CONSTRUCTIA SI PRINCIPALELE ELEMENTE ALE ELICEI

Din punct de vedere constructiv elicea navei se prezinta ca un organ rotitor compus dintr-un numar de pale 2 , solidare cu un butuc comun 1 si dispus simetric de axa de rotatie .

Forma palelor si numarul lor , difera de la un tip de elice la altul . De regula palele au forma de elipsa , dar latimea contururilor lor difera in functie de sarcinile si destinatia elicei .Pentru obtinerea unei forte de impingere care sa asigure o mare putere de tractiune la viteze mici se folosesc elice cu pale late si foarte late ( la remorchere ) ; iar pentru obtinerea unei forte de impingere car sa asigure deplasarea cu viteze mari se folosesc elice cu pale inguste .

Numarul de pale al elicelor variaza intre doua si cinci . Cel mai frecvent se folosesc elice cu trei si patru pale si cel mai rar cele cu doua pale.

Din punctul de vedere al tehnologiei de prelucrare , elicele se impart in doua categorii - turnate si asamblate . La elicele turnate , palele si butucul se prelucreaza simultan , dintr-o singura bucata , prin turnare . In cazul elicelor asamblate , palele se prelucreaza fiecare separat si se fixeaza ulterior pe butuc prin prezoane . Materialele folosite la fabricarea elicelor sunt : fonta , alama , bronzul special , otelul carbon si otelul inoxidabil .

Elicele cargourilor si navelor de pasageri se confectioneaza in functie de zona de navigatie din fonta , alama , bronz special sau otel turnat .

Remorcherele folosesc de regula elice confectionate din alama sau din bronz , iar in perioadele de navigatie prin gheata schimba elicele din bronz cu elice din otel turnat .

Pentru asigurarea propulsiei navei , in functie de puterea masinilor si capacitatea de impingere a tipului de elice , se construiesc nave cu una , doua, trei sau patru elice.

Expresia nava cu doua ( trei , patru ) elice folosita frecvent in marina , trebuie inteleasa ca nava are in dotare tot atatea instalatii de propulsie cuprinzand ansamblu elice ( propulsor ) , linie de arbori , masina ( instalatie de forta ).

GEOMETRIA ELICEI

Din punct de vedere matematic , elicea este curba descrisa de un punct aflat pe suprafata unui cilindru care se roteste si se deplaseaza uniform de-a lungul aceleiasi axe. Miscarea efectuata de punctul care descrie aceasta curba se numeste miscare elicoidala .

Fie un punct M , plasat pe suprafata unui cilidru si care executa o miscare elicoidala in jurul axei OZ. Pozitia punctului M, la un moment dat este caracterizata de doua marimi geometrice : unghiul de rotatie q , in jurul axei miscarii elicoidale OZ si cota Z ( segmentul MM₁ ) care reprezinta distanta cu care se deplaseaza punctul M de-a lungul axei OZ. Dupa cum se poate observa miscarea elicoidala este o miscare compusa , formata dintr-o miscare de rotatie si o miscare de translatie .

Cand punctul M , pornind din punctul A , a executat o rotatie completa - proiectia sa M₁ a descris un cerc complet ( baza cilindrului ) - iar el insusi M , a descris o curba in spatiu de la A la E ( elicea ) , realizand in acelasi timp o miscare de translatie de la A la E de-a lungul axei OZ.

Pentru definirea principalelor elemente geometrice ale elicei , se desfasoara suprafata cilindrului dupa generatoarea AD si se obtine reprezentarea , in plan a liniilor elicoidale . Dupa cum se poate observa din triunghiul ABF , ipotenuza AF constituie reprezentarea in plan a liniei elicoidale AE , cateta AB - reprezentarea lungimii circumferintei bazei cilindrului 2pr , iar cateta BF - spatiul parcurs de punctul M la o rotatie completa .

Elementele geometrice care definesc elicea , ca pe o curba in spatiu sunt

pasul geometric al liniei elicoidale p - reprezentand distanta dintre doua spire succesive ale elicei , sau spatiul parcurs de punctul M la o rotatie completa - BF= FC = p ;

unghiul pasului g - este unghiul format intre linia elicoidala AF si AB . Marimea unghiului pasului elicei se poate obtine cu formula :

tg g = p / 2pr ;

diametrul elicei care este diametrul bazei cilindrului - 2r ;

sensul de rotatie - spre dreapta sau spre stanga .

Daca se considera un punct pe marginea exterioara a unei pale a elicei acesta descrie in timpul rotatie elicei ( ca organ propulsor ) o linie elicoidala similara celei descrise de punctul M care a fost considerat pe suprafata cilindrului . Organul propulsor - elicea navei se caracterizeaza prin aceleasi elemente geometrice :

pasul elicei - este spatiul parcurs de marginea exterioara a elicei in miscrea de translatie efectuata de-a lungul axei de rotatie in timpul unei rotatii complete .

diamterul elicei - este diametrul cercului descris de marginea exterioara a palei in timpul unei rotatii complete .

sensul de rotatie - este sensul dreapta sau stanga in care se roteste elicea ;

Dupa felul cu pasul elicei este constant sau variabil , elicele se impart in doua categorii :

elice cu pas constant ( sunt considerate elicele a caror miscare de rotatie si translatie este uniforma si deci toate liniile elicoidale descrise de acestea au acelasi pas geometric ) .

elice cu pas variabil ( sunt considerate elicele care isi modifica pasul in functie de pozitia palelor fata de butuc )

Dupa sensul in care se rotesc , elicele se impart in elice cu sens de rotatie dreapta si elice cu sens de rotatie stanga . In limbaj marinaresc pentru indicarea sensului de rotatie al elicelor se foloseste- expresia " elice cu pas dreapta " sau " elice cu pas stanga " .

Numarul de ture pe care-l efectueaza o elice in miscarea sa de rotatie , in intervalul de un minut , se numeste numarul de rotatii al elicei . Produsul dintre numarul de rotatii si pasul elicei da spatiul parcurs de nava intr-un minut .

EFECTUL ELICEI

Elicea navei este aparatul care primeste energie mecanica produsa de motorul principal sub forma unei miscari de rotatie si o transforma in miscarea liniara retransmitand-o navei sub forma de energie de propulsie .

Rezultatul actionarii elicei se numeste in limbaj marinaresc - efectul elicei.

