NAVE TEHNICE

2

NAVE TEHNICE

3

Ovidiu Iona

NAVE TEHNICE

Publicat la Editura Galai University Press Colecia tiinte Inginereti

2014

ISBN 978-606-8348-96-4

NAVE TEHNICE

4

NAVE TEHNICE

5

CUPRINS 1. INTRODUCERE 7

1.1 Clasificarea navelor tehnice 7 1.2 Piaa navelor tehnice 9

2. REMORCHERE

2.1 Descriere 13 2.2 Tipuri de remorchere 15 2.3 Propulsia remorcherelor 19 2.4 Formele remorcherelor 31 2.5 Instalaia de remorcaj 37 2.6 Stabilitatea remorcherelor 41 2.7 Remorchere carusel 45

3. MPINGTOARE

3.1 Descriere 47 3.2 Tipuri de mpingtoare 49 3.3 Propulsia mpingtoarelor 50 3.4 Formele mpingtoarelor 57 3.5 Alte particulariti ale mpingtoarelor 60 3.6 Probe specifice mpingtoarelor 70 3.7 mpingtoare maritime 72

4. NAVE DE ASISTEN I SUPORT

4.1 Pilotine 74 4.2 Nave de servicii generale 75 4.3 Nave de stins incendiu 76 4.4 Nave pentru lucrri subacvatice 81 4.5 Nave de asisten scafandri 83 4.6 Nave pentru semnalizarea cilor navigabile 86 4.7 Nave hidrografice 90 4.8 Nave de depoluare 92 4.9 Sprgtoare de ghea 102

NAVE TEHNICE

6

5. NAVE DE DRAGARE 5.1 Introducere 112 5.2 Tipuri de drgi 114 5.3 Echipamente specifice drgilor 117 5.4 Selecia tipului de drag 132 5.5 Particularitile diferitelor tipuri de drgi 136 5.6 alande 161 5.7 Elemente de proiectare a navelor de dragare 166

6. PLATFORME TEHNOLOGICE

6.1 Macarale plutitoare 179 6.2 Docuri plutitoare 192 6.3 Barje semisubmersibile 203 6.4 Navede ranfluare 207 6.5 Alte tipuri de platforme plutitoare 210

7. NAVE PENTRU ACTIVITI OFFSHORE

7.1 Prezentare general 215 7.2 Categorii de nave OSV 216 7.3 Nave de prospeciuni SV 217 7.4 Nave de aprovizionare PSV 219 7.5 Nave de manevr ancore AH 222 7.6 Nave pentru construcii subacvatice 226 7.7 Nave pentru conducte i cabluri subacvatice 229 7.8 Nave pentru stocare i producie FPSO 233 7.9 Nave rapide de intervenie 235 7.10 Caracteristici generale ale navelor OSV 239

BIBLIOGRAFIE 249

NAVE TEHNICE

7

1. INTRODUCERE

Aceast carte reprezint n principal coninutul cursului de NAVE TEHNICE predat la Facultatea de Arhitectur Naval din cadrul Universitii Dunrea de Jos din Galai ncepnd cu anul universitar 2010-2011.

Cursul se adreseaz studenilor navaliti, dar i altor specialiti sau nespecialiti interesai de acest domeniu i concentreaz un vast material documentar de specialitate precum i experiena de 20 de ani acumulat la SHIP DESIGN GROUP Galai n domeniul proiectrii navelor tehnice. Este inclus deasemeneai experiena antierelor navale, birourilor de proiectare, Societilor de Clasificarei furnizorilor de echipamente din Romnia i din Europa.Materialul prezentat conine att elemente descriptive cu rol de informare i prezentare general a particularitilor diferitelor tipuri de nave tehnice, ct i concepte inginereti utile n proiectare i exploatare.

De departe, navele tehnice constituie domeniul cel mai dinamic al cercetrii, proiectrii i construciilor de nave civile. Dat fiind caracterul exploziv al dezvoltrii domeniului, este perfect posibil ca anumite informaii cuprinse n prezentul curs s fie depite tehnologic chiar din momentul editrii. Recomandm cititorului actualizarea informaiei prin acces la paginile web specializate.

1.1Clasificarea navelor tehnice

O posibil clasificare a categoriilor de nave este dat de funcia principal a navei:

- Nave civile Nave de transport mrfuri cargouri, nave tanc, vrachiere,

Ro-Ro, port-containere etc. Nave de pasageri Nave de pescuit Nave de agrement Submersibile Platforme de foraj i extracie Nave tehnice

- Nave militare

NAVE TEHNICE

8

Dat fiind multiplele cazuri de nave cu funcii combinate, aceast clasificare este uneori convenional. n cazul navelor cu funcii mixte, ncadrarea lor se face dup caracteristica dominant.

n categoria Nave tehnice sunt incluse nave sau instalaii plutitoare civile, de suprafa, a cror funcie este alta dect transportul de mrfuri, transportul de pasageri, agrement sau activiti legate de pescuit. n nomenclatura internaional, acest tip de nave nu au dedicat o categorie aparte, fiind ncadrate fie la categoria non-cargo ships, fie la categoria others. Acest fapt are un caracter istoric; pn recent navele tehnice dei foarte diverse ca tip reprezentau circa 5% din totalul navelor i ca atare nu s-a considerat necesar atribuirea unei categorii distincte. n ultima perioad n principal legat de exploatarea resurselor marine aceast categorie de nave este din ce n ce mai larg i conine sub-categorii din ce n ce mai individualizate. Clasificarea navelor tehnice se poate face dup:

- zona de navigaie maritim, costier, ape interioare; - existena unui sistem de propulsie propriupropulsate sau nepropulsate; - domeniul de activitate Domeniile de activitate acoperite de navele tehnice sunt extrem de diverse.

n mod frecvent o nav destinat unui anumit scop principal are i funcii adiionale ex: remorcher+sprgtor de ghea+ nav de stins incendiu+ nav pentru aciuni de depoluare etc. Totui, pe domenii de activitate, fr a nchide lista, se pot enumera urmtoarele categorii i sub-categorii de nave:

- Remorchere nave destinate remorcajului navelor nepropulsate i asistena la manevr a navelor propulsate;

- mpingtoare nave destinate mpingerii convoaielor de barje sau altor uniti nepropulsate;

- Drgi nave destinate extragerii de material solid de pe fundul apei; - Nave de asisten i suport pentru susinerea navigaiei:

pilotine , nave de servicii generale, nave de stins incendiu, nave pentru semnalizarea cilor navigabile, nave hidrografice, sprgtoare de ghea, nave de salvare;

- Nave de depoluare: colectare deeuri de la nave i/sau de la suprafaa apei, stocare i prelucrare deeuri, amplasare a barajelor plutitoare, decontaminare mprtiat dispersani, splare maluri;

NAVE TEHNICE

9

- Nave de asisten subacvatic: nave pentru lucrri subacvatice, nave de asisten scafandri;

- Nave de suport offshore: nave de prospeciuni, nave de aprovizionare, nave de manevr ancore, nave pentru construcii subacvatice, nave pentru instalare conducte i cabluri subacvatice, nave pentru stocare i producie, nave rapide de intervenie;

- Platforme tehnologice: uniti de regul nepropulsate destinate desfurrii de lucrri n zona acvatic sau la rm:

macarale plutitoare, transloadere, docuri plutitoare, barje semisubmersibile, pontoane de ranfluare, platforme de derocare i sonete;

- Structuri plutitoare: uniti nepropulsate, costiere, destinate unor construcii plutitoare cu destinaie civil i industrial:

pontoane de acostare, poduri de pontoane, uzine plutitoare, staii de combustibil, staii de pompare, aeroporturi, parcri, depozite, locuine, spitale, bazine etc.

1.2 Piaa navelor tehnice

Fr a face o analiz detaliat, diagramele prezentate n continuare (valabile la data redactrii cursului) evideniaz cteva tendine. Pn n anii 2000, navele tehnice au avut o pia relativ constant de circa 5-6% din totalul tonajului construit. Deoarece majoritatea navelor tehnice sunt de mici dimensiuni, ponderea acestora din numrul total de nave construite este semnificativ mai mare.Dezvoltarea activitilor de explorare i exploatare marin, n principal legat de industria petrolului i gazelor, a fcut ca n anii 2010 ponderea navelor tehnice s creasc pn la 7% din totalCGT (CompensatedGrossTonnage). Pentru perioada pn n 2030, ponderea mondial din total CGT se estimeaz a fi peste 10% (Fig. 1.1).

NAVE TEHNICE

10

Fig. 1.1Distribuia comenzilor pe tipuri de nave la nivel mondial n anul 2009

(CGT). Pe de alt parte, majoritatea navelor tehnice sunt nave de mare complexitate

i care utilizeaz echipamente de nalt tehnologie. Aceasta face ca deocamdat s fie mai puin atractive pentru unele mari puteri n construcii navale. Drept consecin, majoritatea firmelor de proiectare, productori de echipamente i antiere navale specializate pe nave tehnice se gsesc n Europa. n cadrul CESA (Community of European ShipyardsAssociations, actualmente SEA Europe), ponderea construciei de nave tehnice a fost n ultima perioad de aproape 20% i se ateapt o cretere la peste 40% (Fig. 1.2).

Fig. 1.2 Distribuia comenzilor pe tipuri de nave n Europa.

NAVE TEHNICE

11

Pe de alt parte se constat (Fig. 1.3 1.4; sursa: CESA/SEA): - cota de pia n cretere uoar la nivel global a navelor tehnice, - cota de pia n cretere rapid la nivel EU a navelor tehnice, - specializarea rilor EU (i a Romniei) n producia de nave tehnice.

Fig. 1.3Evoluia valoric in timp a comenzilor pe tipuri de nave la nivel

mondial.

Fig. 1.4 Distribuia comenzilor pe tipuri de nave ntre marii productorin

construcii navale.

NAVE TEHNICE

12

Un alt element interesant de analizat l reprezint evoluia unui sector dominant n piaa navelor tehnice i anume navele de tip OSV (offshoresupportvessels). Se constat implicarea din ce in ce mai agresiv a marilor productori, n principal Coreea, China i Brazilia, pe piaa navelor OSV, acoperind ntreaga gam de tipuri de nave (Fig. 1.5 1.6, sursa: CESA/SEA).

Fig. 1.5 Distribuia comenzilor de nave tip OSV ntre marii productori.

Fig. 1.6 Distribuia comenzilor pe tipuri de nave OSV ntre marii

productori: Europa (sus), Coreea (st. jos), China (dr. jos).

NAVE TEHNICE

13

2. REMORCHERE

2.1 Descriere

Remorcherele sunt nave destinate manevrrii altor nave sau unitilor plutitoare prin tragere sau mpingere. Ele sunt destinate operrii n mare deschis, rade i porturi, canale sau pe apele interioare. Pe lng funcia principal de tragere, remorcherele sunt dotate cu instalaii i echipamente care s permit ndeplinirea altor activiti, cum ar fi: salvare, stins incendiu, depoluare, spargerea gheii, transport ocazional. Remorcherele sunt specializate pe diferite tipuri de operaiuni, fapt care conduce la caracteristici constructive i funcionale diferite.

Caracteristica principal a unui remorcher este puterea i, n direct corelaie cu aceasta, traciunea la crlig (bollardpull). Este uzual identificarea categoriei unui remorcher, nu prin puterea motoarelor de propulsie, ci prin TBP (TonesBollardPull). Ex. ASDTug 60 TBP.

Pe lng caracteristica de traciune, un remorcher trebuie s ndeplineasc i alte cerine constructive n corelaie cu funcionalitatea:

manevrabilitatea, traciunea n orice direcie, stabilitatea la valuri, giraie violent, traciunea parmei de remorcare i

efectul monitoarelor (tunurile de ap), construcia robust, protecia la euare, vizibilitatea foarte bun din timonerie.

