Rezistentei La Inaintare

REZISTENŢA LA ÎNAINTARE TOTALĂ A NAVEI ŞI PUTEREA DE REMORCARE

Calităţile de marş reprezintă calitatea nautică dinamică care se referă la capacitatea navei de a se deplasa cu viteze cât mai mari la consumuri de putere cât mai mici.

Calităţile de marş sunt influenţate, în mare măsură, de acţiunea forţelor aero şi hidrodinamice care acţioneaza asupra navei.

Rezistenţa la înaintare totală este dată de componenta după direcţia de deplasare, a rezultantei forţelor aero şi hidrodinamice care acţionează asupra corpului navei, la deplasarea acestuia cu o anumită viteză. Ea se determină cu relaţia :

ST RRR += [KN]

unde, R reprezintă rezistenţa la înaintare principală RS reprezintă rezistenţa la înaintare suplimentară.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

http://www.pdffactory.com

1. Rezistenţa la înaintare principală

Rezistenţa la înaintare principală se poate determina prin mai

multe metode :

• metoda analitică ; • metoda experimentării pe model în bazinele de încercări ; • metoda formulelor aproximative şi a diagramelor ; • metoda încercărilor prin remorcaj a navei în mărime naturală.

În acest capitol, rezistenţa la înaintare principală a fost

determinată utilizându-se seriile de diagrame, considerându-se că acestea descriu mai bine caracteristicile dinamice ale navelor de transport maritim actuale.



În vederea alegerii unei serii de diagrame corespunzătoare, s-au realizat o serie de determinări preliminare, astfel:

• numărul Froude

CWLr Lg

vF⋅

=

în care, v = 15 [Nd] = 7.710 [m/s] LCWL = 95.80 [m]

25.0

80.9581.9710.7Fr =⋅

=

• raportul 5.238.695.15

dBX ==

• raportul 01.6

95.1580.95

BL

X

CWL ==



Caracteristicile de bază ale navei pentru calculul rezistenţei la înaintare sunt:

• lungimea 95.80 m ; • lăţimea 15.95 m ; • pescajul 6.38 m ; • coeficientul bloc 0.77; • coeficientul longitudinal prismatic 0.81; • volumul real al carenei 7506.50 m3 ; • viteza de serviciu 15 Nd ; • densitatea apei de mare 1.025 t/m3 ; • vâscozitatea cinematică a apei 1.191∙ 10-6 m2/s.

Analiza acestor rezultate a impus alegerea seriei japoneze de

diagrame în calculul rezistenţei la înaintare principale. Au fost parcurse, succesiv, următoarele etape de calcul :



a) Calculul rezistenţei de frecare

Coeficientul rezistenţei de frecare se calculează cu relaţia :

CF = CF0 + CAR

în care CF0 este coeficientul rezistenţei de frecare pentru placa netedă echivalentă şi se determină în funcţie de numărul Re, cu formula lui Schaenherr, iar CAR este coeficientul adiţional de rugozitate şi se alege conform datelor statistice .

Formula lui Schoenherr este :

( )ReClg

C0.242

FFO

⋅=

unde, Re ∈ [105 , 1010].



Re CF0 Re CF0 5.

3∙108 1.658

∙10-3 6.

3∙108 1.622

∙10-3 5.

4∙108 1.654

∙10-3 6.

4∙108 1.619

∙10-3 5.

5∙108 1.650

∙10-3 6.

5∙108 1.616

∙10-3 5.

6∙108 1.646

∙10-3 6.

6∙108 1.613

∙10-3 5.

7∙108 1.642

∙10-3 6.

7∙108 1.610

∙10-3 5.

8∙108 1.638

∙10-3 6.

8∙108 1.607

∙10-3 5.

9∙108 1.635

∙10-3 6.

9∙108 1.604

∙10-3 6.

0∙108 1.632

∙10-3 7.

0∙108 1.601

∙10-3



6.1∙108

1.628∙10-3

7.1∙108

1.598∙10-3

6.2∙108

1.625∙10-3

7.2∙108

1.595∙10-3

Conform datelor statistice, s-au stabilit limitele de variaţie ale

CAR, pentru cazurile întâlnite mai des în practică.

Tipul navei CAR Nave cu corpul sudat sau

nituit, executat corect : • nave rapide cu forme

geometrice fine • nave cu viteză mică şi

medie cu forme • geometrice pline

(0.3…0.5)

∙10-3 (0.5…0.7)

∙10-3



Se alege CAR = 0.5∙10-3.

Pentru calculul rezistenţei la frecare se utilizează relaţia :

S

2vCR

2

FF ⋅⋅ρ

⋅= [KN]

în care, aria suprafeţei udate a carenei, S, se determină cu relaţia :

dVdL81.1S CWL +⋅⋅=

b) Determinarea rezistenţei de presiune



Coeficientul rezistenţei de presiune se determină astfel:

• cunoscând valorile FR, LCWL/BX şi CB corespunzătoare navei,

se aleg diagramele potrivite şi se determină C’P şi C’’

P pentru rapoartele BX/d = 2.46 respectiv BX/d = 2.76.