Din figura de mai jos se poate observa ca in timpul rotatiei elicei spre dreapta , pe fiecare pala se opune rezistenta apei cu o forta R , care se aplica pependicular pe pala si in sensul invers directiei in care se roteste pala respectiva - astfel :

asupra palei I , care are sens de rotatie spre dreapta , rezistenta apei opune forta R₁ , care tinde sa impinga pupa navei spre stanga ;

asupra palei II , cu sens de miscare in jos , rezistenta api opune forta R₂ care tinde sa ridice pupa ;

asupra palei III , cu sens de miscare spre stanga , rezistenta apei opune forta R₃ care tinde sa deplaseze pupa navei spre dreapta ;

asupra palei IV , care are sens de miscare de jos in sus , rezistenta apei opune forta R₄ cu tendinta de a apasa pupa navei in jos .

Fortele generate de rezistenta apei pe fiecare pozitie a palelor pot fi cuplate doua cate doua : R₁ cu R₃ si R₂ cu R₄ fiind aplicate pe aceeasi directie dar in sens opus . Rezultanta tuturor acestor forte generate de presiunea apei pe fiecare pala a elicei , in toate pozitiile posible pe timpul unei rotatii este forta P , care se numeste presiune de impingere , se aplica pe axul elicei in sensul de inaintare si determina ceea ce se numeste efectul de propulsie .

Daca se examineaza fortele determinate de rezistenta apei pe palele din pozitiile I si II , se observa ca punctele lor de aplicatie se afla la adancimi diferite H₁ si H₃ . Presiunea apei p fiecare pala R este direct proportionala cu suprafata palei si adincimea punctului de aplicatie H , a fortei respective . Deci presiunea R₃ aplicata pe pala din pozitia III va fi mai mare decat presiunea R₁ aplicata pe pala din pozitia I ( R₃ mai mare decat R₁ ) . Cele doua forte R₁ si R₃ avand sensuri diferite ( R₁ spre stanga si R₃ spre dreapta ) ,rezultanta F = R₃ - R₁ va fi o forta laterala cu punctul de aplicatie in axul elicei si care determina efectul de guvernare al elicei .

In concluzie efectul generat de elice , in timpul rotatiei sale prin apa , este in principal un efect de propulsie si in secundar un efect de guvernare .

Efectul elicei - propulsie si guvernare - se manifesta diferit ca sens si intensitate in functie dee : sensul de mars al elicei ( inainte - inapoi ) , numarul de rotatii al elicei , situatia navei .

Sensul propulsiei inainte va corespunde situatiei cand elicea se roteste pentru sensul de mars inainte . Intensitatea efectului de propulsie depinde de numarul de rotatii al elicei . Cu cat elicea se roteste mai repede cu atat efectul de propulsie va fi mai mare si deci si viteza mai mare .

Sensul efectului de guvernare depinde de sensul de rotatie al elicei . Elicele cu sens de rotatie spre dreapta au tendinta sa abata pupa spre dreapta , iar cele cu sens de rotatie stanga au tendinta sa abata pupa spre stanga .Intensitatea efectului de guvernare depinde si de situatia navei , cand nava sta pe loc efectul de elice este mai evident , sau cand nava are o viteza foarte mica . La plecarea navelor , de pe loc , in momentul punerii in functiune a elicei , se simte mai intai efectul de guvernare si apoi efectul de propulsie .

Daca se schimba sensul de mars al elicei - de la mars inainte la mars inapoi atunci se inverseaza si sensul efectului de propulsie si de guvernare al elicei .

De exemplu , in cazul inversarii sensului de mars la o elice cu pas dreapta - la mars inapoi , elicea se va roti spre stanga , efectul de propulsie va deplasa nava inapoi , iar efectul de guvernare va abate pupa spre stanga , facand nava sa gireze cu prova spre dreapta .

Dispunerea elicelor fata

de corpul navei

a) nava cu o singura elice

b) nava cu doua elice

Elicele cu pale orientabile (E.P.O.)

Randamentul optim al uni propulsor este realizat in functie de puterea aplicata, turatia si caracteristicile elicei. Una din caracteristicile principale ale unei elice este pasul relativ (hidraulic) a carui marime este un element important in proiectarea elicelor in conditiile unui motor de propulsie dat, pentru o nava de o anumita capacitate de transport si pentru un anumit regim de functionare (navigatie).

Pentru eliminarea folosirii unei elice necorespunzatoare in conditii grele de navigatie (valuri, vant, furtuna etc.) precum si pentru inversarea sensului de mars a fost necesara proiectarea si construirea elicelor ce au posibilitatea reglarii pasului, care pot functiona tot timpul la randamente optime in conditii diferite.

Elicele cu pale orientabile dau posibilitatea inversarii sensului de mars al navei prin schimbarea unghiului de atac al palelor. Elicea rotindu-se in acelasi sens impinge jetul de apa in directia dorita, eliminandu-se astfel necesitatea folosirii motoarelor de propulsie reversibile, ceea ce are ca urmare o reducere substantiala a costurilor si o crestere a eficientei si duratei de functionare a motorului prin pastrarea unui regim constant de functionare.

Prin intermediul instalatiei de forta a E.P.O. comanda de schimbare a unghiului de atac al palelor este transmisa prin intermediul arborelui la dispozitivul aflat in butucul elicei. Acest dispozitiv (roti conice dintate, excentrice, pene etc.) realizeaza rotirea fiecarei pale in jurul axului ei cu un numar corespunzator de grade, pentru a se realiza regimul si directia de mars comandata.

Datorita timpului scurt de inversare a directiei de mars precum si a vitezelor de deplasare E.P.O. se folosesc cu o mare eficienta la propulsarea navelor impingatoare, remorcherelor de manevra, pescadoarelor s.a.

Trebuie aratat ca schimbarea valorii unghiului de atac deci varierea pasului elicei se realizeaza lent, pentru a nu solicita anormal linia de arbori si motorul de propulsie datorita fortelor mari de inertie ale navei ce trebuie anulate la fiecare plecare de pe loc sau schimbarea sensului de mers.

Problema mentinerii regimului optim de functionare al propulsorului E.P.O. este rezolvata prin folosirea regulatorului cu program sau a sistemelor de autoreglare pentru cazurile extreme (min - max).