Elementele caracteristice ale unui remorcher sunt:

- sistemul de propulsie, - instalaia de remorcare, - sistemul de guvernare.

NAVE TEHNICE

14

Acestora li se adaug sisteme opionale care diversific funcionalitatea remorcherului. Dintre acestea se pot aminti:

- sisteme de depoluare: baraj antipoluant, skimmer, tanc colectare reziduuri, instalaie de mprtiere dispersani, sisteme de splare maluri, sisteme de colectare reziduuri solide de la suprafa etc.;

- sisteme de stins incendiu: monitoare, pompe, tanc de spumogen, sisteme de perdea de ap;

- sisteme de ncrcare-descrcare-transport: macara, spaiu liber pe punte, magazie, tancuri de cargo etc.;

- sisteme de asisten scafandri: pompe i rezervoare de aer, barocamer, submersibil ROV;

- sisteme de asisten medical: cabinet medical, echipamente medicale, sistem de scos om din ap, zona de ambarcare n elicopter etc.;

- sisteme de ranfluare: pompe de extracie, submersibil ROV, echipamente de detectare etc.;

- sprgtor de ghea: forma specific, corp ntrit, propulsie adaptat navigaiei prin ghea, sisteme de degivrare etc.

n figura 2.1 se prezint planul general tipic al unui remorcher multi-funcional. Se vor remarca dotri, elemente constructive i de amenajare specifice:

- sistemul de propulsie azimutal, cu transmisie cu ax cardanic; - sistemul de remorcare dual, crlig + vinci de remorc cu A-frame; - dotrile de depoluare: skimmer + aripi de mprtiere dispersant + baraj

antipoluant, tanc colectare reziduuri; - dotrile Fi-Fi: pompe acionate de motoare, monitoare, tanc spumogen; - spaiu pe punte pentru depozitat geamanduri; - macara de manevr skimmer sau baraj sau geamanduri; - baba dubl n prova, pentru traciune cu prova; - bru de cauciuc dublu la prova i simplu la pupa - pupa specific sistemului de propulsie azimutal; - gurna din frnturi i forma din suprafee riglate; - derivor de protecie la euare a propulsoarelor; - timoneria cu vizibilitate 360q; - puntea pupa liber i protejat i magazia de parme.

NAVE TEHNICE

15

Fig. 2.1 Plan general, remorcher costier multifuncional.

2.2 Tipuri de remorchere Clasificare dup zona de navigaie: - nelimitat, - costier, - ape interioare sau protejate.

Diferenierea remorcherelor dup zona de navigaie este dat de adaptarea acestora la condiiile specifice de navigaie, respectiv starea diferit a mrii i ndeprtarea de rm. Astfel, la remorcherele cu zona de navigaie nelimitat: - formele navei sunt adaptate navigaiei n valuri nalte bord liber crescut,

prova nlat cu unul sau dou nivele de teug, raportul L/B crescut; - cerinele de stabilitate intact i de avarie sunt mai severe; - deschiderile n corp i suprastructuri sunt cu grad nalt de etanare,

geamurile au un nalt grad de rezisten;

NAVE TEHNICE

16

- autonomia este mrit prin creterea capacitii de stocare combustibil, ap, provizii i reziduuri;

- spaiile pentru echipaj sunt mari, adaptate voiajelor de lung durat; - sistemele importante sunt cu grad nalt de redundan. Pe msur ce zona de navigaie se reduce, caracteristicile de mai sus se diminueaz.

Fig. 2.2 Remorcher oceanic Fig. 2.3 Remorcher costier

Clasificare dup sistemul de propulsie: - linie de axe ST, - azimutal la pupa ASD, - tractor cicloidal VSP (Voith Schneider), - tractor azimutal ATT, - combinat. Diferenierea remorcherelor dup sistemul de propulsie este dat de tipul sistemului de propulsie utilizat. Mai multe detalii n paragraful despre propulsia remorcherelor. Clasificare dup sistemul de remorcaj: - la crlig, - pe vinci, - carusel. Diferenierea remorcherelor dup sistemul de remorcaj este dat de tipul sistemului de remorcaj utilizat. Mai multe detalii n paragraful despre instalaia de remorcaj. Clasificare dup destinaia principal: - de linie, - de manevr, - salvator, - de escort, - AH (anchorhandling), - multifuncional.

NAVE TEHNICE

17

Diferenierea remorcherelor dup destinaie este dat de principala utilizare pentru care a fost proiectat nava. - Remorcherele de linie sunt destinate remorcrii pe distane lungi a unitilor

nepropulsate. Sunt utilizate la transportul barjelor maritime, platformelor marine, navelor rmase fr propulsie, navelor n construcieetc. Caracteristicile principale ale acestor remorchere sunt puterea suficient pentru asigurarea vitezei necesare de remorcare, capacitatea de a naviga n condiii meteo severe, autonomia suficient. Pentru a atenua deriva produs de remorc, aceste nave au dimensiuni laterale mari (lungime i pescaj), precum i suprafee laterale (derivoare, crme) dezvoltate, care s mreasc aria de deriv. Pentru a mri flexibilitatea acestor nave i exploatnd puterile foarte mari instalate (pn la 20000 kW, cu fora de traciune de pn la 300 TBP), aceste nave au i dotri specifice de remorcher salvator i/sau remorcher de escort.

- Remorcherele de manevr sunt destinate remorcrii i manevrrii navelor n porturi, pe canale i ecluze, acolo unde capacitile manevriere ale navelor remorcate nu sunt suficiente. Sunt utilizate la manevrele de ghidare, oprire, ntoarcere i acostare ale navelor. Caracteristicile principale ale acestor remorchere sunt puterea suficient pentru controlul navei remorcate i capaciti de manevr foarte bune. Sunt, n general, echipate cu sisteme de propulsie omnidirecionale (azimutale sau cicloidale) care permit realizarea forei de tragere fr a fi necesar alinierea remorcherului pe direcia de tragere. Instalaia de remorcaj permite prinderea remorcii att n pupa ct i n prova remorcherului. Zona prova este ranforsat pentru a permite i mpingerea cu prova a navei manevrate. Cele mai multe remorchere de manevr sunt dotate cu instalaii auxiliare care le permit s efectueze i alte servicii n zonele portuare, cum ar fi aciuni de combaterea polurii, stins incendiu i escort n apropierea portului. n unele cazuri, forma i amenajarea propulsiei au fost adaptate pentru funcia de sprgtor de ghea uor pentru zona portuar i pe ape interioare.

- Remorcherele de salvare sunt destinate n principal salvrii navelor aflate n dificultate (euate, rmase fr propulsie sau guvernare) i a echipajului acestor nave. n general, remorcherele de linie (de mare putere i capabile s navigheze n orice condiii de mare) sunt utilizate i ca remorchere de salvare, cu condiia dotrii cu echipamente specifice (vezi BV Pt D, Ch 14, Sec 2, table 4). Dintre acestea se pot aminti: pompe de drenaj mobile, pompe de incendiu, aparate de scufundri, mti de gaze, panouri de vitalitate, macarale de manevr, aparate de sudur i tiere, cabluri, parme, sisteme portabile de iluminat etc. n plus, sunt necesare echipamente de salvare viei umane i asisten medical, zona de preluare n elicopter (nu neaprat aterizare a elicopterului) etc.

NAVE TEHNICE

18

- Remorcherele de escort au aprut ca urmare a numeroaselor euri n zonele de coast soldate cu catastrofe ecologice. Ca i consecin, pentru reducerea riscului acestui tip de accidente, au fost emise reglementri internaionale (Regulation 3-4 of SOLAS, Chapter II-1, Part A-I) i reguli naionale de navigaie. Aceste reguli prevd ca toate navele tanc de peste 20000 tdw s fie prevzute cu sisteme de legare rapid la remorcher n cazul pierderii propulsiei i/sau guvernrii i s fie escortate de un remorcher specializat n zonele costiere i n vecintatea porturilor. Unele autoriti portuare au extins cerina i asupra altor tipuri de nave. Ca urmare, a aprut obligativitatea prezenei n zonele de risc a unor nave specializate, remorcherele de escort. Un remorcher de escort trebuie s dispun de putere i caliti manevriere suficiente, astfel nct (conform USCG) s: - tracteze nava remorcat cu 4 nd n apa calm sau s o in staionar

mpotriva unui vnt de 45 nd; - s opreasc nava remorcat de la viteza de 6 nd n aceeai distan n

care nava oprete cu mijloacele proprii; - s poat ine pe direcie nava remorcat cnd aceasta navig cu 6 nd cu

crma blocat la 35q; - s poat ntoarce nava remorcat la viteza de 6 nd pe acelai cerc de

giraie pe care nava l realizeaz cu mijloace proprii. Din cerinele de mai sus rezult c remorcherul de escort trebuie s poat dezvolta fora de traciune pe direcie oblic att fa de remorc, ct i fa de remorcher. Aceasta face ca remorcherele de tip tractor (azimuth sau VSP) s fie recomandate pentru acest tip de operaii.

Fig. 2.4 Configuraia tipic de calcul pentru escort (cf. BV).

Puterea sistemului de propulsie al remorcherului de escort necesar atingerii acestor performane se poate obine n prima aproximaie cu relaia P [CP] = 0,05 Dwt, unde Dwt este deadweight-ul navei remorcate.

NAVE TEHNICE

19

n Regulile Societilor de Clasificare se indic metode de calcul mai elaborate pentru determinarea acestei puteri n corelaie cu performanele sistemului de guvernare (Ex: BV Pt D, Ch 14, Sec 2).

- Remorcherele de manevr ancore (anchorhandling) sunt nave specifice industriei off-shorei sunt destinate poziionrii i mutrii ancorelor platformelor de foraj sau barjelor de amplasat conducte (pipe layer). Specifice acestor nave sunt: capacitatea de a lucra n mare agitat, fora mare de traciune, sistemele adiionale de manevrabilitate (bowi stern thrustere), sisteme de poziionare dinamic, vinciuri de manevr mari, rol de pupa pentru cablurile (lanurile) ancorelor, punte pupa deschis cu spaiu liber de lucru i depozitare ancore. n plus majoritatea navelor AH sunt prevzute cu spaii de depozitare pentru ncrcturi specifice platformelor de foraj (noroi, ciment, lanuri, evi, combustibil, ap etc.), aceste nave purtnd abrevierea de AHTS (AnchorHandlingTugSupplier). Alte particulariti ale acestor nave sunt: timoneria cu comanda dubl, prova i pupa, vizibilitate bun asupra punii, sisteme anti-ruliu, sisteme de lansare-ridicare pe punte a ancorelor mari (tip A frame). Mai multe detalii se vor prezenta la capitolul dedicat navelor pentru operaiuni offshore.

- Remorcherele multifuncionale mbin caliti nautice i dotri specifice mai multor funcii, astfel nct s poat fi utilizate n diferite situaii. Practic nici un remorcher nu este proiectat a fi dedicat exclusiv unei singure funcii. Cele mai frecvente combinaii sunt: linie-salvator-escort, manevr-depoluare-stins incendiu, AH-linie-salvator-stins incendiu.

2.3 Propulsia remorcherelor

Caracteristica principal a unui remorcher o reprezint fora de traciune i direcia n care aceasta este dezvoltat. Pentru aceasta, sistemul de propulsie reprezint elementul central n proiectarea unei astfel de nave.Cu unele excepii (remorchere salvator i remorchere de escort), viteza de mar liber a navei nu reprezint o cerin specific. Uzual, viteza de mar liber a remorcherelor este de 10-12 noduri.n cazul remorcherelor salvator i al remorcherelor de escort, din necesitatea de a ajunge rapid n zona de intervenie, viteza se impune prin cerina de proiectare, de obicei n zona 15-17 noduri. Sisteme de propulsie Se utilizeaz trei tipuri de sisteme de propulsie:

- linie de axe, - propulsoare azimutale, - VSP (Voith Schneider Propulsion).

