uzate colectate persoanelor juridice autorizate să desfăşoare activităţi de colectare,
de valorificare sau de eliminare a uleiurilor uzate
-să afişeze la loc vizibil indicaţii privind amplasarea spaţiilor de colectare.
Producătorii şi importatorii de uleiuri de motor si de transmisie sunt obligaţi să asigure
colectarea uleiurilor uzate de la staţiile de distribuţie a produselor petroliere şi de !a alte persoane
juridice care comercializează aceste tipuri de uleiuri. în cazul în care uleiurile uzate sunt exportate se
prezintă pentru control organelor vamale.
Valorificarea uleiurilor uzate se realizează cu prioritate prin regenerare. în cazul în care
condiţiile tehnice şi economice fac neviabilă regenerarea, valorificarea uleiurilor uzate se realizează
prin combustie.
Persoanele juridice autorizate să desfăşoare activităţi de valorificare a uleiurilor uzate prin
regenerare au următoarele obligaţii:
- să regenereze uleiurile uzate cu luarea măsurilor corespunzătoare de protecţie a sănătăţii populaţiei şi a
mediului să regenereze uleiurile uzate cu conţinut de bifenili policloruraţi sau alţi compuşi, numai în
cazul în care prin regenerare fie se elimină bifenilii policloruraţi sau alţi compuşi similari, fie rezultă
ulei de bază cu un conţinut de bifenili policloruraţi sau alţi compuşi similari în concentraţii
mai mici de 50 ppm
- să regenereze uleiuri uzate, astfel încât uleiul de bază obţinut să nu conţină substanţe care să determine
clasificarea sa ca deşeu periculos.
Persoanele jurice autorizate să desfăşoare activităţi de valorificare a uleiurilor uzate prin
combustie sunt obligate:
- să utilizeze tehnologii şi instalaţii care asigură protecţia sănătăţii populaţiei şi a mediului
- să efectueze controlul concentraţiilor substanţelor poluante atât în uleiul uzat, cât şi în amestecul
de ulei uzat cu alţi combustibili, ţinând seama de caracteristicile tehnice ale instalatiilor.
În cazul combustiei uleiurilor uzate în instalaţii cu o putere tehnică mai mică de3MW se respectă
valorile limită de emisie, prevăzute de normele în vigoare. în cazul combustiei uleiurilor uzate în
instalaţii cu o putere termică mai mare de 3MW se respectă valorile limită de emisie. Rezidurile
provenite din combustia uleiurilor uzate se disting prin incinerare sau se depozitează în condiţii de
siguranţă pentru sănătatea populaţiei şi pentru mediu. Producătorii şi importatorii de uleiuri şi
lubrifianţi sunt obligaţi să informeze publicul asupra necesităţii colectării, valorificării sau eliminării
adecvate a uleiurilor uzate. Fiecare reclamă trebuie să conţină următorul text: "Acest ulei trebuie
predat unui colector după utilizare!". Uleiurile de motor şi de transmisie destinate comercializării
trebuie să aibe inscripţionat pe ambalaj următorul text: Acest ulei trebuie predate unui colector după
utilizare! Este interzisă amestecarea acestui ulei cu solvenţi, lichid de frână şi lichid de răcire. Acest
produs după utilizare are codul conform catalogului European al deşeurilor. Generatorii, deţinătorii
sau persoanele juridice autorizate să colecteze, să valorifice şi să elimine uleiurile uzate în cantităţi mai
mari de 500 litri de ulei uzat anual au următoarele obligaţii:
- să ţină o evidenţă privind cantitatea, calitatea, originea şi localizarea uleiurilor, precum şi
înregistrarea predării şi primirii acestora
- să raporteze anual şi să transmită la cerere autorităţilor competente informaţiile corespunzătoare
- să elaboreze planuri de intervenţie pentru situaţii accidentale şi să asigure condiţiile de aplicare a
acestora.
Generatorii de ulei uzat sunt obligaţi să prezinte la cererea autorităţilor competente evidenţa
uleiului proaspăt consumat. Persoanele juridice care desfăşoară activităţi de colectare şi de eliminare a
uleiurilor uzate sunt obligate să solicite autorizaţie de mediu. Colectarea se face în recipiente închise
etanş şi rezistente la şoc mecanic şi termic şi stocarea se efectuează în spaţii corespunzător amenajate,
împrejmuite şi securizate, pentru prevenirea scurgerilor necontrolate.