Elaborarea programelor de functionare are principal scop reducerea consumurilor de combustibil in conditiile pastrarii regimului de viteze comandat (putere si turatie motor principal de propulsie).

METODE DE IMBUNATATIRE A CALITATII DE PROPULSIE A NAVELOR CU ELICE si DE REDUCERE A FENOMENULUI DE CAVITATIE

Contra elicele. Vitezele periferice provocate de elice duc la pierderi suplimentare de energie pentru rasucirea curentului.

Daca in curentul dinapoia elicei se va instala un rand de pale fixe directoare cu unghiul de atac invers orientat fata de unghiul de atac al elicei propulsoare, o parte din energia de rasucire a curentului va fi preluata de aceste pale (contraelice) ducand in mod direct la sporirea efectului de impingere a navei. Daca contraelicea se monteaza inaintea elicei, apa va capata mai intai o rasucire oarecare care va fi anulata la iesirea din elicea de propulsie.

La o incarcare mare a elicei, energia consumata pentru rasucire creste si poate ajunge la 10 - 15% din puterea utila.

Prin folosirea contraelicelor randamentul propulsorului creste obtinandu-se in general economii de putere de 10 -12 % .

Cercetarile experimentale si practica au aratat ca prin asezarea unei carme hidrodinamice imediat inapoia elicei - se poate obtine un efect similar folosirii contraelicelor cu 2 pale . Aceasta metoda este mai rationala ducand si la imbunatatirea calitatilor manevriere ale navei, si nu inrautateste calitatile si randamentul de propulsie la mars inapoi, ceea ce nu se poate evita prin montarea de contraelice.

Duzele. Una din metodele de crestere a randamentului propulsorului, de imbunatatire a calitatilor manevriere a navei o constituie si montarea elicei in duze de ghidare a curentului de apa.

Datorita folosirii duzei de ghidare viteza de scurgere a apei prin discul elicei creste, elicea lucrand cu reculuri mai mici si deci cu un randament sporit.

Cavitatia elicelor. Odata cu perfectionarea teoriei propulsoarelor s-au creat conditii de a se explica fenomenul de limitare a vitezei navei, la o anumita valoare, chiar daca turatia propulsorului este marita.

Ca urmare a cercetarilor efectuate s-a dedus ca la anumite unghiuri de atac si turatii mari presiunea pe dosul palelor este mai mica decat suma presiunilor hidrostatice si a presiunilor atmosferice, in jurul palelor formandu-se un vid (cavitas=gol, vid). Odata cu reducerea vitezei periferice (sub 180 m/sec) pe suprafata impingatoare a palelor are loc o crestere a presiunii.

Elicele supuse unui regim de functionare cu cavitatie sufera coroziuni si ciupituri de material ceea ce duce la degradarea si deteriorarea prea timpurie si necesitatea inlocuirii lor.

In conditiile aparitiei cavitatiei, la o anumita turatie, cresterea vitezei navei poate fi realizata numai prin montarea unei elice cu o suprafata a palelor mai mare si folosirea duzei de ghidare a curentului de apa.

LINII DE ARBORI

Linia de arbori a navei este compusa din totalitatea elementelor ce au rolul de a lega cinematic si transmite puterea motorului principal de propulsie de la arborele motor pana la propulsor (elice E.P.O.etc).

Daca turatia motorului este egala cu turatia propulsorului - transmisia puterii si a turatiei este directa si atunci linia axiala este formata din arborele cotit, arborele lagarului de impingere, arbori intermediari , arborele portelice, cuzinetul de impingere, cuzinetii de sprijin ai arborilor si bucsa etambou.

Linia axiala a unei nave a carei propulsie este asigurata de o elice cu pale fixe antrenata de un motor principal diesel in 2 timpi de turatie joasa

Prin intermediul cuzinetilor de sprijin 5 sunt antrenate axul intermediar 4 si axul portelice care transmit miscarea de rotatie a arborelui motor 8 la propulsor. Cuzinetii de sprijin 5 sustin greutatea intregii linii axiale, fiind construiti cu lagare antifrictiune, functionand in baia de ulei. Bucsa etambou 1 are rolul de a etansa iesirea axului portelice prin partea din pupa a corpului navei (etambou) fiind confectionata din lemn de gaiac sau cauciuc special rezistent la actiunea apei de mare. Bucsa etambou trebuie sa indeplineasca conditia de etansare permitand in acelasi timp rotirea usoara a axului port - elice asigurand ungerea si racirea zonei de sprijin.

Daca motorul principal de propulsie este un motor diesel in 4 timpi cu un numar mare de rotatii, atunci linia axiala trebuie sa inglobeze si un reductor de rotatii.

Transmisia indirecta (prin reductor) are o serie de dezavantaje: cresterea neeficienta a greutatii ansamblului de propulsie, posibilitatea marita de avariere a instalatiei, costurile marite de constructie si montaj si randamente de trensmitere a puterii reduse prin frecarile suplimentare si schimbarile de directie a aplicarii fortei de rotire intre angrenajele reductorului.

In cazul motoarelor ireversibile pe linia axiala se intercaleaza un schimbator de mars, care de cele mai multe ori face corp comun cu reductorul de rotatii.

Dezvoltarea si folosirea propulsiei electrice a navelor face sa dispara necesitatea liniei de axe, propulsorul (elicea) fiind direct antrenat de catre axul motorului electric, eliminandu-se astfel pierderile de energie prin frecare precum si posibilitatea aparitiei defectiunilor si avariilor.

In activitatea de exploatare si intretinere a functionarii liniei de arbori, de la motorul principal pana la propulsor, de foarte mare importanta este cunoasterea si respectarea operatiunilor de intretinere corecta a instalatiei. Pe tot timpul serviciului, personalul compartimentului de masini trebuie sa verifice:

- nivelul uleiului din baia reductorului de rotatii si a cuzinetilor de sprijin;

- functionarea fara vibratii sau zgomote anormale si fara supraaincalziri locale atat a reductorului cat si a cuzinetilor de sprijin (t_max ≤65⁰C);

- verificarea functionarii instalatiei de racire a lagarelor si cuzinetilor precum si verificarea starii de etanseitate si ungere a bucsei etambou.