NAVE TEHNICE

20

Propulsoarele azimutale sau VSP pot orienta fora de propulsie n orice direcie (omnidirecionale) i nu necesit alte echipamente de guvernare. Remorcherele dotate cu propulsoare omnidirecionale pot avea propulsoarele amplasate la pupa (stern drive) sau la mijloc-prova sub nav. Acest ultim tip de aranjament conduce la aa-numitele remorchere tractor. Se utilizeaz urmtoarele abrevieri pentru tipurile de remorchere, n funcie de configuraia propulsiei:

ST shafttug nava cu linie de axe; ASD azimuth stern drive nav cu propulsoare azimutale amplasate la pupa; VSP nava cu propulsoare Voith Schneider (n cele mai multe cazuri sunt tip tractor tug); ATT azimuth tractor tug nav cu propulsoare azimutale amplasate central.

Alegerea tipului de propulsor elice pe linie de axe, elice pe sistem

azimutal la pupa, elice pe sistem azimutal la centru sau cicloidal este determinat n principal de caracteristicile manevriere avute n vedere. - Propulsia tip linie de axe asigur guvernarea navei prin sistemul clasic cu

crme. Fora de traciune este dezvoltat numai pe axa longitudinal a navei i numai spre nainte, traciunea lateral sau la mers napoi fiind

Fig. 2.5 Remorcher cu linie de axe

Fig. 2.6 Remorcher tip ASD

Fig. 2.7 Remorcher tractor Voith-Schneider

Fig. 2.8 Remorcher tractor azimutal

NAVE TEHNICE

21

slab. Cea mai frecvent utilizare a acestui sistem de propulsie se ntlnete la remorcherele de linie.

- Propulsia tip ASD (azimutal la pupa) asigur o mai bun guvernare dect sistemul cu linie de axe i dezvoltarea forei de traciune maxime n orice direcie. Totui, amplasamentul la pupa al propulsiei face ca guvernarea s se realizeze prin rotaia navei, ceea ce conduce la limitarea forei de traciune n direcie transversal. Acest tip de propulsie permite traciunea maxim att spre nainte ct i spre napoi, ceea ce permite utilizarea navei la remorcarea cu pupa sau cu prova. Cea mai frecvent utilizare a acestui sistem de propulsie se ntlnete la remorcherele de manevr n port i rad.

- Propulsia tip tractor, prin amplasarea propulsoarelor la mijlocul navei, permite dezvoltarea forei de propulsie maxime n orice direcie fr a mai fi necesar ntoarcerea remorcherului, conferind astfel o mare flexibilitate n operare. Principala limitare a utilizrii sistemului de tip tractor o constituie pescajul mare (5-8 m) dat de amplasarea propulsoarelor sub nav, ceea ce permite utilizarea numai n zone cu ap de adncime mare. Cea mai frecvent utilizare a acestui sistem de propulsie se ntlnete la remorcherele de manevr (acolo unde adncimea n port permite) i la remorcherele de escort.

Elicea

Exceptnd propulsoarele cicloidale (VSP), toate celelalte variante utilizeaz elicea ca element de propulsie. Proiectarea sistemului de propulsie la un remorcher se face cu metodele obinuite de proiectare a elicei, cu cteva particulariti. - Punctul de proiectare: exceptnd unele situaii speciale, punctul de

proiectare al elicei se alege la viteza 0. Aceasta asigur dezvoltarea unei fore de traciune maxime cu nava staionar, folosind toat puterea motoarelor, dar fr a le suprasolicita, chiar n cazul unei viteze de avans negative. Proiectarea la punct fix face ca n mar liber elicea s nu poat absorbi toat puterea motoarelor. De regul, proiectarea se face avnd ca date iniiale traciunea la punct fix (din caietul de sarcini) i diametrul elicei din considerente geometrice de amplasare a elicei. Se impun viteza de avans n discul elicei va=0 i coeficientul de siaj w=0. Coeficientul de suciune se calculeaz n funcie de formele navei i amplasarea elicelor sau se poate adopta preliminar t=0,15-0,20 la remorchere cu linie de axe, t=0,10-0,15 la ASD i t=0,01-0,05 la remorchere tractor.

- Elice ncrcat: prin noiunea de elice ncrcat se nelege elicea la care raportul T/A0 (Traciune/Aria discului elicei) este mare. Ca ordin de mrime, se consider c o elice este ncrcat dac are acest raport peste 40-50 kN/m2. Deoarece diametrul elicei este limitat din considerente de

NAVE TEHNICE

22

pescaj iar puterea instalat este mare, n mod frecvent la remorchere se ajunge la valori ale raportului T/A0 de 6090 kN/m2. n consecin, se va acorda atenie sporit verificrii la cavitaie a elicei.

- Elice n duz: amplasarea elicei n duz asigur, fa de elicea liber, o traciune sporit la viteze mici i un comportament mai bun al elicelor ncrcate. Acest lucru face comun utilizarea elicei n duz la remorchere.

- Elice cu pas fix: pentru a evita complicaiile constructive i innd cont c doar cu unele excepii viteza de mar liber nu reprezint o cerin specific remorcherelor, n majoritatea cazurilor se utilizeaz elice cu pas fix (FPP). Totui la unele tipuri de remorchere salvare, escort se impun i cerine de vitez n mar liber. La remorcherele de linie exist chiar trei regimuri uzuale: mar liber, remorcaj de linie, traciune la punct fix. innd cont c elicea este proiectat din condiia de traciune la punct fix (Bollardpull), o elice cu pas fix nu va absorbi toat puterea motorului n situaia de mar liber a navei, pn la 50% din puterea instalat neputnd fi utilizat. La remorchere cu funcionare n mai multe regimuri de vitez, din necesitatea de a utiliza maximum de putere n orice regim, se utilizeaz elicele cu pas reglabil (CPP) att la sistemul cu linie de axe, ct i la azimutale.

Pentru o evaluare rapid a relaiei putere-traciune la punct fix, se poate utiliza cu caracter preliminar traciunea specific T/P (traciune/putere). La remorchere, n condiiile specifice de mai sus, acest raport are valoarea 160-220 N/kW. Motoarele principale

Motoarele principale (MP) pentru remorchere se aleg innd cont de particularitile funcionale i de amenajare. Astfel: - Funcionarea n regim de sarcin variabil impune aproape exclusiv motoare

Diesel pe MDO (Marine Diesel Oil = motorin), combustibilul greu (HFO) fiind rar utilizat, doar la remorchere de linie care funcioneaz mult timp n regim stabilizat.

- Din considerente de amenajare i spaiu n CM, se prefer utilizarea motoarelor rapide sau semirapide care, dei au un consum specific mai mare, sunt mai compacte.

- innd cont de regimul de funcionare timp ndelungat la putere maxim i frecvent suprasarcin , motoarele se aleg cu setare de rating ridicat (heavyduty, 1 sau A n funcie de productor), ceea ce nseamn 100% din timp la putere maxim, n cel mai ru caz 80% din timp la putere maxim.

- n mod frecvent arhitectura sistemului de propulsie presupune cuplarea la motoarele principale i a altor consumatori (pompa de incendiu, generator pe ax, pompa hidraulic de guvernare etc.) ceea ce necesit ca pe MP sau pe

NAVE TEHNICE

23

reductor s se prevad PTO (Power Take Off), adic prize de putere auxiliare.

- n unele cazuri se pot monta un numr diferit de motoare dect propulsoare (Fig.2.13), frecvent n cazul transmisiilor electrice sau hidraulice, caz n care se utilizeaz un sistem de power management, respectiv pornirea-oprirea automat a unora din motoare n funcie de necesarul de putere din acel moment.

Alegerea puterii motoarelor principale (MP) se face parcurgnd etapele:

- se specific datele de intrare: traciunea la punct fix (din tema de proiectare) i diametrul elicei (din condiii geometrice de amplasare);

- se stabilete o configuraie a transmisiei i se evalueaz lanul de pierderi pe transmisie i consumurile suplimentare. n lipsa unor date concrete, se pot considera urmtoarele pierderi: - transmisii mecanice: 1% pentru fiecare lagr al transmisiei, 2% pentru

fiecare treapt de reducie (n reductor), 1% pentru cuplaj elastic; - transmisii electrice: 3% generator, 2,5% tablouri i convertizoare, 3-4%

motorul electric; - transmisii hidraulice: 7% pompa, 6-10% conducte, valvule,

regulatoare,7% motorul hidraulic. Pentru consumurile suplimentare de putere se vor avea n vedere generatorul pe ax, pompele (incendiu, guvernare etc.) i orice ali consumatori antrenai de MP (cu pierderile aferente cuplrii la MP);

- se determin caracteristicile elicei din diagrama Kt-J la J=0. Deoarece problema este nedeterminat (nu se poate determina turaia optim deoarece, formal randamentul este 0), se va face o analiza pe diferite turaii adoptate, la fiecare turaie calculndu-se: - raportul de pas al elicei: s fie de regul ntre 0,7 i 1,1; - coeficientul Kqi puterea cu acesta necesar la elice PD - se stabilete puterea la flan (MCR), utiliznd PD, pierderile pe

transmisie i consumurile suplimentare; - se aleg din catalog un motor i un reductor; - se reevalueaz pasul elicei din diagrama Kq-J la J=0 pe puterea i

turaia efective i se calculeaz traciunea real la punct fix; - se alege turaia pentru care rezult cea mai bun configuraie a sistemului

de propulsie din punct de vedere al traciunii, motorului, reductorului, transmisiei i elicei. Nu se vor ignora nici elementele de cost, disponibilitate, fiabilitate etc.

NAVE TEHNICE

24

Aranjamentul propulsiei Proiectarea remorcherelor se face avnd ca element central propulsia.

Componentele sistemului de propulsie sunt: motorul, cuplajul, reductorul, transmisia, propulsorul.

Ca cerine generale de amplasare, att pentru remorcherele cu linie de axe ct i pentru cele cu propulsoare azimutale sunt valabile cteva cerine generale privind amplasarea sistemului de propulsie: - poziionarea i dimensionarea propulsorului n corelaie cu formele pupa,

pescajul minim i maxim astfel nct: - diametrul elicei s fie ct mai mare fr a depi cel mai de jos punct al

navei i elicea s fie imersat la pescajul minim. Se recomand ca vrful propulsorului s fie la minim (0,2-0,4) D sub linia de pescaj minim. n cazul n care propulsorul coboar sub linia de baz, pe nav se va amplasa un derivor extins, astfel nct acesta s protejeze elicea;

- formele n zona propulsorului s asigure o curgere bun a apei i s evite absorbia de aer la mar nainte i s minimizeze aceast absorbie la mar napoi;

- poziionarea duzei relativ la corp s faciliteze curgerea apei, s minimizeze pierderea de eficien a duzei (prin zone obturate prin contactul cu corpul) i s evite crearea de contra-curgere pe exteriorul duzei;

- elicele s fie ct mai deprtate de PD, fr a exista riscul lovirii laterale de cheu n timpul oscilaiilor i lund n considerare posibilitatea amplasrii motoarelor n interiorul navei;

- poziionarea motoarelor n interiorul navei: - formele navei i spaiul disponibil n CM; - elementele structurale ale navei (osatur, postameni); - spaiul de mentenan necesar sub motoare, n lateral i deasupra lor; - spaiul necesar altor echipamente conectate la motoare (reductor,

generator pe ax, pompa de incendiu, evacuare gaze etc.); - cerinele de amenajare a navei:

- remorcherele au n general compartimentul maini la centru, deci cel mai mare spaiu este acordat motoarelor. Trebuie inut cont ns i de necesitatea altor spaii n zon (tancuri, spaii tehnice etc.)

- asieta: motoarele au un aport semnificativ n deplasamentul navei i poziionarea lor incorect poate afecta negativ asieta navei.