7.2 Convenţia internaţională MARPOL 73/78. Convenţia internaţionala din 1973 pentru
prevenirea poluării de către nave, modificată prin Protocolul din 1978 referitor la aceasta -
MARPOL 73/78, este cea mai importantă convenţie privind prevenirea poluării mediului marin
66
de către nave. Convenţia MARPOL 73 a fost adoptata la 2 noiembrie 1973 si se referă la poluarea
cu hidrocarburi, substanţe lichide nocive, substanţe dăunătoare ambalate în pachete, ape
uzate si gunoaie. Prin Protocolul din 1978 s-au încorporat în aceasta convenţie măsuri speciale
privind petrolierele, iar convenţia iniţială a căpătat o noua forma. Iniţial, MARPOL 73/78 a inclus
5 anexe, dintre care numai Anexa I si Anexa II sunt obligatorii pentru statele semnatare, ulterior însă
în 1997 a apărut şi anexa VI. Aplicarea celorlalte anexe se face în urma unor acceptări explicite din
partea statelor părţi. Aceste anexe sunt:
Anexa I. Reguli pentru prevenirea poluării cu hidrocarburi;
Anexa II. Reguli pentru controlul poluării cu substanţe lichide nocive în vrac;
Anexa III. Reguli pentru prevenirea poluării cu substanţe dăunătoare transportate pe
mare sub forma ambalată;
Anexa IV. Reguli pentru prevenirea poluării cu ape uzate de la nave;
Anexa V. Reguli pentru prevenirea poluării cu gunoi de la nave.
Anexa VI. Reguli pentru prevenirea poluării atmosferei de către nave.
Anexa I a intrat în vigoare pe plan internaţional la 2 octombrie 1983, Anexa II la 6 aprilie
1987, Anexa III la 1 iulie 1992, Anexa IV la 27 septembrie 2003, Anexa V la 31 decembrie 1988.
Anexa VI la MARPOL 73/78 a intrat în vigoare pe plan internaţional la data de 19 mai 2005 ca
urmare a acceptării acesteia de către 15 state, ale căror nave maritime însumau un tonaj de peste 50
% din tonajul brut mondial. Dintre cele 27 de state parte în prezent la Anexa VI, 11 state sunt state
membre ale Uniunii Europene.
România a aderat la MARPOL 73/78 - Anexele I si II si a acceptat Anexa V prin Legea nr.
6/1993, pentru aderarea României la Convenţia internaţională din 1973 pentru prevenirea poluării
de către nave, modificata prin Protocolul încheiat la Londra, iar Anexa III a fost acceptata prin
Ordonanţa Guvernului nr. 38/2001 privind acceptarea anexei III, amendată, si a unor amendamente
la Convenţia internaţionala din 1973 pentru prevenirea poluării de către nave, modificată prin
Protocolul încheiat la Londra 17 februarie 1978 (MARPOL 73/78), aprobata prin Legea nr.
750/2001 pentru aprobarea Ordonanţei Guvernului nr. 38/2001 privind acceptarea anexei III,
amendată, si a unor amendamente la Convenţia internaţionala din 1973 pentru prevenirea poluării
de către nave, modificata prin Protocolul încheiat la Londra 17 februarie 1978 (MARPOL
73/78).Anexa IV la MARPOL 73/78, revizuită, a fost acceptata prin Legea nr. 305/2005
pentru acceptarea anexei IV revizuite la Convenţia internaţionala din 1973 pentru prevenirea
poluării de către nave, modificata prin Protocolul încheiat la Londra la data de 17 februarie 1978
(MARPOL 73/78), adoptata de Organizaţia Maritima Internaţionala prin Rezoluţia MEPC.115(51)
a Comitetului pentru Protecţia Mediului Marin la Londra la 1 aprilie 2004. Anexa VI Reguli pentru
prevenirea poluării atmosferei de către nave a fost adoptata prin Protocolul din 1997 privind
amendarea Convenţiei internaţionale din 1973 pentru prevenirea poluării de către nave, aşa cum a
fost modificata prin Protocolul din 1978 referitor la aceasta, Protocol ce a fost adoptat prin Actul
final al Conferinţei părţilor la Convenţia internaţionala din 1973 pentru prevenirea poluării de
către nave, aşa cum a fost modificata prin Protocolul din 1978 referitor la aceasta, încheiat la
Londra la 6 septembrie 1997. România a participat la aceasta conferinţă internaţionala si a semnat
Actul final al acesteia.