Principalul si cel mai sigur mijloc de a exploata si intretine in bune conditii linia de arbori a navei, este cunoasterea si respectarea parametrilor de functionare si a jocurilor de montaj in limitele admisibile, realizarea intocmai a instructiunilor santierului constructor si a regulilor R.N. R.

INSTALATIA DE ACOSTARE SI LEGARE

La bordul navelor maritime cat si fluviale , exista mai multe instalatii de punte cu rol bine determinat care sunt impuse si de registrele navele atat romanesti cat si cele straine

In cadrul acestor instalatii intra si instalatia de acostare si legare a navei .

Aceasta instalatie se defineste ca un ansamblu de piese si mecanisme cu ajutorul carora se asigura nava in locul voit si intr-o pozitie aleasa , cheu , ponton sau la alta nava .

Principalele parti componente ale instalatiei de acostare si legare sunt :

- piese pentru fixarea paramelor

- piese pentru dirijarea paramelor

- piese pentru fixarea paramelor pana la luarea voltei

- masina instalatiei

paramele propriuzise

- materiale ajutatoare .

Masina instalatiei

Pentru legarea navelor sunt folosite cabestane si vinciuri . Acestea pot fi proprii instalatiei de legare sau pot fi folosite si la instalatia de ancorare sau la alte instalatii .

Vinciul de ancorare si legare

Vinciul de ancora este un mecanism construit pentru manevra de fundarisire si virare a ancorelor navei precum si la acostarea navei. Se instaleaza de regula in prova navei pe teuga si poate fi folosit si la manevra parimelor avind doi tamburi pe axul orizontal.

In cazul filarii lantului de ancora barbotina este decuplata de reductor prin intermediul unui dispozitiv numit stea sau cupla, lantul desfasurindu-se cu viteze intre 1 si 20 m/s. Reglarea vitezei de desfasurare se face din frina de mina sau de picior.

In cazul adincimilor mari se fileaza lant cu barbotina cuplata pina la o adincime convenabila dupa care se fileaza din frina.

In cazul virarii barbotina se cupleaza la reductor prin intermediul cuplei.

Vinciul de ancora poate fi actionat electric cu abur sau hidraulic.

Comanda vinciurilor se face de la un pupitru de comanda numit controler.

Imaginea de mai sus reprezinta un vinci de ancorare folosit si ca instalatie de acostare , datorita modului constructiv. Se observa tamburul pe care este dispusa parama de manevra iar cu ajutorul barbotinului se face cuplarea sau decuplarea in functie de manevra ce se efectueaza .

Imaginea de mai sus reprezinta locul de pastrare a paramei sub punte , in forepick.

In imaginea de mai jos se reprezinta un vinci folosit la ancorare si la acostare .

Se observa motorul cu actionare electrica , dispozitivul de franare cu ferodouri precum si sistemul care cupleaza - decupleaza barbotinul . Totodata se poate observa si mecanismul de cuplare - decuplare pentru actionarea tamburului pe care se pune parama la manevra de acostare .

Imaginea alaturata reprezinta un vinci de acostare cu actionare manuala prin intermediul rotii de manevra. Este construit dintr-un ansamblu de trei pinioane, pentru cele trei trepte de viteza si dispozitiv de franare cu saboti.

In imaginea alaturata se poate vedea dispunerea vinciurilor de acostare , precum si piesele de fixare si dirijare a paramelor . Aceste vinciuri sunt folosite si pentru legarea convoaielor navelor fluviale .

Cabestanul

Cabestanul, spre deosebire de vinci este asezat in plan vertical si are numai un tambur de manevra.Poate avea barbotina dar nu poate avea tambur cilindric.

Capatul inferior al cabestanului poate traversa puntea permitind amplasarea sub punte a reductorului si a electromotorului economisindu-se spatiu.Poate fi actionat electric, cu abur sau hidraulic.

Schema din imaginea alaturata reprezinta locul de amplasare a cabestanului cu partile componente :

1- putul lantului de ancora

2- cabestan

3- gheara de drac

4- electromotor

5- postament

6- ancora

7- nara de ancora in care se gaseste si instalatia de spalare a lantului

Materiale ajutatoare

-Bandule sunt bucati de saula de 20 - 25 m prevazute la unul din capete cu o para impletita sau din lemn .Sunt necesare pentru darea gasei la mal .

Modul de utilizare este simplu - se arunca bandula la mal , avertizind acest lucru pe lucratorii de la cheu , dupa ce aceasta a fost prinsa de cei de la mal se leaga gasa de capatul celalalt al bandulei si se slabeste parama .

-Cangea este folosita la acostare avand forma unui brat din lemn cu un varf prevazut cu un carlig pentru agatare .

-Baloane de acostare sunt folosite la acostarea navelor avand rolul de protectie al bordajului fiind confectionati din material vegetal sau in lipsa, din cauciuc .

LEGATURILE NAVEI LA ACOSTARE

In functie de conditiile de acostare , uzul porturilor , conditiile meteo-hidrologice precum si de tipul navei , comandantului navei ii revine responsabilitatea de a stabilii numarul de legaturi ce se dau la cheu .

Inainte de inceperea manevrei de acostare , echipajul de punte desemnat pentru aceasta manevra trebuie sa se pregatesca in acest scop .

Se incepe cu verificarea functionarii instalatiei si pregatirea bordului de acostare.

Un rol deosebit in cadrul acestei manevre il are cunoasterea legaturilor navei precum si efectul acestora .

paramele pe care le poate da nava cand este acostata cu un bord la cheu sunt urmatoarele :

In sectorul prova :

1- parama de etrava

2- parama prova

3- traversa prova

4- spring prova

In sectorul pupa :

1- parama de etambou

2- parama pupa

3- traversa pupa

4- spring pupa

paramele pe care le poate da nava cand este legata cu pupa sau in barba sunt:

1- parama pupa

2- mustata tribord

3- mustata babord

CONDITII TEHNICE IMPUSE INSTALATIEI DE ACOSTARE

Orice instalatie de acostare trebuie sa indeplineasca anumite cerinte tehnice:

- siguranta indelungata in functionare

- elementele constructive sa fie standardizate (usor de inlocuit)

- greutate si volumul sa fie minim posibil

- pret de cost cit mai scazut

- materialele din care este construita sa fie rezistente la coroziune

- amplasarea la bord trebuie sa excluda deteriorarea ei in timpul

altor manevre si sa nu deranjeze alte manevre

- constructia si manevra acesteia trebuie sa respecte prevederile

Conventiilor Internationale si a ale Registrului Naval Roman

- sa fie mecanizata sau/si automatizata

- daca lucreaza in medii explozive sa nu produca scintei

- sa poata fi actionata local si de la distanta

- sa prezinte stabilitate in functionare

- sa nu fie greu de reglat si comandat

- sa se intretina usor

- sa fie intretinute si verificate permanent

INSTALATIA DE GUVERNARE

Este instalatia care trebuie sa asigure respectarea drumului impus navei, sau schimbarea directiei, prin aplicarea (din comanda) a unor momente verticale de rotire care actioneaza simultan cu forta axiala ce realizeaza propulsia navei.