• se calculează diferenţa

• δCP=C’’P-C’

P

• se determină coeficientul rezistenţei de presiune corectat, pentru raportul BX/d al navei, utilizând în acest scop relaţia :

3.0

46.2d

B

CCCX

P'PP

−⋅δ+=



Rezistenţa la presiune se calculează cu relaţia :

RP = CP ∙ ρ ∙ v2 ∙ V2/3 [KN]

c) calculul rezistenţei la înaintare principale

Se utilizează relaţia :

R = RF + RP [KN]

Calculele sunt prezentate sub formă tabelară (vezi tabelul 5.1.).



Tabelul 5.1.

Nr.

crt.

Denumirea

mărimii calc.

UM

Valori calculate

1 2 3 4 5

1. Viteza navei

Nd 13 14 15 16 17

2. Viteza navei

m/s 6.682 7.196 7.710 8.22

4 8.73

8

3. Nr. Reynolds - 5.37∙10

8 5.79∙1

08 6.20∙1

08 6.61∙108

7.03∙108

4. Coef. - 1.655∙1 1.634∙ 1.625∙ 1.61 1.60



rez. de frec. a plăcii netede

echiv.CF0

0-3 10-3 10-3 3∙10-3

0∙10-

3

5.

Coef. rez. de frec.a

navei CF

- 2.155∙10-3

2.134∙10-3

2.125∙10-3

2.113∙10

-3

2.100∙10-

3

6.

Rezistenţa de

frecare RF

KN 112.572 129.2

85 147.7

88 167.200

187.592

7. Nr. - 0.218 0.235 0.251 0.26 0.28



Froude 8 5

8.

Coef. rez. de pres. a

navei cu BX/d =

2.46, C’P

- 0.00690 0.00692

0.00695

0.00697

0.00700

9.

Coef. rez. de pres. a

navei cu BX/d = 2.76

- 0.00700 0.00702

0.00705

0.00707

0.00710

10 Diferenţa - 0.0001 0.000 0.000 0.00 0.00



. coef. rez. de pres. a

navei

1 1 01 01

11.

Coef. rez. de pres.

corectat, CP

- 6.91∙10-

3 7.03∙1

0-3 7.06∙1

0-3 7.08∙10-3

7.11∙10-3

12.

Rezistenţa de

presiune, RP

KN 121.238 143.0

49 169.9

16 188.169

213.325

13.

Rezistenţa la

KN 233.810 272.3

34 317.7

04 355.369

400.917



înaintare, R

Am folosit :

v = 1.191∙10-6 m2/s

CAR = 0.5∙10-3

V = 7506.50 m3

CB = 0.77

S = 2282.85 m2

2. Rezistenţa la înaintare suplimentară



Rezistenţa la înaintare suplimentară reprezintă o fracţiune din rezistenţa la înaintare totală şi este determinată de interacţiunea dintre apă şi apendici, de acţiunea valurilor mării, respectiv a aerului atmosferic asupra corpului navei, la deplasarea acesteia cu o anumită viteză.

Ea se determină cu relaţia :

RS = RAP+RVM+RAA [KN]

unde, RAP reprezintă rezistenţa la înaintare datorată apendicilor,

RVM reprezintă rezistenţa la înaintare datorată valurilor mării,



RAA reprezintă rezistenţa la înaintare datorată aerului.

Rezistenţa la înaintare datorată apendicilor poate atinge valori cuprinse între 15% şi 25% din rezistenţa la înaintare principală. Ea este dată de componenta după direcţia de deplasare a rezultantei forţelor hidrodinamice care apar la interacţiunea dintre apă şi apendici.

Rezistenţa la înaintare totală a apendicilor existenţi la o navă se determină cu relaţia :

RAP = ΣRAPj , j = 1…n [KN]

În faza iniţială de proiectare, se recomandă utilizarea relaţiei:



S2vCR

2

APAP ⋅⋅ρ

⋅= [KN]

în care, coeficientul rezistenţei apendicilor, CAP, se determină tabelar.

Rezistenţa la înaintare generată de valurile mării este dată de componenta după direcţia de deplasare a rezultantei forţelor hidrodinamice suplimentare, exercitate de valurile mării asupra navei.

În faza iniţială de proiectare, rezistenţa la înaintare generată de valurile mării se determină cu relaţia :

S2vCR

2

VMVM ⋅⋅ρ

⋅= [KN]



în care, coeficientul rezistenţei valurilor mării, CVM, se determină tabelar.

Rezistenţa la înaintare datorată aerului este dată de componenta după direcţia de deplasare a rezultantei forţelor aerodinamice, exercitate pe suprafaţa emersă a corpului navei.