7.3 Anexa I la MARPOL 73/78.
Se aplică navelor petroliere mai mari de 150 de tone şi alte nave mai mari de 400 de tone şi
constă din respectarea următoarelor reguli:
- eliberarea unui Certificat internaţional de prevenire a poluării cu hidrocarburi IOPP
(IOPP - International oii pollution prevention certificate)
- durata de eliberare este mai mică de 5 ani.
- sunt considerate zone speciale: zona Mării Mediterane, zona Mării Negre, zona Mării
Baltice, zona Mării Roşii, „zona golfurilor (22°30N N, 59°48' E) şi (25°04* N, 61 °25" E)",
zona Golfului Aden, zona Antactică.
- în zonele speciale, orice descărcare de hidrocarburi este interzisă.
- apa de santină evacuată va avea cmaxH<15 ppm.
67
- orice navă cu tonaj brut mai mare de 400t va fi dotată cu tanc de reziduuri de hidrocarburi.
- pentru a permite racordarea tubulaturilor instalaţiilor de colectare reziduuri, flanşele
acestora sunt standardizate la dimensiunile: De=215mm, Di=dt, Db=183 (diametrul cercului
butoanelor), diametrul găuritor Dg=6x22mm; grosimea flanşei 20 mm; butoane şi piuliţe
6x6x20mm cu lungimi corespunzătoare.
- fiecare petrolier (mai mare de 150 tone) şi navă (mai mare de 400 tone) trebuie să poarte
un Jurnal de înregistrare a hidrocarburilor ORB - Oil Record Book.
- jurnalul se completează la: balastarea tancurilor cu combustibil, descărcarea apei de spălare
a tancurilor de combustibil, evacuarea reziduurilor de hidrocarburi şi a apei de santină a
compartimentului maşini, încărcarea, descărcarea şi transferul intern al hidrocarburilor marfă,
închiderea valvulelor după operaţiunile desemnate în jurnalul O.R.B.
- fiecare petrolier (mai mare de 150 t) şi navă (mai mare de 400 t) trebuie să aibă la bord un
plan de urgenţă contra poluării cu hidrocarburi.
- informaţiile ce se înregistrează în jurnalul ORB sunt codate şi ca urmare a efectuării
operaţiunilor cu hidrocarburi în compartimentul maşini şi asupra operaţiunilor de balastare şi
manipulare a mărfii la petroliere. Jurnalul de inregistrare a hidrocarburilor, cuprinde două
părţi, aici la această navă de tip mineralier, obligatoriu este de completat doar prima parte
care se completează sde fapt pentru toate categoriile de nave
PARTEA I-a ORB
7.4 Operaţiunile din spaţiile compartimentului maşini ce se înregistrează
(se completează pentru toate categoriile de nave)
LISTA TERMENILOR CE URMEAZĂ A FI ÎNREGISTRAŢI
A) BALASTAREA ORI CURĂŢAREA TANCURILOR DE COMBUSTIBIL
1. Identitatea tancului (rilor) balastate .
2.Dacă au fost spălate la ultima contaminare cu produse petroliere , şi dacă nu, ce tip de produse
petroliere a transportat.
3. Procedura de curăţare :
1. Poziţia navei, data şi ora începerii şi terminării operaţiunii de curatat
2.Identitatea tancului (rilor) şi care din metode a fost folosită (ştergere, aburire, curăţare cu
chimicale), tipul şi calitatea chimicalelor folosite.
3. Identitatea tancului (rilor) în care apa de curăţare a fost transferată .
4. Balastarea :
1. Poziţia navei, data şi orele începerii şi terminării balastării.
2. Cantitatea de balast în caz că tancurile nu sunt curăţate .
3. Poziţia navei la începerea curăţării.
4. Poziţia navei la începerea balastării.
B) POMPARE PESTE BORD, A APEI MURDARE REZULTATE ÎN URMA
SPĂLĂRII SAU A DEBALASTĂRII LA CARE SE REFERĂ CAPITOLUL (A)
5. Identitatea tancului (rilor)
6. Poziţia navei la începerea operaţiunii.
7. Poziţia navei la terminarea operaţiunii.
8. Viteza navei în timpul operaţiunii.
9. Metoda de pompare :
1. Prin echipamentul de 100 ppm.
2. Prin echipamentul de 15 ppm.
3. La instalaţiile de la mal (uscat)
68
10. Cantitatea descărcată .
C) COLECTAREA Şl DEPOZITAREA REZIDUURILOR PETROLIERE
11. Cantitatea de reziduuri colectată la bord ( sludge ).
Cantitatea de reziduuri petroliere reţinute la bord la finele voiajului, dar nu mai frecvent de o dată pe
săptămână .