Elementele componente ale unei instalatii de guvernare sunt :

element de comanda - timona

transmisie de comanda - legatura dintre timona si masina de forta

masina de forta - masina carmei

transmisie de forta - legatura dintre masina carmei si elementele de executie

unul sau mai multe elemente de executie

organe de guvernare - carme

Schema bloc a unei instalatii de guvernare cuprinde urmatoarele componente:

1. timona

2. transmisia de comanda

3. masina carmei

4. transmisia de forta

5. carma

6. transmisia de control

7. axiometru

In timpul marsului timonierul va comanda intrarea in functiune a masinii de carma la nevoie. Modul in care masina de carma executa comanda este urmarit pe axiometru iar in momentul in care s-a atins unghiul de banda dorit comanda trebuie anulata manual.

Datorita multiplelor dezavantaje pe care le prezinta instalatiile care au la baza aceasta schema ele au fost inlocuite cu altele masi eficiente care au la baza o schema cu comanda in circuit inchis, schema care contine urmatoarele elemente componente:

1. timona

2. transmisia de comanda

3. masina carmei

4. transmisia de forta

5. carma

6. transmisia de control

7. axiometru

8. element comparator

9. legatura inversa

Elementele nou introduse asigura o mai usoara exploatare a instalatiei. Prin intermediul transmisiei de comanda, care poate fi mecanica, hidraulica, electrica, timonierul va comanda executarea unui unghi de banda. Semnalul din timonerie va trece mai intai prin elementul comparator in drumul sau catre masina carmei.

In urma primirii comenzii masina carmei va incepe sa functioneze si sa deplaseze carma. Pozitia acesteia va fi transmisa prin intermediul legaturii inverse catre elementul comparator unde se va compara cu valoarea marimii de intrare. In momentul in care cele doua marimi, de intrare si de iesire, sunt egale elementul comparator va anula comanda transmisa din timonerie oprind astfel deplasarea carmei.

Dupa modul de realizare a transmisiei sistemele de guvernare se impart in :

sisteme mecanice

sisteme electrice

sisteme hidraulice

Instalatiile de guverrnare pot fi cu carma, cu ajutaj orientabil sau alte instalatii aprobate de R.N.R.

Dupa modul de obtinere a fortei laterale necesare guvernarii organele de guvernare se impart in :

organe de guvernare pasive (carma pasiva)

organe de guvernare activa (carma activa)

Cel mai raspandit organ de guvernare este carma pasiva care reprezinta o suprafata portanta inclinabila in jurul unui ax vertical, plasat in olanul diametral al navei, in pupa acesteia.

Forta laterala (portanta), Py, care

face ca nava sa gireze apare numai daca

nava inainteaza si deci depinde de

viteza acesteia.

Mai eficienta decat carma pasiva este carma activa, dar mult mai complicata din punct de vedere constructiv, asa cum se poate vedea si in fig. 4.

In fig. 5 este prezentat efectul pe care il are carma activa asupra navei in timpul guvernarii. Propulsorul plasat in pana carmei creiaza o forta suplimentara de impingere, Ts, care asigura o eficienta sporita a instalatiei chiar si atunci cand viteza de inaintare este redusa.

O alta varianta constructiva care utilizeaza guvernarea activa este cea care permite orientarea directiei impingerii jetului realizat de propulsor cu ajutorul unei duze orientabile asa cum

se vede in fig. 6

Imbunatatirea guvernarii navelor se poate face prin utilizarea unei instalatii de guvernare cu jet transversal, instalatie al carui propulsor este amplasat intr-un tunel, sub linia de plutire, in prova, in plan transversal.

Acest sistem prizinta dezavantajul complexitatii sporite a mecanismului si a crearii unei rezistente sporite la inaintare, care poate fi diminuata prin acoperirea capetelor tunelului cu niste "aripioare". Pozitia orientativa a acestuia poate si observata in fig. 7

Cerinte impuse masinilor de carma

Masinile de carma trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:

sa asigure forta laterala necesara giratiei navei si sa mentina valoarea ei pana la urmatoarea comanda

valoarea acestei forte laterale sa se obtina intr - un timp impus

sa aiba siguranta mare in functionare, sa fie simpla de deservit si intretinut

transmisia de forta trebuie prevazuta cu posibilitatea limitarii fortei laterale, pentru a proteja organele transmisiei

sa fie prevazuta cu posibilitatea unei actionari de avarie

punerea in functiune a masinii sa se realizeze cu ajutorul timonei indiferent de pozitia in care se afla carma

masina de carma trebuie sa fie reversibila, pentru a permite deplasarea carmei in ambele borduri

carma trebuie sa se roteasca in acelasi sens cu timona

in pozitii extreme de banda masina carmei trebuie sa se opreasca automat

masina de carma trebuie sa poata fi controlata din mai multe locuri, sa functioneze silentios, sa prezinte siguranta mare in exploatare, sa garanteze manevrabilitatea si stabilitatea de drum necesara

la organul de comanda trebuie sa se asigure controlul elementului de executie (a unghiului de banda dorit)

asigurarea trecerii carmei dintr - un bord in celalalt sa se faca in timp si la valori determinate :

n   instalatia principala

- la navele fluviale trebuie sa asigure punerea carmei banda dintr- un bord, de la 40 , in celalalt bord la 35 in maxim 30 secunde, la viteza de mars inainte si cu pescaj conform incarcaturii maxime;

- in cazul navelor maritime trecerea de la 35 dintr - un bord la 35 in celalalt bord trebuie sa se faca in 28 secunde (daca in instalatie fuctioneaza doar una din pompe) si in 14 secunde (daca in instalatie fuctioneaza ambele pompe).