- cerinele de stabilitate de avarie: la remorchere compartimentul maini este de mari dimensiuni i avarierea acestuia poate compromite nescufundabilitatea navei. Se va cuta un compromis ntre dimensiunea CM i amplasarea acestuia astfel nct s se respecte cerinele stabilitii de avarie (la tipurile de remorchere la care acestea sunt aplicabile).

NAVE TEHNICE

25

Remorchere cu linie de axe (Fig. 2.9) La aceste nave aranjamentul elementelor sistemului de propulsie se face n

linie. Suplimentar se vor avea n vedere: - spaiul pentru crme s fie suficient, - lagrele liniei de axe vor fi poziionate astfel nct distana ntre ele s

respecte cerinele din Reguli, - alinierea cu propulsorul: n unele situaii se practic linii de axe

nclinate n plan vertical (la navele mici) i n plan orizontal. nclinarea liniei de axe nu va depi 3-4 grade.

Fig. 2.9 Aranjamentul sistemului de propulsie la un remorcher de linie.

n ceea ce privete distana ntre propulsoare i distana propulsorului fa de bordaj, se aplic aceleai principii ca la remorcherele azimutale. Remorchere azimutale(Fig. 2.10)

Amplasarea propulsoarelor azimutale se face la pupa pentru remorcherele tip ASDi la centru pentru remorcherele tractor. Pentru a mri performanele, i n special cele de manevrabilitate, propulsoarele trebuie amplasate ct mai deprtate unul de altul. Distana minim recomandat ntre poziiile extreme ale propulsoarelor (a se ine cont c acestea sunt rotative 360) este de 500mm. Pe de alt parte, amplasarea propulsoarelor trebuie s asigure o distan de siguran minim ntre propulsoare i bordajul navei (recomandat 500 mm) pentru a evita lovirea propulsoarelor de cheu sau de nava asistat, datorit nclinrii remorcherului. Nu este obligatoriu ca unitile de propulsie s fie amplasate vertical, ele pot fi dublu nclinate longitudinal i transversal cu unghiuri de pn la 3-5. Aceast nclinare reduce unghiul axului cardanic, permite amplasarea apropiat a motoarelor fr a influena

NAVE TEHNICE

26

distana ntre propulsoare i aduce unele beneficii hidrodinamice n cazul remorcherelor de manevr.

Fig. 2.10 Aranjamentul sistemului de propulsie la un remorcher ASD

cutransmisie cu ax cardanic.

Fig. 2.11 Amplasarea nclinat a propulsoarelor azimutale.

Transmisia puterii de la motoare la propulsoarele azimutale se poate realiza n mai multe moduri:

- mecanic, - electric, - hidraulic.

NAVE TEHNICE

27

n cazul transmisiilor electrice sau hidraulice, amplasarea propulsoarelor este independent de amplasarea motoarelor, oferind flexibilitate aranjamentului propulsiei. Totui, aceast soluie este aplicat numai n cazuri speciale datorit costului mai ridicat i a pierderilor mai mari pe lanul de transmisie, comparativ cu transmisia mecanic.

n cazul transmisiei mecanice, legtura ntre motor i propulsor se face cu arbore de transmisie. n funcie de aplicaie, exist mai multe tipuri de cuplare:

- direct cuplajul motor-propulsor se face direct prin intermediul unui cuplaj elastic; axul motorului este aliniat cu axul propulsorului i, ca atare, este necesar s existe spaiu suficient pentru motor n vecintatea propulsorului;

- cu un singur arbore cardanic, n cazul cnd motorul este amplasat relativ n vecintatea propulsorului i aproximativ la acelai nivel;

- cu ax cardanic multiplu, atunci cnd motorul este ndeprtat de propulsor i amplasat mult mai jos (v. Fig. 2.10).

n cazul utilizrii transmisiei cu ax cardanic simplu sau multiplu, trebuie

avute n vedere urmtoarele: - unghiul ntre axe trebuie s fie minim 1 i maxim 6-6,5 la fiecare

articulaie, - axele trebuie prevzute cu lagre care s susin greutatea proprie, - trebuie s existe minimum un cuplaj elastic pe lanul de transmisie.

Pentru reducerea unghiului de nclinare a transmisiei cardanice, pe lng nclinarea propulsorului se poate nclina longitudinal i motorul principal. Trebuie inut cont c nclinarea longitudinal total a motorului (static + din asieta navei) este limitat de productor (se va consulta catalogul motorului). Remorchere tractor azimutale(Fig. 2.12)

Amplasarea propulsoarelor azimutale se face la centru prova sub chila navei.Principiile de amplasare sunt asemntoare cu cele de la remorcherele tip ASD cu urmtoarele observaii:

- amplasarea la centru-prova sub chila navei a propulsoarelor asigur o diferen de nivel mic ntre motoare i propulsoare, ceea ce face mai simpl transmisia cardanic,

- unghiurile de amplasare ale propulsoarelor sunt date de forma fundului, - existena unui derivor extins la pupa i a proteciilor la prova pentru

protejarea propulsoarelor.

NAVE TEHNICE

28

Fig. 2.12 Aranjamentul sistemului de propulsie la un tractor azimutal. Remorchere tractor Voith Schneider(Fig. 2.13)

Amplasarea propulsoarelor azimutale se face la centru prova, sub chila navei. Amplasarea propulsoarelor i formele navei (v. Cap. 2.4) trebuie s respecte cerinele stricte ale productorului propulsoarelor.n Fig. 2.13 se vor remarca:

- amplasarea propulsoarelor la centru-prova sub chila navei, tipic la navele tip tractor;

- unghiurile de amplasare ale propulsoarelor sunt date de forma fundului; - existena unui derivor extins la pupa i a proteciilor la prova, pentru

protejarea propulsoarelor; - transmisia cu cuplaj hidraulic; - utilizarea unor faciliti oferite de sistemul VSP:

dou motoare pe fiecare propulsor; nu este obligatorie, dar flexibilizeaz exploatarea,

amplasarea pompelor de incendiu pe PTO la motor, amplasarea generatoarelor pe ax pe PTO la reductor.

NAVE TEHNICE

29

Fig. 2.13 Aranjamentul sistemului de propulsie la un tractor VSP. Proba de traciune (BollardPull)

Fora de traciune reprezint fora static dezvoltat de un remorcher n linia de remorcare la viteza nul. Fora de traciune este cerina contractual la remorchere i nendeplinirea acesteia atrage penaliti. Pentru certificarea forei de traciune se realizeaz proba de traciune. Aceast prob se efectueaz dup finalizarea construciei, iar modul ei de desfurare este reglementat de Reguli. Proba se desfoar prin legarea remorcherului la cheu sau la geamandur, aducerea motoarelor n regim nominal i msurarea forei din linia de remorcare. Exist mai multe definiii ale forei de traciune:

- traciunea static medie n care se msoar fora medie dezvoltat pe o perioad lung de timp (de regul 5-10 min), prin medierea tuturor valorilor nregistrate n acest interval n regim nominal al motoarelor (100% MCR). Acest tip de prob se consider ca fiind modalitatea standard de msurare;

NAVE TEHNICE

30

- traciunea static maxim, n care se msoar fora maxim dezvoltat pe o perioad scurt de timp (de regul 30 sec.), prin medierea valorilor maxime nregistrate n acest interval;

- traciunea maxim reprezint cea mai mare valoare singular nregistrat n timpul probei; este informativ, nu se consider ca fiind traciunea nominal a remorcherului;

- traciunea static medie brazilian, n care se msoar fora medie dezvoltat pe o perioad foarte lung de timp (o or). Datorit inevitabilelor schimbri de curgere a apei pe timpul probei, traciunea scade n timp i traciunea medie pe o or este mai mic dect testul standard de 5-10 min;

- traciunea comercial reprezint traciunea dezvoltat cu motoarele n suprasarcin (110% sau mai mult) n scopul de a obine o valoare de reclam a remorcherului. Nu este recunoscut ca prob oficial, dar multe nave sunt declarate n prospect cu aceast valoare.

Rezultatele probei de traciune sunt influenate de o serie de factori: poziia

navei n raport cu cheul, adncimea apei, lungimea parmei de remorcare, direcia i viteza vntului i a curentului etc. Pentru a uniformiza condiiile de prob, se impun reglementri asupra acestora. Cerinele privind condiiile de desfurare a probei nu sunt reglementate uniform i difer uor la diferite Societi de Clasificare. Cu titlu de exemplu (se vor aplica cerinele Societii de Clasificare care acord clasa navei), cerinele tipice pentru desfurarea probei sunt:

- poziia fa de cheu se va evita amplasarea navei perpendicular pe cheu sau n nie ale cheului;

- lungimea parmei de legare LT> 155 x (P/1000)1/3 m; - adncimea minim a apei H > 13.5 x (P/1000)1/4 m; - starea de ncrcare a navei la plutirea de plin ncrcare, pe asieta

dreapt, fr canarisire; - viteza vntului < 5 m/s; - viteza curentului < 1 nod; - acurateea dinamometrului

NAVE TEHNICE

31

2.4 Formele remorcherelor

Principii generale de dimensionare Dimensionarea remorcherelor se face innd cont de tipul acestora, precum

i de reglementrile portuare, dimensiunile navelor asistate, spaiul de manevr, condiiile locale de mediu (vnt, curent, mareeetc.). Valori adimensionale tipice:

L/B = 2,7 - 3,5 la remorchere de manevr, 3,5 - 5 la remorchere de linie i de escort;

B/T = 2,3 - 3,0; CB = 0,48 - 0,52.

Lungimea variaz ntre 20 i 33 m pentru remorcherele portuare i poate ajunge pn la 60 m n cazul remorcherelor salvator i de escort.

Pescajul: remorcherele se proiecteaz avnd ca dat de intrare puterea sau fora de traciune. Din putere (fora de traciune), n urma calculului propulsiei rezult diametrul elicei. Pescajul se adopt cam n domeniul 1,51,75 din diametrul elicei.Se va face distincia ntre pescajul corpului i pescajul maxim. Acestea pot diferi n cazul n care derivorul i/sau propulsoarele coboar sub linia de baz cazul remorcherelor tractor i uneori al remorcherelor azimutale.

nlimea de construcie se determin din condiia de spaiu necesar pentru componentele majore (motoare cu instalaiile anexe i propulsoare) i este limitat inferior de cerina de bord liber minim. Utiliznd pescajul i rapoartele ntre dimensiuni tipice, rezult lungimea i limea. Pentru aceste dimensiuni se verific:

- respectarea ecuaiei deplasamentului ' = M, unde:

' ULBTCB M = suma maselor = '0+Dwt unde:

- deplasamentul navei goale '0 se poate considera n prima aproximaie dat de valoarea preliminar a greutii specifice 0,2-0,25 t/m3 (relativ la produsul LBD). Aceast greutate specific este mai mare la remorcherele cu ntrituri pentru ghea sau cu dotri suplimentare; - pentru Dwt se calculeaz rezervele (puterea i autonomia sunt cunoscute) i eventuala ncrctur util specificat prin tema de proiectare;

- bordul liber; - limea din condiia de spaiu pentru motoare i din condiii de

stabilitate.

NAVE TEHNICE

32

Asieta: n general, remorcherele se proiecteaz pentru navigaia pe asieta dreapt. Totui, pentru a preveni ventilaia elicelor n condiii de mar napoi i pentru a facilita navigaia prin ghea, asieta trebuie s poat fi modificat. Aceasta presupune existena unui sistem de balastare. Se va ine cont de necesitatea modificrii asietei la proiectarea formelor (pentru a reduce riscul inundrii punii) i de prezena balastului la determinarea deplasamentului navei (se va analiza cazul de ncrcare nav cu toat ncrctura i cu balast). Particulariti privind formele

Cu unele excepii, formele remorcherelor nu sunt adaptate pentru vitez. Elementele determinante la proiectarea formelor sunt:

- optimizarea zonei de amplasare a propulsoarelor din punct de vedere al spaiului necesar i al asigurrii unei curgeri corecte n zona propulsoarelor,

- comportarea bun a navei n mare agitat, - considerarea posibilitii de mar cu spatele la toat viteza, - considerarea condiiilor specifice de utilizare, respectiv riscul de lovire

cu navele asistate, cu cheul, precum i riscul de euare, - simplitatea tehnologic de construcie.