Când nava efectuează voiaje scurte cantitatea va fi înregistrată săptămânal
1. Reziduurile separate provenite de la separatoare de combustibil şi ulei ori alte reziduuri:
Identitatea tancului (rilor) ................................................................ ...
Capacitatea tancului ............................................................................ m3
2. Alte reziduuri (ca cele provenite din drenaje, scurgeri ulei de eşapament etc.) din
compartimentul maşini dacă se poate aplica datorită aranjamentului tancului adiţional la pct. nr. 1:
- Identitatea tancului (rilor)......................................................
- Capacitatea tancului ................................................................................. m3
- Total cantitate reţinută ............................................................................ m3
12. Metode de dispunere a reziduurilor.
Menţionaţi calitatea reziduurilor petroliere depozitate , a tancului golit şi cantitatea reziduurilor.
1. La facilităţile de la uscat (identitatea portului).
2. Transferul în alt tanc (tancuri) identitatea tancului (rilor) şi conţinutul total al tancului (rilor).
3. Incinerare (indicaţi timpul total de operare).
4. Alte metode (indicaţi care ).
D) POMPAREA NE -AUTOMATĂ , PESTE BORD SAU ÎN ALTE TANCURI A
APELOR ACUMULATE ÎN SANTINA COMPARTIMENTULUI MAŞINI
13. Cantitatea descărcată ori depozitată .
14. Timpul de descărcare ori depozitare (începere şi terminare ).
15. Metoda de descărcare şi depozitare:
1) Cu echipamentul de 100 ppm ( menţionaţi poziţia navei şi timpul de începere şi terminare ).
2)Prin echipamentul de 15 ppm ( menţionaţi poziţia navei şi timpul de începere şi terminare ).
3)La facilităţile de uscat (identitatea portului).
4)Transferul în tancul de slopori tancul de păstrare (indicaţi tancul: indicaţi cantitatea transferată şi
totalul).
E) POMPAREA AUTOMATĂ PESTE BORD ORI ÎN ALTE TANCURI A APELOR
ACUMULATE ÎN SANTINA COMPARTIMENTULUI MAŞINI
16)Ora şi poziţia navei în care sistemul a fost pus în funcţiune pe sistemul automat de deversare
peste bord .
17)Ora când sistemul a fost pus pe automat pentru transferul apei de santină în tancul de depozitare
(identitate tanc).
18)Ora la care sistemul a fost pus pe operare manuală .
19)Metoda de descărcare peste bord :
1. prin echipamentul de 100 ppm
2. prin echipamentul de 15 ppm
F ) STAREA SISTEMULUI DE COMANDĂ Şl CONTROL A SEPARATORULUI
DE SANTINÂ
20)Data şi ora la care s-a defectata sistemul.
21)Data şi ora la care sistemul a fost făcut operaţional.
22)Motivul defectării.
69
G) DEVERSĂRI ACCIDENTALE ORI EXCEPŢIONALE DE PRODUSE
PETROLIERE
23)Data şi ora producerii evenimentului.
24)Locul ori poziţia în care s-a produs evenimentul.
25)Cantitatea aproximativă şi tipul de hidrocarburi deversate .
26)Circumstanţele deversării ori scăpării, motivul producerii şi alte remarci.
H ) BUNKERAREA COMBUSTIBILILOR ORI ULEIURILOR ÎN BULK
27)Bunkerarea :
1. Locul bunkerării. 2. Data şi ora începerii şi terminării bunkerării.
3. Tipul şi cantitatea combustibilului bunkerat (identitate tan( kuri); menţionaţi cantitatea bunkerată şi total /tank )
4. Tipul şi cantitatea uleiului şi identitatea tancului (rilor): menţionaţi
cantitatea bunkerată şi total /tank.
I) ALTE PROCEDURI DE OPERARE Şl REMARCI GENERALE
Data
(date )
Codul
(code)
Nr.