n   instalatia auxiliara (de avarie) de guvernare (pentru navele fluviale) trebuie sa asigure punerea carmei banda de la 20 , intr - un bord, la 20 in celalalt bord in maxim 60 secunde, la mars inaintecu o viteza egala cu jumatate din viteza maxima si cu pescaj maxim; in cazul navelor maritime trecerea de la 55 dintr - un bord la 15 in celalalt bord trebuie sa se faca in 60 secunde

Intretinerea instalatiei de guvernare

Exploatarea instalatiilor se va face conform instructiunilor din cartea tehnica. Se va acorda o mare atentie gresarii tuturor articulatiilor, bolturilor de legatura dintre parghiile instalatiei care sunt prevazute cu ungatoare, articulatiilor cilindrilor hidraulici, portiunea axului carmei in zona de lucru cu cele doua bucse.

Periodic instalatia va fi inspectata pentru depistarea pierderilor de agent hidraulic (insurubari slabite, furtune pleznite, etc.)

Incercarea instalatiei de guvernare

Verificarea si incercara instalatiei de guvernare se face cu cca. 12 ore inaintea plecarii navei in voiaj.

Se va verifica, daca este posibil, functionarea urmatoarelor :

instalatia principala de guvernare

instalatia auxiliara de guvernare

sistemele de comanda de la distanta a instalatiei de guvernare

locurile de guvernare situate pe puntea d navigatie

sursa de energi de avarie

axiometrele legat la pozitia reala a carmei;

semnalele de alarma in caz de avarie la sursa de energie a sistemului de comanda de la distanta a instalatiei de guvernare;

semnalele de alarma in caz de avarie a agregatului de actionare a instalatiei de guvernare;

Verificarile trebuie sa includa :

miscarea completa a carmei in conformitate cu posibilitatile cerut de instalatia de guvernare;

inspectia vizuala a instalatiei de guvernare si a articulatiilor de legatura;

functionarea mijloacelor de comunicatie dintr punta d comanda si compartimntul masinii de carma;

Instructiunil simple de functionare cu schema bloc care indica procedeele de comutare pentru sistemele de comanda de la distanta a instalatiei de guvernare si agregatele de actionare ale instalatiei de guvernare trebuie sa fie permanent expuse pe puntea de comanda si in compartimentul masinii de carma.

Persoanele responsabile de functionarea sau intretinrea instalatiei de guvernare trebuie sa cunoasca functionarea sistemelor de guvernare montate pe nava si procedeele de comutare de la un sistem la altul.

Suplimentar trebuie sa aiba loc exercitii de manevra pentru guvernarea navei in caz de avarie cel putin o data la trei luni, pentru exersarea procedeelor de guvernare in caz de avarie. Aceste exercitii trebuie sa includa comanda directa din interiorul compartimentului masinii de carma, procedeul de comunicare cu puntea de comanda si, daca este posibil, functionarea de la surse de alimentare diferite.

Navele care efectueaza regulat voiaje de scurta durata vor efectua aceste verificari si incercari cel putin o data la fiecare saptamana.

Toate aceste operatii vor fi mentionate in jurnalul de bord si masina la navei.

INSTALATII DE INCARCARE / DESCARCARE

Instalatiile de incarcare / descarcare sunt sisteme mecanice care au ca scop invingerea fortelor gravitationale, in prezenta frecarilor, in vederea deplasarii pe verticala sau orizontala a unor greutati. La nave ele sunt destinate efectuarii operatiilor de incarcare si descarcare

In acesta categorie intra instalatiile de ridicat folosite pentru manevrarea marfurilor generale

Instalatiile gravitationale trebuie sa asigure:

- puteri optime de actionare in vederea reducerii duratelor de functionare si a

consumurilor de energie

- posibilitati de actionare electromecanica sau electrohidraulica

- securitatea operationala deplina

- siguranta in functionare

- exploatare facila

- trebuie sa functioneze sigur si la inclinari longitudinale si transversale de pana

la 5

Manevrarea marfurilor care se incarca / descarca la nave se poate face cu mijloacele bordului sau cu mijloace de la cheu. De obicei, pentru manevrarea marfurilor, navele sunt echipate cu bige, macarale, bige macara, poduri rulante sau alte instalatii speciale.

Instalatia de incarcare cu bigi

Bigile sunt brate care pivoteaza in jurul unui suport care le permite atat miscarea fata de axa orizontala cat si fata de cea verticala.

In functie de sarcina pe care o pot manevra ele se impart in doua categorii:

- bigi usoare

- bigi grele

In principiu aceste doua tipuri de bigi au aceleasi parti componente principale. Diferenta consta in faptul ca biga de greutate si toate accesoriile ei sunt astfel dimensionate incat sa reziste la sarcinile pe care trebuie sa la manevreze.

O instalatie de incarcare / descarcare cu bigi usoare se compune dintr - un brat (biga) care pivoteaza intr - un suport numit suportul calcaiului bigii. Acesta este fixat de corpul navei ( de punte, coloana, catarg, perete suprastructura, tub de ventilatie, etc.). Constructia acestui suport permite efectuarea unei miscari de basculare (schimbarea deschiderii) sau de rotatie.

Sustinerea bigii intr - o anumita pozitie se poate face cu ajutorul cablului de balansina ( v. fig. 1 poz. 6).