Ea reduce viteza navelor cu 0.2…0.3 Nd şi se determină cu relaţia :

VO

2aer

aerAA A2

vCR ⋅

⋅ρ⋅= [KN]

în care, valorile coeficientului Caer se determină tabelar.



AV0 este aria proiecţiei suprafeţei emerse a navei, pe planul transversal al cuplului maestru.

Pentru aprecierea rezistenţei la înaintare datorată aerului, în faza iniţială de proiectare, se recomandă formula aproximativă :

RAA = kaer∙ R [KN]

în care kaer = 0.01…0.02 pentru nave de transport mărfuri generale şi gradul de agitaţie al mării 3 pe scara Beaufort.

Calculele sunt prezentate în formă tabelară (vezi tabelul 5.2.).

Tabelul 5.2.



Nr.

crt.

Denumirea

mărimii calc.

UM Valori calculate

1 2 3 4 5

1. Viteza navei

Nd 13 14 15 16 17

2. Viteza navei

m/s 6.682

7.196

7.710

8.224

8.738

3. Rezistenţa la

înaintare dat.

apendicilor

KN 5.224

6.058

6.955

7.913

8.933



4. Rezistenţa la

înaintare generată

de valurile mării

KN 18.283

21.204

24.341

27.695

31.265

5. Rezistenţa la

înaintare dat.aerul

ui

KN 2.338

2.723

3.177

3.554

4.010

6. Rezistenţa la

înaintare

KN 25.845

29.985

34.473

39.162

44.208



suplimentară

Date iniţiale :

LCWL = 95.80 m

d = 6.38 m

BX = 15.95 m

CB = 0.77

V = LCWL∙d∙BX∙CB = 7506.50 m3

S = 1.81∙LCWL∙d + (V/T) = 2282.85 m2

ρ = 1.025 t/m3



starea mării 3°B

CAP = 0.10∙10-3 (pentru nave maritime cu o elice şi apendicii corect proiectaţi), CAP = (0.05…0.15) ∙10-3

CVM = 0.35∙10-3 (pentru gradul de agitaţie al mării 3…4°B),

CVM = (0.3…0.4) ∙10-3

kaer = 0.01

3.3. Rezistenţa la înaintare totală şi puterea de remorcare



Calculele pentru determinarea rezistenţei la înaintare totale şi a puterii de remorcare sunt prezentate tabelar (vezi tabelul 5.3.).

Tabelul 5.3.

Nr.

crt.

Denumirea

mărimii calc.

UM

Valori

calculate

1. Viteza Nd 13 14 15 16 17



navei

2. Viteza navei

m/s 6.682 7.196 7.710 8.224 8.738

3.

Rezistenţa la

înaintare totală

KN

259.655

302.319

352.177

394.531

445.125

4. Puterea de remorcare

a navei

KW

1735.015

2175.487

2715.285

3244.623

3889.502



3.4. Alegerea motorului principal

Deplasarea navei prin apă cu o anumită viteză constantă se realizează cu ajutorul instalaţiei de propulsie, care, prin forţa ce o dezvoltă, învinge rezistenţa la înaintare totală.

Puterea instalaţiei de propulsie reprezintă lucrul mecanic realizat de aceasta în unitatea de timp, pentru a putea învinge rezistenţa la înaintare totală.





În general, instalaţia de propulsie a navei cuprinde patru elemente

principale:

1 – elicea sau alt tip de propulsor;

2 – axul portelice;



3 – dispozitivul de inversare a sensului de rotaţie şi reducere a turaţiei;

4 – maşina principală.

Puterea indicată a maşinii principale se determină cu relaţia:

P

Ti

vRP

η⋅

= [KW]

P

Ti

vR36,1P

η⋅

= [CP]

în care, RT reprezintă rezistenţa la înaintare totală



v – viteza navei

ηP – randamentul propulsiei, determinată cu relaţia:

ηP = ηD ⋅ηS ⋅ηG ⋅ηM ,

unde:

ηD = 0,3…0,7 şi reprezintă randamentul discului elicei;

ηS = 0,96…0,98 şi reprezintă randamentul liniei axiale;

ηG = 0,94…0,98 şi reprezintă randamentul dispozitivului de inversare a sensului de rotaţie şi reducere a rotaţiei;

ηM = 0,75…0,95 şi reprezintă randamentul mecanic al maşinii principale.



Prin urmare:

]CP[5782]KW[425295,098,098,07,0

710,7177,352Pi ==⋅⋅⋅

⋅=

Pentru propulsia navei se poate alege un motor diesel sau un motor electric.

Pentru propulsia Diesel, nava este propulsată de un motor de tip Man, cu puterea maximă continuă(MCR) 6000 CP la o turaţie de 430 rot / min.



Documents

Rezistentei La Inaintare