Calculul preliminar al puterii de propulsie la bordul navelor

Calculul preliminar al puterii de propulsie la bordul navelor

Pentru calculul preliminar al puterii de propulsie la bordul navelor se pot utiliza diagramele B_p - d, publicate de Taylor si prezentate si in referinta bibliografica [23]. Diagramele sunt utilizate cu succes pentru determinarea diametrului optim al elicei care produce impingere maxima la o putere data, la o viteza de avans precizata si la o turatie cunoscuta.

Diagramele B_p - d (figurile 10.24.10.32) reprezinta curbe de randament h = const si curbe ale coeficientului de avans d, prezentate intr-un sistem de axe de coordonate care are pe abscisa coeficientul de putere B_p si pe ordonata raportul de pas P/D_e. Coeficientul de putere B_p si coeficientul de avans d sunt definiti cu relatiile (10.55) si respectiv (10.56). Expresia (10.55) corespunde conditiilor de experimentare a seriei de elice in apa dulce. În cazul proiectarii elicelor pentru navele maritime coeficientul de putere se defineste cu relatia :

(10.82)

unde g = 1,025 tf/m³ este greutatea specifica a apei de mare. Pe diagrama B_p - d este trasata o curba punctata, corespunzatoare punctelor de tangenta ale curbelor de randament constant, h , cu verticale duse de pe axa B_p. Aceasta curba punctata reprezinta linia de randament optim, sau curba de diametru optim.

Pentru o valoare B_p calculata, punctul de pe linia de randament optim corespunde unui coeficient de avans d optim (si implicit unui diametru optim ) si de asemenea, unui anumit raport de pas si unei anumite valori pentru randamentul elicei in apa libera, h

Diametrul optim calculat pe baza coeficientului de avans d cu relatia (10.56), corespunde functionarii elicei in apa libera.

Pentru nave cu o singura elice, performantele optime in pupa navei se obtin cu o elice cu diametru

, (10.83)

iar pentru navele cu doua elice recomandarile literaturii de specialitate [29] sugereaza adoptarea unor elice cu diametrul

. (10.84)

Daca din considerente practice diametrul rezultat al elicei nu se poate realiza, atunci raportul de pas si randamentul se determina pe baza diametrului elicei impus de necesitatile practice.

În continuare, cunoscand rezistenta totala la inaintare, R_t, determinata cu ajutorul uneia dintre metodele prezentate in paragraful 10.2, se poate calcula puterea efectiva de remorcare P_E cu relatia (10.50), adaptata dimensional. Cunoscand componentele h_H h_R si h se calculeaza h_D cu relatia (10.80). Apoi, se determina puterea disponibila la o elice folosind expresia :

(10.85)

unde n_prop este numarul propulsoarelor. Calculul puterii disponibile se efectueaza pentru un domeniu de viteze situat in jurul vitezei de serviciu. Puterea disponibila necesara corespunde vitezei de serviciu a navei si permite determinarea puterii necesare la flansa motorului, , in functie de randamentele liniei de axe (h_ax) si reductorului (h_r

. (10.86)

În relatia de mai sus s-a tinut cont de valoarea uzuala a coeficientului incarcarii motorului in regim de serviciu (SR= 0,85× MCR). Altfel spus, viteza de serviciu a navei se obtine la 85% MCR.

Cunoscandu-se puterea necesara la flansa motorului se poate alege tipul si puterea motorului din cataloagele disponibile.

Mersul de calcul prezentat in acest paragraf se bazeaza pe o estimare initiala a puterii disponibile . În acest scop, se poate utiliza formula lui Hansen, care furnizeaza puterea la flansa motorului () in functie de deadweight (D_w) si de viteza la probe (v_T) :

. (10.87)

Apoi, cunoscandu-se randamentele liniei de arbori si reductorului se estimeaza in faza initiala si puterea disponibila pentru obtinerea vitezei de serviciu la 85% MCR :

. (10.88)

Cu puterea se calculeaza coeficientul de putere B_p, utilizand relatia (10.82).