Rotirea bigii se efectueaza cu ajutorul gaiurilor de manevra (fig. 1 poz. 8), iar deplasarea sarcinii pe verticala se face cu ajutorul cablului de sarcina (fig. 1 poz. 9)

O astfel de instalatie cu bige usoare este prezentata in fig. 1

Fig. 1

1 - biga; 2 - coloana; 3 - ureche balansina; 4 - cheie de impreunare; 5 - bloc de balansina; 6 - cablu de balansina; 7 - urechea capatului bigei; 8 - gai de manevra; 9 - cablu de sarcina; 10 - bloc de sarcina; 11 - contragreutate; 12 - carlig; 13 - bloc orientabil pentru ghidarea sarcinii; 14 - bloc pentru palanul gaiului de manevra; 15 - parama apalnului gaiului; 16 - capat de cablu la tamburul de balansina; 17 - lant de balansina; 18 - vinci de incarcare; 19 - tambur auxiliar al vinciului de incarcare; 20 - tambur de balansina (vinci de balansina); 21 - cablu auxiliar pentru antrenarea tamburului de balansina; 22 - ureche de punte

O biga astfel fixata poate executa miscari de :

- basculare (se obtine prin schimbarea deschiderii bratului)

- de rotire

In functie de varianta constructiva a bigii, de sarcina pe care trebuie sa o manevreze, de viteza de lucru care se doreste bigile pot functiona in mai multe situatii distincte. Astfel intalnim :

- functionare singulara

- functionare cuplata ( in telefon )

In cazul functionarii singulare se foloseste o singura biga atat pentru scoaterea incarcaturii din magazia navei cat si pentru depunerea ei pe cheu sau invers

Instalatia poate functiona pana la deschideri maxime care se obtin pentru unghiuri ale bratului fata de orizontala de maxim 15

Pentru anumite pozitii de lucru deschiderile (unghiul bratului cu orizontala) sunt conditionate de :

- locurile in care se afla sarcina de manevrat

- gabaritul sarcinii

Atentiune ! Schimbarea deschiderii bigei clasice este bine sa se faca numai in gol prin ajustarea balansinei

Daca se lucreaza cu bigile cuplate in telefon se obtine o productivitate de cateva ori mai mare decat in cazul functionarii bigii singular, aceasta fiind posibila datorita vitezelor mai mari cu care pot fi manevrate sarcinile.

Cuplarea in telefon a doua bige este prezentata in fig. 2.

Fig. 2

1 - biga de bord (exterioara); 2 - biga de magazie (interioara); 3,4 - gai de siguranta exterior; 4 - gai de siguranta interior; 5 - gai de mijloc (american); 6 - placa triunghiulara; 7 - cablu de sarcina

Capetele libere ale cablurilor de sarcinasunt cuplate prin intermediul unei piese numita "placa triunghiulara". Prin varierea lungimii cablurilor de sarcina, simultan sau pe rand, se obtine deplasarea sarcinii.

In aceste situatii, insa, se pot manevra greutati care reprezinta maxim 60 % din greutatile care ar putea fi manevrate cu o biga care functioneaza in varianta singular.

Un ciclu complet se compune din doua faze :

- o faza (etapa) de functionare sub sarcina

- o faza (etapa) de functionare in gol. In cadrul aceastei etape ridicarea

carligului peste rama gurii de magazie (sau parapet) trebuie sa fie minima.

In fig. 3 este prezentata traiectoria pe care trebuie sa o parcurga carligul odata cu deplasarea sarcinii.

Fig. 3

Urmarind aceasta figura constatam ca un ciclu complet se compune din urmatoarele etape :

- 0 1 - ridicarea sarcinii cu vinciul de bord (cablul bigei de magazie este slabit)

- 1 2 3 - reducerea vitezei vinciului de bord si inceperea virarii vinciului de magazie

(sarcina este adusa treptat catre magazie)

- 3 4 5 - vinciul de bord incepe filarea cablului pana cand sarcina ajunge deasupra

magaziei

5 6 7 8 - vinciul de magazie incepe filarea cablului de sarcina si aceasta coboara in

magazie (simultan are loc si filarea cablului de sarcina al bigii de bord.

Deplasarea carligului inapoi la mal se face pe o traiectorie asemanatoare, descrisa in fig. 3 de punctele 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17.

Pentru a impiedica balansarea bigelor si odata cu aceastea a marfii care atarna in cablurile de sarcina capetele bigelor se leaga intre ele prin tr - un gai mijlociu (american) si la corpul navei prin gaiuri de siguranta.

Instalatia de incarcare cu bigi grele

Bigile grele sunt instalatii care permit manevrarea unor greutati mult mai mari decat in cazul folosirii bigilor usoare. Ele pot functiona la sarcina nominala pana la inclinari ale bratului fata de orizontala de cel putin 25

Atentiune ! Schimbarea deschiderii bigei de greutate poate fi facuta si cand aceasta se afla in sarcina.

In cazul utilizarii bigelor de greutate o magazie a navei este desevita doar de catre o biga de greutate. Aceste bigi sunt amplasate intotdeauna in planul diametral al navei. Bigile de greutate pot avea mai multe vinciuri, de exemplu doua pentru rotire si cate unul pentru sarcina si basculare. Pentru a se reusi ridicarea unor sarcini foarte mari sunt folosite palane cu cate 5 - 6 role, palane care pot astfel multiplica de 6 - 7 ori puterea vinciului (v. fig. 4 )

1 - tamburele vinciurilor

2 - role de egalizare

3 - biga

Fig. 4

Exista mai multe variante constructive de bigi de greutate.

Cea mai cunoscuta varianta de biga de greutate este biga tip ST LKEN (v.fig.5)

1 - biga; 2 - furca balansinei; 3 - bratele vartejului; 4 - cap rotitor; 5 - bloc balansina; 6 - furca capului bigei; 7 - vartej; 8 - rolele d eghidare ale furcii capului; 9 - postament biga; 10 - biga usoara; 11 - traversa pentru manipulare; 12 - capetele cablului de sarcina (ies din coloana); 13 - coloana; 14 - platforma; 15 - rola de ghidare pe capul rotitor.

Fig. 5

Dupa cum se poate observa biga este montata intre doua coloane (care pot fi verticale sau usor inclinate catre borduri) si este articulata de punte prin intermediul unui postament care ii permite in acelasi timp si rotirea.

De capul bigei se fixeaza doua palane de balansina care conduc la capetelerotative aflate la partea superioara a coloanelor. Blocurile de ghidare ale capetelor libere ale balansinelor se afla tot pe capetele rotitative in timp ce cablul de balansina patrunde in interiorul capetelor rotative si de aici este condus catre vinciurile de balansina.

Mobilitatea capetelor rotative ale coloanelor si blocurile cu vartejuri ale capului bigei asigura trecerea de la o magazie la alta, bascularea si rotirea bigei.

Prin variatia lungimii balansinelor se asigura schimbarea deschiderii bigei iar daca o balansina se lungesta si alta se scurteaza se obtine rotirea bigei

Instalatia de incarcare cu bigi de constructie speciala

a) Bige singulare mecanizate

Biga tip Hallen

Aceast tip de bige poate fi intalnit in doua variante constructive : cu doua balansine (v. fig. 6) si cu deplasare transversala sau laterala (v. fig. 7).