Zona propulsoarelor a) Remorchere ASDi ST Acest tip de nave au pupa tip Pram la care intrarea apei n discul elicei se face n principal n sens longitudinal de sub nav i nu din lateral. Din acest motiv unghiul format de longitudinale cu planul de baz trebuie meninut ct mai mic posibil. O regul de urmat este ca acest unghi D (v. Fig. 2.14) s nu depeasc valoarea de 13 + (1 pentru fiecare metru pescaj corp nav). Totui, n nici un caz unghiul D nu va fi mai mare de 18. Unghiurile mai mari vor cauza ruperea liniei de curent, turbulene, separarea direciilor de curgere i absorbia de ap din lateral. Aceste fenomene vor conduce la scderea drastic a performanelor de propulsie i ventilarea elicelor. Nu este util i nici recomandat forma de tip S a longitudinalelor, prin aducerea lor spre orizontal n zona propulsoarelor. n sens transversal, nu este necesar ca fundul s fie plat n zona propulsoarelor. Dimpotriv, este recomandat ca fundul s aib o uoar form V, descresctoare de la cuplu maestru i meninut pn la oglind. Chiar i un unghi de 5-10 este benefic pentru curgere, slammingi stabilitate. n exemplul tipic din figura 2.14 se vor observa:

- nclinarea longitudinal a fundului de 13; - nclinarea de 52 a oglinzii; - forma prova plin, cu teuga foarte puin supranlat;

NAVE TEHNICE

33

- gurna cu dubl demarcare i racordat; - centura delimitat de frntur; - derivorul cobort sub LB pentru protecia propulsoarelor i extins pn

la prova.

Fig. 2.14 Plan de forme tipic pentru remorcher ASD (Damen). b) Remorchere tractor n cazul remorcherelor tip tractor propulsoarele sunt amplasate n zona centru-prova. n aceast zon fundul va fi tip V cu nclinare transversal de 2-4 fa de orizontal, constant pe toat zona propulsoarelor. n plus, pe zona propulsoarelor, longitudinalele vor fi drepte i nclinate spre pupa cu 2-3 pentru a facilita admisia apei n zona propulsoarelor (Fig.2.15). Amplasarea propulsoarelor (azimutale sau VSP) se face dublu nclinat, perpendicular pe suprafaa navei n zona respectiv. n exemplul tipic din figura 2.15 se vor observa:

- nclinarea fundului, longitudinal de 2i transversal de 3 n zona propulsoarelor,

- pupa ascuit pentru favorizarea curgerii la mar napoi, - prova fr teug.

NAVE TEHNICE

34

Fig. 2.15 Plan de forme tipic pentru remorcher VSP (SKD).

Gurna Din punct de vedere hidrodinamic, forma optim a gurnei este tip rotunjit cu raza cresctoare spre pupa. Totui, din considerente de simplificare tehnologic a construciei se utilizeaz i gurna unghiular. Este recomandat n acest caz utilizarea gurnei cu dou frnturi n sens transversal, soluia cu o singur frntur fiind ineficient hidrodinamic. n cazul utilizrii gurnei cu frnturi trebuie acordat atenie liniei gurnei care s fie amplasat n lungul liniei de curent. n caz contrar se va produce separarea curgerii cu efecte negative asupra condiiilor de funcionare a elicelor. Frnturile gurnei trebuie extinse pn la oglind. Prova Prova remorcherelor este cu forma coastelor tip V rotunjit i fr bulb. Deoarece viteza nu este o cerin determinant de proiectare, unghiul de intrare al liniilor de ap este mare, pn la 30-40. Frnturile de gurn (dac exist) sau racordarea gurnei se pierd progresiv pn la etrav.

NAVE TEHNICE

35

Puntea n zona prova are curbura transversal pronunat (1/40-1/50 din B) pentru a facilita scurgerea apei, iar selatura longitudinal este ridicat spre etrav din considerente de comportare bun pe valuri i la tangaj. nlarea teugii este funcie de destinaia remorcherului,i anume:

- la remorcherele cu linie de axe (ST) i la remorcherele destinate navigaiei n zone nelimitate, teuga este supra-nalat cu unul sau chiar doua nivele pentru a face fa navigaiei n valuri mari,

- la remorcherele tip ASD sau tractor, nlarea provei este redus la minim i este obinut numai din selatur sau cel mult dintr-o treapt a punii (semi-teug), att ct s compenseze imersarea provei la tangaj. Aceasta deoarece la aceste nave direcia normal de remorcare la manevr este peste prova, cu ajutorul vinciului de remorcare instalat pe puntea prova. Amplasarea la nlime mare a acestui vinci mrete mult momentul de nclinare dat de parma de remorc i poate pune n pericol stabilitatea remorcherului. n acelai timp, trebuie avut n vedere nlimea minim a etravei impus de cerinele Load Line Convention.

Extremitatea prova la nivelul punii este rotunjit cu raza mare pentru a nu crea puncte de concentrare la operarea prin mpingere. Pupa Colurile pupa sunt racordate cu raz mare pentru a permite rostogolirea pupei pe nava asistat i pentru a asigura continuitatea fr coluri a brului de protecie. Puntea n zona pupa are curbura transversal pronunat (1/40-1/50 din B) pentru a facilita scurgerea apei, iar selatura longitudinal limitat la minim, uneori dreapt, pentru a nu stnjeni instalaia de remorcaj. n afar de cele de mai sus, formele pupa sunt difereniate n funcie de tipul remorcherului. La remorcherele tractor,i uneori la cele ST, formele pupa nu sunt restricionate de prezena propulsiei. Pupa poate fi astfel ngustat, cu efecte hidrodinamice benefice. Mai mult, la remorcherele tractor, la care navigaia cu spatele este uzual, formele pupa sunt destul de asemntoare cu cele prova. La remorcherele ASD prezena propulsoarelor impune o pup lat cu oglind. Imersarea oglinzii trebuie s fie ct mai mic pentru a reduce efectul de suciune al oglinzii. Este recomandat ca partea imers a oglinzii s fie tiat n sens longitudinal la 45 pentru a mbunti comportarea la mar napoi. Propulsoarele nu trebuie montate n imediata proximitate a oglinzii pentru a diminua ventilarea elicelor la mar napoi sau la frnare. Este recomandat ca distana de la propulsor la extremitatea plutirii s fie aproximativ egal cu pescajul.

NAVE TEHNICE

36

Derivorul Derivorul este un element important al arhitecturii unui remorcher. Rolul acestuia este de a proteja propulsoarele, de a mbunti stabilitatea de drum i de a fi utilizat ca sprijin la andocare. La remorcherele ST i ASD derivorul nu trebuie prelungit excesiv spre pupa, el trebuie s se menin n afara zonei de aciune a propulsoarelor recomandat ca extremitatea pupa a derivorului s se afle la circa un diametru de elice n prova propulsoarelor. n caz contrar, jetul de la elice este redirecionat de derivor i altereaz semnificativ manevrabilitatea. Din motive de protecie la euare i andocare, este recomandat ca derivorul s coboare 200-300 mm sub nivelul inferior al propulsoarelor. n cazul n care derivorul se prelungete mult sub linia de baz, acesta poate fi prelungit n lungul chilei pn la etrav. La remorcherele tractor, derivorul este extrem de pronunat, profilat hidrodinamic i coboar suficient sub linia de baz pentru a acoperi gabaritul propulsoarelor. Derivorul mpreun cu proteciile propulsoarelor reprezint punctele de sprijin la andocare. Alte cerine privind forma Forma i construcia remorcherului trebuie s in cont de faptul c puterea instalat este mare i condiiile de operare sunt dificile. Toate elementele corp, apendici, suprastructuri, elemente de prindere a sistemului de propulsie, catarge etc. trebuie s fie proiectate n aa fel nct s fac fa forelor mari, manevrelor violente, pericolului de coliziune i euare, nivelului ridicat de vibraii etc. Centura n jurul navei se prevede o centur vertical. Delimitarea ntre bordaje i centur se face cu frntur. Limea centurii trebuie s fie suficient pentru amplasarea brului de protecie i crete progresiv spre prova (i eventual spre pupa) unde brul de protecie este mai lat. La unele remorchere brul de protecie de la extremiti este de tip tubular, dublu sau triplu. Acest fapt trebuie avut n vedere la stabilirea limii centurii. Parapetul Parapetul are rol de protecie a echipajului, reducerea riscului de inundare a punii i sprijin pentru elemente de protecie (cauciucuri i bru suplimentar). n general, la remorchere nu se prevd balustrade la nivelul punii principale. n parapet se monteaz nrile de bordaj i uneori babale pentru legare i manevr. Conform regulilor, parapetul trebuie s aib minim 1 m nlime, care poate crete spre prova pentru a mri efectul de sparge-val. Parapetul se monteaz retras fa de linia punii cu 100-150 mm i este nclinat spre interior cu circa 10 (mai mult la extremitile navei) pentru a preveni

NAVE TEHNICE

37

coliziunea cu cheul sau navele asistate n timpul manevrelor i remorcherul n oscilaii. Parapetul trebuie s fie o construcie solid pentru a susine brul suplimentar, babalele ncastrate n parapet i sarcina vertical din linia de remorcare care se sprijin pe parapet. Timoneria Construcia timoneriei i amplasarea trebuie s in cont de urmtoarele cerine (Fig. 2.16): s asigure o bun vizibilitate orizontal 360, iar sectoarele oarbe

individuale i totale s fie conform Regulilor, s asigure o bun vizibilitate vertical de circa 45 n sus, iar n jos

suficient pentru observarea vinciurilor prova i pupa i a bordajelor, s fie suficient de retras (inclusiv courile de fum) astfel nct s previn

coliziunea cu navele asistate, considernd c remorcherul are micare de ruliu. n general, este de dorit o retragere a oricrei construcii (parapet, suprastructur, timonerie) n interiorul navei corespunztor unei nclinaii de 15q fa de vertical.

Fig. 2.16 Exemplificarea cerinelor privind construcia timoneriei.

2.5 Instalaia de remorcaj

Remorcajul se poate efectua, n principal, n trei moduri: - remorcaj peste pupa, cu sistemul de remorcare pupa; - remorcaj peste prova (nu la remorcherele ST), cu sistemul de remorcare

prova; - remorcaj la ureche, cu legarea la babale.

Instalaia de remorcare prevzut pe o nav care n simbolul de clas conine notaia TUG reprezint ansamblul de echipamente i dotri care ofer acestei nave posibilitatea efecturii urmtoarelor operaii:

NAVE TEHNICE

38

- remorcarea n linie; n acest caz echipamentele de remorcare se amplaseaz n jumtatea din pupa a navei;

- operaii de remorcare de escort care se efectueaz cu echipamentele de remorcare care se amplaseaz n zona prova a navei.

O serie de remorchere normale sunt dotate la prova cu echipament de remorcare (foretowingbollard) amplasat perpendicular pe PD, care dau posibilitatea acestei nave de a asista o nav sau o instalaie plutitoare n cursul unor remorcaje sau manevre. Un astfel de remorcher nu este clasificat ca Escort tug, deoarece el trebuie s ndeplineasc i nite condiii specifice. Componena instalaiei de remorcaj Componena efectiv a unei instalaii de remorcare este stabilit prin Specificaia Tehnic a Navei ca tem de proiectare, care conine cerinele armatorului navei, stabilite n funcie de operaiile pe care nava trebuie s le execute. Instalaia poate conine (Fig. 2.17): - parme de remorc, - vinciuri de remorc, - crlige de remorc, - babale de remorc (towingbollard sau towingbitt), - ghidaje / limitatori pentru parma de remorc: gobeye, towingpins, - rulou de ghidare pupa (stern roller), specific navelor Supply/Tug, - curbe de remorc (towbars) ca elemente de protecie pe nav fa de

parma de remorc.