(Item )
înscrierea operaţiunilor / semnătura of. de
serviciu
( Record of operation/ signature of officer in
charge)
70
CONCLUZII
Lucrarea de diplomă „ Proiectarea instaiatiei de acţionare a capacelor gurilor de magazii"
prezintă o mare importanţă pentru domeniul naval, pentru că abordează sectorul acţionărilor
hidraulice, sector de vârf şi foaret răspândit la BORDUL NAVELOR. Tema a fost abordată în
ŞAPTE capitole pe două direcţii: una generală ce ţine de nava aferentă proiectului, iar cea de-a doua
specifică temei speciale, ce ţine de Poiectarea sistemului de acţionare a capacelor mecanice de
acoperire a gurilor de magazii.
Abordarea proiectului este interdisciplinară, pentru întocmirea acestuia utilizându-se o vastă
bibliografie la disciplinele Mecanica navei, Chimie, Instalaţii mecanice şi hidropneumatice navale,
Maşini şi acţionări hidarulice, Teoria şi construcţia navei, Desen, Matematică, Fizică, Motoare cu
ardere internă, etc.
Cele sapte capitole rezolvă tema de proiectare, astfel:
în cap 1 sunt prezentate caracteristicile navei din tema de proiectare;
în cap 2 sunt prezentate caracteristicile generale ale navei alături de principalele dotări
existente la bord;
în cap 3 sunt prezentate instalatii pt manevrarea capacelor mecanice alegurilor de
magazii de tip pliante, rabatabile;
în cap 4 sunt prezentate motoarele hidraulice de tip hidraulic, hidraulicoscilante. Pompe
cu pistonase radiale, cu roti dintate, cu roti dintate cu angrenare exterioara;
în cap 5 este prezentata descrierea constructiva si funcţionarea elementelor schemei de
acţionare hidraulica;
în cap 6 este realizat calculul instaiatiei de manevră capacelor gurilor de magazii;
în cap 7 sunt prezentate normele si regulile privind poluarea mediului marin cu uleiuri
minerale si hidrocarburi;
71
BIBLIOGRAFIE
1. BIDOAE ION -Îndrumar de proiectare pentru teoria navei, Universitatea din
Galaţi, 1986
2. CHIŢAC VERGIL -Teoria şi construcţia navei, voi I - Statica navei, Editura Ex Ponto,
Constanţa, 2003
3. DRAGALINA ALEXANDRU - Calculul termic al motoarelor diesel navale,
EdituraMuntenia & Leda, Constanţa, 2002
4. DRAGALINA ALEXANDRU - Motoare cu ardere internă, voi II, Editura Academiei
Navale „Mircea cel Bătrân", Constanţa, 2003
5. COSTICĂ ALEXANDRU -Maşini şi instalaţii navale de propulsie, Editura Tehnica,
Bucureşti, 1991
6. HORIA DUMITRESCU, ş.a. - Calculul Elicei, Editura Academiei Române, Bucureşti, 1990
7. LONIŢĂ C., APOSTOLACHE J, Instalaţii navale de bord, Editura Tehnică, Bucureşti,
1986;
8. MAIER VIOREL -Mecanica şi construcţia navei, voi. I, II,III, Editura Tehnică, Bucureşti,
1985
9. NICA DAN - Unităţi de măsură de la A la Z, Editura Didactică şi Pedagogică,
R.A., Bucureşti, 2003
10. PATRICHI ILIE - Exploatarea şi repararea instalaţiilor şi sistemelor navale,
Editura Academiei Navale „Mircea cel Bătrân", Constanţa, 2000
14. PRECUPEŢU PAUL, ş.a. -Desen tehnic industrial pentru construcţii de maşini, Editura
Tehnică, Bucureşti, 1982
12. PRUIU A.., UZUNOV G., POPA T., Manualul ofiţerului mecanic maritim, voi.II,
Editura Tehnică, Bucureşti, 1998;
13.PRUIU ANASTASE - Instalaţii energetice navale, Editura Muntenia & Leda,
Constanţa, 2000
14. POPA IONEL - Instalaţii mecanice şi hidropneumatice navale, Editura Muntenia & Leda,
Constanţa, 2005
15. ***Reguli pentru clasificarea şi construirea navelor maritime, Registrul Naval Român, 1996.
16.ALI BEAZIT – Acționări hidraulice, Editura Academiei navale „Mircea cel Bătrân”
Constanța.
17. ALI BEAZIT – Mașini hidraulice navale, Editura Academiei navale „Mircea cel Bătrân”
Constanța.