Fig. 6

1 - vinciuri de balansina; 2 - coloana de incarcare; 3 - suport deviere balansina; 4 - rola superioara balansina; 5 - balansina; 6 - rola deviere parama sarcina; 7 - carlig de sarcina; 8 - biga; 9 - vinciuri de sarcina; 10 - rola inferioara; 11 - cruceta

Aceasta varianta constructiva asigura un sector de lucru de 160 Cu ajutorul balansinelor se poate realiza atat rotirea cat si modificarea deschiderii bratului.

Cand cele doua vinciuri de balansina se rotesc in sens opus si inegal, pe langa basculare, bratul bigei relaizeaza si o miscare de rotire.

Cand cele doua vinciuri de balansina se vor roti in acelasi sens, si in acelasi timp, se obtine numai o miscare de basculare.

Fig. 7

Fig. 7

1 - balansina; 2 - vinci de balansina; 3 - balansina - gai; 4 - vinci pentru balansina - gai; 5 - vinci de sarcina; 6 - dispozitiv cu surub pentru deplasare laterala; 7 - catarg.

Biga are o balansina principala, centrala, si soua balansine gaiuri laterale. balansina centrala este prinsa de un suport al catargului in planul diametral.

Tot sistemul este antrenat cu ajutorul a patru vinciuri(vinciul de sarcina, vinciul balansinei principale si doua vinciuri pentru balansinele gaiuri.

Schimbarea deschiderii bigei se efectueaza actionand atat asupra balansinei centrale cat si a balansinelor - gai.

Alte tipuri de bigi sunt : biga tip Slewing, biga tip Velle

b) Bige cuplate mecanizate

- bige tip Ebell

- bige tip AEG

Elementele instalatiei de incarcare cu bigi

1. Biga

La ora actuala aceste elemente se construiesc numai din metal si pot avea sectiune constanta sau variabila. In fig. 8 sunt prezentate cateva variante constructive de bigi.

a - biga metalica cu sectiune

b - bige metalica din doua parti cilindrice imbinate intre ele prin parti

tronconice

c - bige metalica cu partea metalica cilindrica si extremitatile tronconice

d - bige metalica din doua parti tronconice imbinate pe baza mare

e - bige metalica cu sectiune variabila, in trepte cilindrice de la centru catre

extremitati

f - bige metalica din grinzi cu zabrele

Din punct de vedere al constructiei capului bigei aceasta poate fi cu rola sau fara rola, cu rola in afara ei sau cu rola care strapunge biga.

Ultima varianta prezentata (cu zabrele) este foarte putin utilizata deoarece se executa si se intretine foarte greu.

2. Elemente nedemontabile

In aceasta grupa intra : suportul calcaiului bigei, suportul urechii balansinei, armaturile capului si calcaiului bigei, urechi de prindere ale tachelajului.

Armaturile capului bigei sunt de fapt urechile de care se leaga cablurile si blocurile (v. fig. 9)

Fig. 9 Fig. 10

1 - scut

2 - distantier

3 - dop

Armaturile calcaiului bigei La baza bigei este dispusa furca bigei care se prinde la vartejul suportului carligului. Rabaterea bigei in plan vertical se face in jurul boltului furcii iar rotirea in plan orizontal se face in jurul vartejului (v. fig. 11 poz. 2)

Urechi de prindere sunt montate la corpul navei si servesc la montarea gaiurilor, sarturilor, etc.

Suportul calcaiului bigei si balansinei

Fig. 11

1 - boltul furcii; 2 - vartej; 3 - stift; 4 - inel cu ureche; 5 - inel

3. Elemente demontabile

In aceasta categorie intra : carligele, cheile de impreunare, vartejurile, blocurile (cripetii), placile trunghiulare, intinzatoarele, bucsele tronconice, etc.

Carligele

Forma lor constructiva impiedica agatarea la rama

gurii de magazie sau alte margini care pot apare la nava.

Echipamentul carligului

Pentru a se impiedica rasucirea

cablului datorita sarcinii care atarna

carligul este prevazut cu un vartej.

In cazul in care cablul de sarcina

este prevazut cu un palan atunci vartejul

este atasat acestuia, la blucul inferior.

Coborarea in gol a carligului si

formarea buclelor si a indoiturilor este

prevenita prin adaugarea la vartej a unei

greutati. In acest fel cablul va sta tot

timpul usor tensionat.

1 - ochiul vartejului; 2 - contragreutate;

3 - carlig; 4 - cheie de impreunare

Cheile de impreunare

Sunt elemente utilizate pentru a permite asmblarea demontabila a unor elemente componente ale instalatiilor de incarcare / descarcare.

Blocurile

Sunt elemente formate din una sau mai multe role de deviere, grupate in functie de sarcina ce trebuie ridicata. Delimitarea spatiilor in care evolueaza fiecare din aceste role se face cu placi metalice (scuturi) care au rolul de a impiedica sarirea cablurilor de pe role.

Placa triunghiulara

Este folosita la instalatiile de incarcare pentru cuplarea cablurilor de sarcina sau a altor organe flexibile.

Intinzatoarele

Sunt elemente utilizate pentru tensionarea straiului, a pataratinei, a sarturilor deci in general a organelor flexibile.

Ele pot fi cu furca sau ochet.

Mecanismul de actionare a instalatiilor de incarcare cu bige

Actionarea instalatiilor de incarcare cu bige se poate realiza, in general, cu mijloace electromecanice sau electrohidraulice.

In categoria acestor instalatii intra : vinciurile de incarcare, vinciurile de balansina, tamburii de balansina, vinciurile de gai.

Vinciurile de incarcare pot fi asociate cu tamburi decuplabili destinati cablului de balansina.

Vinciurile de balansina sunt mecanisme actionate independent, care servesc la schimbarea dechiderii bigei fie in gol fie in sarcina.

Vinciurile de gai sunt asemanatoare din punct de vedere constructiv cu vinciurile de balansina.

Tamburele de balansina sunt elemente pe care permit infasurarea cablului de balansina.

Actionarea acestor mecanisme se poate face manual, cu abur, cu motoare cu ardere interna, electric sau hidraulic.