0 5 10 15 20 23

0 5 10 15 20

SWL 65T

7

C.L.0 1 2 3 4 5 6 7 108 9 11 12 13 14 15 16

CAPSTAN 3T

211718

2019 22 23

RB 100

TOWING BOLLARD

GOBEYE

TOWING BOLLARD

Fig. 2.17 Elementele instalaiei de remorcare.

NAVE TEHNICE

39

Parme de remorc Parma de remorc reprezint un element de legtur elastic i rezistent ntre remorcher i nava remorcat. Parmele de remorc se realizeaz din cabluri din oel sau parme sintetice, iar cerinele privind caracteristicile materialelor din care se execut acestea sunt reglementate prin Regulile Societilor de Clasificare i pot diferi de la o Societate de Clasificare la alta. Lungimea parmelor de remorc i numrul acestora rezult din Specificaia Tehnic a Navei, nefiind reglementat de ctre Societile de Clasificare. Pentru cazul n care proiectantul trebuie s stabileasc aceste elemente se pot utiliza recomandrile din documentulGuidelines for theApprovability of TowingVessels editat de catreNoble Denton International Ltd, din care se redau mai jos urmtoarele:

TIPUL NAVEI NR. PARME DE

REMORC LUNGIMEA MINIM A PARMEI

DE REMORC (m/buc)

Ocean / SalvageTug 3 buc.

(1 buc. de rezerv) 800

UnrestrictedTowages 2 buc. (1buc. de rezerv) 650

RestrictedTowages 1 buc. 650

Se mai obinuiete ca la stabilirea lungimii remorcii s se ia n considerare caracteristica de dotare a navei remorcate. Astfel, lungimea parmei L = 100 + 0,035 Na, unde caracteristica de dotare Na = 2/3 + 2 B h + 0,1 Av. La stabilirea forei minime de rupere a parmei de remorc, n funcie de care se poate alege diametrul parmei de remorc, fie ea din oel sau din fibre sintetice, se pleac de la valoarea BollardPull (BP) indicat n Specificaia navei, la care se aplic un coeficient de siguran supraunitar, i a crui valoare este diferit de la o Societate de Clasificare la alta, cu o singur excepie,i anume: valoarea forei minime de rupere a parmei de remorc nu va fi niciodat sub 2xBP. Pentru exemplificare se redau mai jos relaiile utilizate de regulile GL la determinarea forei minime de rupere a parmei de remorc:

Fmin = K x BP, unde: K = 2,5 pentru BP 200 kN i: K = 2 pentru BP 1000 kN

Vinciuri de remorc De regul, pentru a mbunti caracteristicile de manevrabilitate i pentru a reduce modificarea de asiet indus de fora de traciune, vinciul de remorc se

NAVE TEHNICE

40

amplaseaz la nav n PD, iar pe lungimea navei la o distan cuprins ntre 5% i 10% din lungimea navei spre pupa fa de mijlocul navei. Regulile Societilor de Clasificare prevd o serie de cerine privind vinciurile de remorc, ca de exemplu: - toba vinciului va fi decuplabil fa de axul de antrenare i va fi prevzut

cu frn cu band, acionat pneumatic sau hidraulic i neaprat manual-local, de pe vinci;

- capacitatea de inere a frnei tobei (brake holding load) considerat pe primul strat de nfurare (primul de pe tob) este de 0.8 x Fmin;

- comanda (controlul) vinciului se va realiza din timonerie i local; - se va asigura posibilitatea eliberrii frnei tobei pentru orice condiii de

lucru ale vinciului de remorc, inclusiv n cazul defectrii unitii de acionare;

- se recomand prevederea unui sistem de msurare i indicare a forei n parma de remorc, cu citire local i n timonerie;

- se va asigura nfurarea corect a parmei pe tob prin prevederea unui mecanism specific (depanator de cablu);

- se va avea n vedere ca, de regul, ieirea cablului de pe tob spre pupa navei s se fac pe la partea inferioar a acesteia, pentru a nu duna stabilitii navei i pentru a induce fore mai mici n structura navei.

Crlige de remorc Pentru amplasarea crligului de remorc la nav cerinele Regulilor Societilor de Clasificare sunt similare cu cele pentru vinciul de remorc.Pentru alegerea crligului de remorc se pleac de la traciunea nominal la crlig T = BP. Pentru execuia crligului de remorc se vor avea n vedere urmtoarele cerine ale Regulilor Societilor de Clasificare: - rezistena crligului se va asigura pentru o for de calcul la crlig

TC = C x T, n care C este un coeficient de siguran supraunitar, a crui valoare este diferit de la o Societate de Clasificare la alta;

- construcia crligului de remorc i fixarea acestuia la nav vor asigura rotirea acestuia n plan vertical i orizontal;

- crligul de remorc va fi prevzut cu un sistem de declanare rapid (eliberare a parmei), capabil s funcioneze n caz de urgen avnd crligul sub sarcin. Dispozitivul de declanare poate fi acionat mecanic, pneumatic sau hidraulic iar comanda acestuia va fi local i din timonerie. Sistemul de declanare automat trebuie s funcioneze sub sarcin la crlig i la o anumit nclinare transversal periculoas pentru stabilitatea navei.

Babale de remorc (towingbollard sau towingbitt) O baba de remorc este o construcie sudat, rezistent, din corpuri tubulare, avnd forma de portal ncastrat solid n corpul navei, care se amplaseaz

NAVE TEHNICE

41

ntre vinciul de remorc i pupa navei, avnd ca rol meninerea (ghidarea) parmei (parmelor) de la vinciul de remorc n interiorul portalului. Remorcherele care pot asista o alt nav n decursul remorcajului sau manevrelor sunt prevzute cu o baba de remorcare i la prova, pentru care fora de lucru se consider 0,9 x BP.

Ghidaje i limitatori pentru parma de remorc Towingpins sunt elemente cilindrice verticale amplasate la pupa navei simetric fa de PD, de ghidare/limitare a parmei de remorc. Au o construcie rezistent, ncastrat n corpul navei. Pot fi construcii fixe sau telescopice. Au rolul de a mpiedica parma de remorc s devieze n lateral peste parapetul navei. Gobeye este un element de ghidare robust, ncastrat n corpul navei, executat fie din oel rotund, fie turnat, ca o nar de ghidare similar cu cele utilizate la legarea navelor.Acest ghidaj se amplaseaz n PD, rolul su fiind de a ghida prin el parma de remorc fixat la crligul de remorc.

Rola de pupa (Stern roller) Este un element de ghidare specific navelor combinate Supply/tug care pot efectua att operaii de remorcare ct i operaii de manevr ancore i cu lanuri de ancor din dotarea platformelor de foraj marin sau a geamandurilor portuare.Constructiv, ruloul de ghidare pupa const dintr-un cilindru din table sudate, cu diametrul ntre 1-4 m, cu axa orizontal, amplasat la pupa navei, avnd lagrele ncastrate n corpul navei. Are rolul de a proteja pupa navei i de a facilita alunecarea parmei de remorc.

Curbe de remorc Sunt elemente de protecie a personalului de pe navele remorcher, montate transversal pe nav i amplasate ntre crligul de remorc i pupa navei. Parma de remorc se sprijin pe aceste curbe de remorc care sunt mai nalte dect parapetul navei.De asemenea, la extremitile din borduri ale curbelor de remorc se prevd limitatori de parm care limiteaz unghiul n plan orizontal de manevr al parmei de remorc.De regul curbele de remorc sunt executate din evi i sunt consolidate cu contrafori montai longitudinal.

2.6 Stabilitatea remorcherelor

Stabilitatea remorcherelor este o problem care trebuie verificat cu atenie nc din stadiul iniial de proiectare. Investigarea stabilitii nu trebuie fcut numai n condiii statice i n condiii de remorcaj normal, ci i n condiiile specifice de exploatare cnd att remorcherul, ct i nava asistat sunt n micare

NAVE TEHNICE

42

uneori n direcii diferite n situaia de remorcare cu prova sau n situaia de escort. Stabilitatea remorcherelor este reglementat de trei categorii de reguli:

reguli generale de stabilitate aplicabile n funcie de zona de navigaie (nelimitat, costier, portuar);

reguli specifice de stabilitate aplicabile numai remorcherelor; reguli locale specifice portului sau rii unde opereaz nava.

Pentru normele generale de stabilitate se aplic rezoluia IMO A749(18) unde sunt reglementate rezerva de stabilitate dinamic, nlimea metacentric, braul maxim al stabilitii statice, unghiul de maxim al diagramei de stabilitate static i criteriul de vnt. Normele de stabilitate specifice remorcherelor sunt diferite de la clas la clas, dar n principiu se refer la urmtoarele aspecte:

rezerva de stabilitate dinamic n raport cu amplasarea geometric a elementelor de propulsie i remorcaj, precum i funcie de fora de traciune a remorcherului;

stabilitatea sub aciunea smuciturii din parma de remorcare (cnd aceasta se ntinde brusc) sau la ruperea parmei de remorcare;

stabilitatea remorcherului n aciuni specialetunurile de ap n sens transversal, thrusterele n aciune lateral, ridicarea ancorelor pe rol de pupa etc.

O categorie aparte o constituie stabilitatea remorcherelor n regim de escort sub aciunea forelor ce apar n aceast situaie (Fig. 2.4). nlimea metacentric tipic necesar pentru asigurarea cerinelor de stabilitate este de 1,5 m pentru remorcherele obinuite i de circa 3 m pentru remorcherele de escort. Evident, aceste valori sunt cu titlu informativ pentru faza preliminar, verificarea detaliat a cerinelor de stabilitate fiind imperios necesar. Exemplificarea unor cerine specifice de stabilitate pentru remorchere Bureau Veritas n toate cazurile de ncrcare, exceptnd nava goal, remorcherul trebuie s aib suficient stabilitate pentru a suporta traciunea n parma de remorc ce acioneaz n sens transversal. Nava trebuie s ndeplineasc condiia (Fig. 2.18): A 0,011 m.rad unde:

A: Aria dintre curba braului de redresare GZi a braului de nclinare bH de la ClaD [m.rad] C Unghiul de echilibru static D Unghiul limit, cel mai mic dintre 40, unghiul de inundare deschideri, unghiul la care GZ = max.

NAVE TEHNICE

43

Braul de nclinare T = traciunea maxim [kN] = deplasamentul n cazul considerat [t] H = distana vertical de la crlig la jumtatea pescajului [m] c=1 pentru propulsie azimutal c=0,65 pentru propulsie non- azimutal

Fig. 2.18 Criteriul de stabilitate dinamic pentru remorchere.

n cazul n care, n faza preliminar, nu se cunoate traciunea la crlig a navei, aceasta poate fi estimat ca:

T = 0,179 P pentru elice fr duz, T = 0,228 P pentru elice n duz,

unde: P = puterea n kW a motoarelor de propulsie. n cazul n care remorcherul este dotat cu tunuri de ap (i are notaia de clas adiional Fi-Fiship), trebuie s ndeplineasc un criteriu adiional, respectiv sub efectul reaciunii din tunurile de ap n direcie transversal-orizontal i al efectului thrusterelor de manevr, unghiul de nclinare static C trebuie s fie mai mic de 5.Braul momentului de nclinare:

unde:

Ri Fora de reaciune a jetului de la fiecare monitor [kN], hi Distana vertical de la monitor la jumtatea pescajului [m], S Traciunea thrusterelor de manevr (dac exist) [kN],

NAVE TEHNICE

44

e Distana vertical de la LB la axa thrusterului [m], Deplasamentul n situaia considerat [t].

Registrul Naval Romn Conform RNR (i asemntor Registrul Rus), remorcherele trebuie verificate la ndeplinirea cerinelor de stabilitate specifice. Remorcherele trebuie s aib o rezerv de stabilitate dinamic suficient ca s reziste la o for de traciune convenional aplicat n direcie transversal, respectiv unghiul de nclinare dinamic nu va depi limitele: Remorchere de port i rad:

- unghiul dimanic nu va depi unghiul de rsturnare sau unghiul de inundare, care este mai mic, respectiv se va ndeplini criteriul:

unde: ldr braul de stabilitate dinamic [m] la cel mai mic dintre unghiurile de

inundare, sau rsturnare, lsm braul dinamic de nclinare produs de fora convenional n parma de

remorc [m]. Pentru braul lsm se indic relaii de calcul n funcie de dimensiunile navei, poziia crligului de remorc, puterea de propulsie i viteza de remorcaj.

Remorchere pentru mare deschis: - unghiul de nclinare din efectul traciunii n parm combinat cu ruliul

navei nu va depi unghiul de maxim al diagramei de stabilitate sau unghiul de inundare, care este mai mic, respectiv se va ndeplini criteriul:

unde: ldmax braul de stabilitate dinamic [m] la cel mai mic dintre unghiurile de

inundare sau unghiul de maxim al diagramei de stabilitate, lsm braul dinamic de nclinare produs de fora convenional n parma de

remorc [m], K2 efectul ruliului asupra unghiului total de nclinare calculat n funcie de amplitudinea de ruliu, cota centrului de greutate, nlimea metacentric i dimensiunile navei.

Norvegian Maritime Directorate n urma accidentului soldat cu rsturnarea navei Bourbon Dolphin n timpul unei manevre de anchorhandling, autoritile norvegiene au impus cerine suplimentare de stabilitate pentru navele de tip AHT (AnchorHandlingTug).

NAVE TEHNICE

45

Acestea se refer la calculul forei maxime T n parma de remorcare, astfel nct n cele mai defavorabile condiii nclinarea navei s fie mai mic dect oricare din unghiurile:

- unghiul la care GZ = 0,5 GZmax, - unghiul de imersare a punii n zona pupa, - 15

Foraadmisibil T

unde: Mi momentul de nclinare care produce cel mai mic din unghiurile:

unghiul orizontal ntre parma de remorc i PD, unghiul vertical ntre parma de remorc i planul de plutire, bH braul componentelor orizontale, bV braul componentelor verticale.

2.7 Remorchere carusel

O categorie special de remorchereinovaie olandezo reprezint remorcherul carusel. Ideea de baz const n nlocuirea crligului de remorc fix i amplasat pe punte cu un inel n jurul suprastructurii, astfel nct crligul de remorc se poate deplasa pe acest inel (Fig. 2.19).

Fig. 2.19 Remorcher carusel n manevra de oprire a navei asistate

NAVE TEHNICE

46

Astfel, la traciunea n sens longitudinal, crligul se aeaz n PD ca la orice sistem obinuit, dar la traciunea transversal crligul se deplaseaz n bord. Combinat cu nclinarea navei, poziionarea n bord a punctului de remorcare reduce semnificativ momentul de nclinare dat de parm prin diminuarea braului cuplului de fore (Fig. 2.20). Se ajunge ca la un anumit unghi de nclinare a navei braul cuplului de nclinare s devin aproape 0 (punctul de aplicaie al forei hidrodinamice i traciunea din parm se aeaz pe aceeai direcie) fcnd nava practic imposibil de rsturnat. Evident nava este proiectat cu un grad mare de etaneitate astfel nct la nclinri de pn la 40-50 s nu se produc inundarea navei.

Fig. 2.20 Diferenierea momentului de nclinare ntre remorcherul normal

(N) i tipul carusel (C). Ideea c dei nava se nclin semnificativ ea nu se rstoarn a permis dezvoltarea unui nou concept de manevr de frnare a navelor asistate. n Fig. 2.21 se prezint cteva poziii specifice ale remorcherului n raport cu nava asistat la manevra de frnare.

Fig. 2.21 Poziii tipice ale remorcherului n manevra de frnare

A) Remorcherul este n linie cu nava i frnarea se face exclusiv prin fora motoarelor (cazul remorcherelor normale).

B) Remorcherul este transversal pe direcia navei asistate, frnarea realizndu-se pe baza rezistenei hidrodinamice a remorcherului n deplasare lateral (tras de nava asistat). n acest mod, fora de frnare poate fi de pn la 9 ori mai mare dect cea asigurat de motoare, cu att mai mare cu ct viteza navei asistate este mai mare.

C) Similar D, E, K remorcherul n poziie intermediar; frnarea i manevra se

NAVE TEHNICE

47

3. MPINGTOARE

3.1 Descriere

mpingtoarele sunt nave destinate deplasrii prin mpingere a convoaielor sau unitilor de transport marf nepropulsate (barje) sau manevrrii prin mpingere a altor nave sau uniti plutitoare. Ele sunt destinate operrii, n principal, pe ci navigabile interioare sau n zone maritime protejate. O categorie mai puin rspndit o constituie mpingtoarele destinate pentru operaii maritime n ape costiere. Caracteristica principal prin care se identific un mpingtor este puterea instalat, (ex. mpingtor 2x1200 CP). Puterile instalate pot varia de la 400 CP la 10000 CP.

mpingtorul este un tip de nav recent aprut (a doua jumtate a sec. XX) i a cunoscut o larg rspndire datorit capabilitii de a transporta convoaie mari n condiiile specifice ale apelor interioare lime limitat, traseu sinuos, curent. n aceste condiii, convoiul mpins este mai avantajos fa de convoiul remorcat. La deplasarea prin remorcare, unitile nepropulsate (lepurile) sunt nirate una cte una n lungul convoiului i legate ntre ele i de remorcher prin parma de remorc. Aceasta conduce la un convoi foarte lung i dificil de manevrat n condiiile apelor interioare. Din condiii de manevrabilitate, fiecare lep trebuie dotat cu instalaie proprie de guvernare i cu echipaj propriu. n plus, oprirea convoiului, n special la mar n aval, este problematic.

n cazul convoaielor mpinse, mpingtorul este amplasat la pupa convoiului, iar barjele i mpingtorul sunt legate fix ntre ele, formnd un corp comun. n acest fel, ntreg convoiul se comport ca o singur nav. Unitile nepropulsate sunt fr echipaj i fr instalaii special, exceptnd sistemele de ancorare i manevr-legare. Pe lng sistemul de propulsie, caracteristic unui mpingtor sunt:

- capacitatea sporit a sistemului de guvernare, - aranjamentul prova specific sistemului de mpingere, - sistemele de legare convoi, - formele pupa particulare, - sistemul de ancorare, - timoneria telescopic.

Un aspect important de care trebuie inut cont n procesul de proiectare este dat de condiiile specifice apelor interioare i anume:

NAVE TEHNICE

48

- adncimea mic a apei impune nave cu pescaj mic, adaptate navigaiei n ape puin adnci i rezistente la euare;

- nlimea limitat deasupra apei, determinat de poduri impune limitarea pe nlime a navei, dotarea cu sisteme demontabile sau retractabile, precum i posibilitatea de balastare, toate acestea de natur s reduc gabaritul aerian;

- limea limitat determinat n principal de ecluze impune dimensionarea navei i a convoiului n funcie de limile disponibile (ex. pe Dunrea de Jos, 23 m, pe Dunrea de sus, 12-14 m, pe unele canale din Europa, 12 m, respectiv 8 m)

- lungimea limitat a convoiului impus de ecluze i de raza coturilor.

Fig. 3.1 Plan general mpingtor 2x600 CP cu restricii severe de gabarit

aerian. n figura de mai sus se vor remarca dotri, elemente constructive i de amenajare specifice:

- sistemul de propulsie cu dou motoare, transmisie cu linie de axe, elice n duz;

- formele pupa cu semi-tunele pentru mrirea diametrului elicelor, forma prova tip sanie, specific navigaiei n ape de mic adncime, forma V a fundului pentru prevenirea ventuzei n cazul eurii;

- elementele specifice sistemului de mpingere tampoane, babale de cuplare convoi, vinciuri de legare;

NAVE TEHNICE

49

- timoneria telescopic pentru trei nivele de gabarit aerian nalt n cazul transportului de convoi cu containere, normal pentru majoritatea podurilor, jos pentru podurile de excepie;

- elementele detaabile/rabatabile n cazul podurilor foarte joase: scara de acces timonerie, balustrade tampoane, bastonul pupa;

- amplasarea la pupa a sistemului de ancorare; - sistemul de guvernare cu 4 crme; - configuraia convoiului cu una, dou sau 4 barje.

3.2Tipuri de mpingtoare

Clasificare dup destinaie: - mpingtor de linie, - mpingtor de manevr. mpingtoarele de linie sunt destinate deplasrii convoaielor pe distane

lungi. Caracteristicile principale ale acestor remorchere sunt puterea suficient pentru asigurarea vitezei necesare de deplasare n raport cu dimensiunea convoiului, capacitatea de a naviga n condiii de curent advers, autonomia suficient.

mpingtoarele de manevr sunt destinate manevrrii barjelor n vederea formrii i dezmembrrii convoaielor, asistenei mpingtoarelor de linie la manevrele de oprire i ntoarcere a convoiului, precum i deplasrii pe distane scurte a convoaielor de mici dimensiuni.

Fig. 3.2 mpingtor de linie 2 x 1600 CP (NAVROM).

Diferenierea mpingtoarelor dup destinaie este dat de urmtoarele caracteristici:

- dimensiunile navei,

NAVE TEHNICE

50

- puterea instalat, - condiiile de proiectare ale propulsiei, - autonomia, - sistemul de cuplare convoi, - capacitatea de guvernare.

La mpingtoarele de linie aceste caracteristici sunt mai dezvoltate. Clasificare dup zona de operare:

- ape interioare i bazine portuare, - maritim costiere.

Diferenierea mpingtoarelor dup zona de operare este dat de formele navei i de configuraia sistemului de cuplare. Particularitile mpingtoarelor maritime costiere vor fi analizate separat n ultimul paragraf al acestui capitol. Clasificare dup sistemul de propulsie:

- linie de axe, - propulsoare azimutale.

3.3 Propulsia mpingtoarelor

Puterea de propulsie este corelat cu dimensiunea i deplasamentul convoiului maxim pentru care este proiectat mpingtorul. Puterea instalat trebuie s asigure viteza minim de deplasare a convoiului mpotriva curentului. Aceast vitez minim depinde de reglementrile naionale (5 km/h pe unele sectoare de pe Dunre). Viteza curentului este determinat de condiiile locale ale cii navigabile. Pentru Dunre se va considera viteza curentului ca fiind de 6 km/h. Pe de alt parte, viteza minim a convoiului n ap stttoare trebuie sa fieminim 13km/h. Viteza de deplasare a mpingtorului fr convoi nu are semnificaie practic i nu este impus de tema de proiectare. Tot n cadrul reglementrilor locale intr i puterea minim a mpingtorului n raport cu deplasamentul convoiului. Ca exemplu, pe Canalul Dunre Marea Neagr deplasamentul convoiului nu va depi 6.5 t/CP, iar pe sectoarele inferioare i superioare ale Dunrii valoarea admis este de 8 t/CP, respectiv 4.5 t/CP. O alt cerin ce trebuie respectat la determinarea puterii de propulsie n relaie cu deplasamentul convoiului este dat de capacitatea de oprire de urgen. Reglementrile naionale i europene cer ca un convoi n mar la viteza maxim n aval s poat fi oprit ntr-o anumit distan prin punerea motoarelor la toat puterea napoi, fapt care conduce la o putere minim instalat.

NAVE TEHNICE

51

Sisteme de propulsie Se utilizeaz dou sisteme de propulsie:

- linie de axe, - propulsoare azimutale. Propulsoarele azimutale pot orienta fora de propulsie n orice direcie

(omnidirecionale) i nu necesit alte echipamente de guvernare. Alegerea tipului de propulsor linie de axe sau azimutal este determinat de compromisul ntre urmtoarele caracteristici:

- eficiena propulsiei i posibilitatea de a instala elice cu diametru mai mare i implicit puteri mai mari mai bun la mpingtoarele cu linie de axe;

- eficiena guvernrii mai bun la mpingtoarele azimutale; - simplitatea construciei mai bun la mpingtoarele azimutale; - preul de cost al navei, costurile de exploatare i fiabilitatea mai bune

la mpingtoarele cu linie de axe. De regul, sistemul azimutal este utilizat la mpingtoarele de manevr sau la mpingtoarele cu restricii speciale de proiectare care au puteri mai mici i cerine ridicate de manevrabilitate.

Proiectarea sistemului de propulsie la un mpingtor se face cu metodele obinuite de proiectare a elicei, cu cteva particulariti. - Punctul de proiectare: la mpingtoarele de linie punctul de proiectare al

elicei se alege la viteza minim impus a convoiului (10-12km/h), asigurnd astfel utilizarea ntregii puteri a motoarelor n timpul marului. La mpingtoarele de manevr, punctul de proiectare se alege la viteze de manevr (circa 5 km/h) sau chiar la punct fix, asigurnd absorbia puterii motoarelor, dar fr a le suprasolicita, n situaii de manevr la vitez mic. La viteze mai mari sau cu convoi uor, sau n mar liber, elicea nu va utiliza ntreaga putere a motoarelor, fr ca aceasta s constituie un impediment.

- Elicea: se utilizeaz exclusiv elice cu pas fix. Se poate utiliza elice n duz sau elice liber. Decizia este condiionat de considerente de cost i de eficiena hidrodinamic, tiut fiind c, odat cu creterea vitezei, eficiena duzei scade. Ca atare este necesar o analiz a aportului de mpingere al duzei n condiiile de vitez impus a convoiului.

- Secvena de proiectare: determinarea puterii se face avnd ca date iniiale: - rezistena la naintare a convoiului maximal impus de armator, - viteza de deplasare in amonte a convoiului (viteza in ap calm + viteza

curentului), - diametrul elicei din considerente geometrice de amplasare a elicei, - coeficienii de influen corp propulsor care se calculeaz n funcie de

formele navei i dimensiunile convoiului sau se pot considera

NAVE TEHNICE

52

preliminar n domeniul w= 0,30-0,40 i t=0,15-0,25. Dup determinarea puterii se verific capacitatea de stopare a convoiului.

Aranjamentul propulsiei Cerinele generale privind aranjamentul propulsiei sunt: - poziionarea i dimensionarea propulsorului n corelaie cu formele pupa,

pescajul minim i maxim, astfel nct: - diametrul elicei s fie ct mai mare fr a depi cel mai de jos punct al

navei,i elicea s fie imersat la pescajul minim; - numrul de pale ale elicei va fi corelat cu unghiul de deschidere al

cavaleilor pentru a evita vibraiile (ex. cu 4 pale la unghi de deschidere de 90q);

- formele n zona propulsorului s asigure o curgere bun a apei i s evite absorbia de aer la mar nainte,i s minimizeze aceast absorbie la mar napoi;

- poziionarea duzei relativ la corp s faciliteze curgerea apei, s minimizeze pierderea de eficien a duzei (prin zone obturate prin contactul cu corpul) i s evite crearea de contra-curgere pe exteriorul duzei;

- elicele s fie ct mai deprtate de PD, fr a exista riscul lovirii laterale de cheu i avnd n vedere spaiul necesar amplasrii motoarelor n interiorul navei;

- poziionarea motoarelor n interiorul navei va ine cont de: - formele navei i spaiul disponibil n CM; - elementele structurale ale navei (osatur, postameni); - spaiul de mentenan necesar sub motoare, n lateral i deasupra lor; - spaiul necesar altor echipamente conectate la motoare (reductor,

generator pe ax, pompa de incendiu, evacuare gazeetc.); - cerinele de amenajare a navei:

- mpingtoarele au n general compartimentul maini la centru, deci cel mai mare spaiu este acordat motoarelor. Trebuie inut cont ns i de necesitatea altor spaii n zon (tancuri, spaii tehniceetc.);

- asieta: motoarele au un aport semnificativ n deplasamentul navei i poziionarea lor incorect poate afecta negativ asieta navei.

mpingtoare cu linie de axe (Fig. 3.3)

La aceste nave aranjamentul elementelor sistemului de propulsie se face n linie. Specific acestor nave: - din combinaia de cerine (putere mare, diametru mare la elice, pescaj mic)

rezult forma specific a mpingtoarelor n zona pupa, respectiv semi-tunele al cror vrf este deasupra liniei de plutire. n acest fel se poate amplasa elice cu diametrul cu 10-15% mai mare dect pescajul;

NAVE TEHNICE

53

- alinierea motor-propulsor: n unele situaii, pentru a maximiza distana ntre propulsoare (favorabil pentru manevrabilitate), se practic linii de axe nclinate n plan orizontal. nclinarea liniei de axe nu va depi 3-5.

Fig. 3.3 Aranjamentul propulsiei linie de axe (st.) i azimutal (dr.)

mpingtoare azimutale (Fig. 3.3)

O variant mai simpl de amenajare a propulsiei o reprezint propulsoarele azimutale. Avantajul flexibilitii amenajrii i al manevrabilitii foarte bune este diminuat de:

- diametre mici la elice impuse de pescajul limitat i de imposibilitatea amplasrii elicelor n tunele,

- randament i fiabilitate mai sczute, - costuri mai mari. n cazul n care se opteaz pentru aceast soluie, propulsoarele trebuie

amplasate ct mai deprtate unul de altul. Distana minim ntre poziiile extreme ale propulsoarelor (a se ine cont ca acestea sunt rotative 360) se va stabili astfel nct s permit amplasarea sistemului de ancorare. Pe de alt parte, amplasarea propulsoarelor trebuie s asigure o distan de siguran minim ntre propulsoare i bordajul navei (recomandat 500 mm) pentru a evita lovirea propulsoarelor de cheu sau de barje. Transmisia puterii de la motoare la propulsoarele azimutale se poate realiza n mai multe moduri:

- mecanic, - electric, - hidraulic. n cazul transmisiilor electrice sau hidraulice, amplasarea propulsoarelor

este independent de amplasarea motoarelor, oferind flexibilitate aranjamentului propulsiei. Totui, aceast soluie este aplicat numai n cazuri

NAVE TEHNICE

54

speciale datorit costului mai ridicat i a pierderilor mai mari pe lanul de transmisie, comparativ cu transmisia mecanic. Rezistena la naintare a convoaielor

Calculul rezistenei la naintare a unui convoi este dificil i incert datorit, n principal, efectelor induse de configuraia convoiului, fundul limitat, curent, canalul navigabil ngustetc. Cea mai bun soluie o reprezint efectuarea de probe de bazin. n faza preliminar de proiectare se pot utiliza diagrame i metode aproximative de calcul care s ofere o idee asupra ordinului de mrime al rezistenei la naintare. n Fig. 3.4 se prezint o diagram de rezisten la naintare a diferitelor configuraii de convoaie formate din mpingtor + barje Europa IIb. Dimensiunile barjei Europa IIb sunt:

L x B x T = 76.5 x 11.2 x 2.5 m. Convoiul se consider n apa adnc de 7.5 m.

Fig. 3.4 RT(v) pentru convoi mpingtor + barje E-IIb.

Pentru corecia de fund limitat se poate utiliza diagrama din Fig. 3.5, unde: v = viteza navei [m/s], h = adncimea apei [m], T = pescajul navei [m].

NAVE TEHNICE

55

Se extrage coeficientul de majorare KM n funcie de raportul h/T i de numrulFroude al adncimii apei. Se corecteaz rezistena total: RcT = RT KM

Fig. 3.5 Corecia de fund limitat.

Calculul capacitii de oprire Distana total de oprire a convoiului este: ST = SI + SII unde:

SI = distana parcurs n faza I (de la comanda de oprire pn la inversarea motoarelor);

SII = distana parcurs n faza II (de la inversarea motoarelor pn la oprire n raport cu apa);

SI= k1vLt1 SII= k2vII2 [(Dg) / (k3FPOR+RTmII RG) (k4 + VSTR / VII)] unde: RTmII= (RT/v2) (k7 k6 (vL vSTR))2 RG= i D g 106 VII= k6 (VL VSTR) FPOR= f PB

NAVE TEHNICE

56

Timpul fazei a II-a: tII=SII / [vII (k4 + vSTR / vII )]

n formulele de mai sus: RT/v

2 conform diagramei 3.6n funcie de D1/3[B + 2T] k1, k2, k3, k4, k6, k7 conform tabelului 3.3.1 vL viteza relativ la uscat la nceputul inversrii motoarelor (m/s) tI timpul de inversare a motoarelor de la maxim nainte la

maxim napoi (s)se va considera n orice caz tI 20 s vII viteza n raport cu apa la sfritul manevrei de inversare (m/s) D deplasamentul convoiului (m3) FPOR fora de traciune la elice la mar napoi (kN) PB puterea motoarelor de propulsie (kW) RTmII rezistena la naintare medie n timpul fazei II (kN) determinat

cu ajutorul diagramei RT/v2

RG gradientul rezistenei la naintare (kN) i coeficientul de gradient n m/km

(dac nu se cunoate, se ia 0,16 m/km) vSTR viteza medie a curentului (m/s) g 9,81 (m/s2) densitatea apei (kg/m3) T pescajul maxim al convoiului (m) h adncimea apei (m) B limea convoiului (m) L lungimea convoiului (m) f coeficient raportul dintre mpingerea elicei la mar napoi i

puterea motoarelor (kN/kW): - Duza modern cu muchia de fug rotunjit 0,118 - Duza clasic cu muchia de fug ascuit 0,112 - Elice fr duz 0,096 - Propulsor azimutal cu duz 0,157 - Propulsor azimutal fr duz 0,113

Tabel 3.3.1

Coef. Convoi n

dana simpl Convoi n dana dubl

Convoi n dana tripl

k1 0.95 0.95 0.95 k2 0.115 0.120 0.125 k3 1.20 1.15 1.10 k4 0,48 0,48 0,48 k6 0.90 0.85 0.80 k7 0.58 0.55 0.52

NAVE TEHNICE

57

Fig. 3.6 Diagrama de calcul a rezistenei convoiului la mar napoi.

3.4 Formele mpingtoarelor

Principii generale de dimensionare Dimensionarea mpingtoarelor se face innd cont de puterea instalat,

pescajul admisibil, mrimea spaiilor pentru echipaj, gabaritul aerian admisibil i de specificul de nav de navigaie interioar. Valori adimensionale tipice:

L/B = 2,2 - 3,2 B/T = 3,7 - 5,5 CB = 0,52 - 0,75

NAVE TEHNICE

58

Lungimea variaz ntre 16 i 40 m n funcie de spaiul necesar pentru propulsie i pentru amenajri. Limea variaz ntre 7 i 11 m, fiind impus de limea barjei tipice pentru care a fost proiectat mpingtorul. Este de dorit ca limea mpingtorului s fie uor mai mic dect limea barjei. Pescajul este impus de limitrile de navigaie. Pentru mpingtoarele destinate a naviga n zone cu adncime mic, pescajul este de 1,0 - 1,6 m. n cazul n care restriciile de adncime nu sunt severe, pescajul este cuprins ntre 1,6 i 2,4 m nlimea de construcie se determin din condiia de spaiu necesar pentru componentele