Structura instalaţiilor şi sistemelor navale de bord

Transcriere

1 Structura nstalaţlor ş sstemelor navale de bord 1. Noţun generale Navele martme ş fluvale sunt dotate cu nstalaţ de bord care asgură securtatea de navgaţe, ntegrtatea mărfurlor transportate, condţle necesare pentru locut ş pentru desfăşurarea actvtăţ echpajulu ş pasagerlor. Instalaţle navale se împart în două categor: nstalaţ cu tubulatur ş nstalaţ mecance de punte. Instalaţle cu tubulatur au în componenţă maşn hdropneumatce ş se utlzează la: ambarcarea, repartzarea în tancurle de marfă ş debarcarea în porturle de destnaţe a mărfurlor lchde, congelarea ş refrgerarea mărfurlor uşor persable, asgurarea de apă potablă ş de spălare, evacuarea apelor uzate ş de santnă, balastarea nave, stngerea ncendlor, condţonarea aerulu dn încăperle de locut, acţonarea hdrostatcă a mecansmelor de bord etc. Instalaţle mecance de punte se utlzează pentru: ancorarea, legarea, remorcarea sau guvernarea nave, încărcarea-descărcarea mărfurlor generale, acţonarea capacelor mecance ale gurlor de magaz ş a bărclor de salvare, a scăr de bord, etc. Instalaţle de bord pot f clasfcate după destnaţa lor, aplcabltatea la dverse nave, felul lchdulu de lucru, gradul de partcpare la menţnerea vtaltăţ nave, etc. Prncpal, nstalaţle navale de bord, pot f structurate după următoarea schemă [4]: a. INSTALAŢIILE NAVALE CARE ASIGURĂ VITALITATEA NAVEI ÎN MARŞ SAU PE TIMPUL STAŢIONĂRII, cuprnzând în prncpu: nstalaţa de salvare; nstalaţa de ancorare; nstalaţ de stns ncendul (cu apă, cu spumă, volumce); nstalaţ de balast; nstalaţ de santnă; sstemul rado-telegrafc; sstemul de navgaţe ş semnalzare; b. INSTALAŢIILE NAVALE CARE ASIGURĂ FUNCŢIONALITATEA NAVEI ÎN MARŞ SAU PE TIMPUL STAŢIONĂRII, cuprnzând în prncpu: nstalaţa de guvernare; nstalaţa de manevră-legare; nstalaţ de încărcare-descărcare a mărfurlor la/de la bord (cu bg, cu macarale, cu podur rulante etc.); 6

2 nstalaţa de remorcare; nstalaţa electrcă; sstemul automat de conducere ş urmărre a proceselor de la bord; c. INSTALAŢIILE CARE CONCURĂ LA PĂSTRAREA INTEGRITĂŢII MĂRFURILOR TRANSPORTATE, cuprnzând în esenţă: nstalaţle pentru manevra capacelor mecance ale gurlor de magaz, a porţlor ş rampelor de încărcare; nstalaţa de amarare a mărfurlor de la bord; d. SISTEMELE CARE CREEAZĂ, PERSONALULUI NAVIGANT ŞI PASAGERILOR, CONDIŢII OPTIME PENTRU DESFĂŞURAREAUNEI VIEŢI NORMALE LA BORD, cuprnzând, în prncpu: nstalaţ de mcroclmat artfcal (de încălzre, frgorfc, de ventlaţe, de uscare ş umdfcare a aerulu); nstalaţ santare (de almentare cu apă potablă ş sărată, de scurger ş canalzare, de tratare a apelor uzate); sstemul de telefon ş radofcare; sstemul de televzune cu crcut închs; e. INSTALAŢII ŞI SISTEME SUPLIMENTARE, SPECIFICE UNOR FUNCŢIONALITĂŢI DISTINCTE, astfel: pentru navele petrolere (sstemele: de marfă ş curăţre prea marfa de la nstalaţle de ambarcare portuare ş o dstrbue în tancur, asgură debarcarea mărf în portul de destnaţe, asgură curăţrea tancurlor de marfă; de evacuare a gazelor dn tancurle de marfă; de încălzre a mărf; de spălare a tancurlor de marfă, etc.); pentru navele de pescut ndustral (nstalaţle: drfterelor la navele de pescut cu setc în dervă; senerelor la navele de pescut cu plase pungă; traulerelor la navele de pescut cu sac tronconc dn plasă). 2. Cernţe mpuse nstalaţlor navale de bord Condţle pe care trebue să le îndeplnească nstalaţle navale de bord pot f grupate în cernţe generale, pe care trebue să le îndeplnească orce nstalaţe ş sstem, ş cernţe partculare specfce. Cernţele generale mpuse nstalaţlor navale de bord, în prncpu, sunt: economctatea ş sguranţa îndelungată de funcţonare, în condţ navale de exploatare; nstalaţle ş sstemele, de care depnde vtaltatea nave, trebue să abă vtaltate propre ş să fe capable să-ş îndeplnească funcţle ş în cazul avarer lor parţale; 7

3 elementele constructve ale nstalaţlor ş sstemelor trebue să fe standardzate sau tpzate, astfel încât numărul tpodmensunlor să fe mnm; materalele utlzate pentru confecţonarea nstalaţlor ş sstemelor să fe rezstente la corozune marnă ş la agenţ de lucru; nstalaţle s sstemele trebue să se încadreze în arhtectura nave ş să ocupe un volum mnm; amplasarea la bord a elementelor nstalaţlor ş sstemelor trebue să excludă deterorarea lor mecancă prn operaţ de încărcare-descărcare a mărfurlor ş să permtă accesul personalulu pentru verfcare s reparare; funcţonarea nstalaţlor ş sstemelor trebue să fe mecanzată sau automatzată în funcţe de posbltăţ ş de clasa nave; maşnle de acţonare a nstalaţlor ş sstemelor ce funcţonează în med explozve trebue să nu producă scânte care ar putea produce exploz ş ncend la bordul nave; maşnle nstalaţlor ş sstemelor amplasate pe puntea deschsă trebue să fe etanşe la apa de mare ş protejate împotrva valurlor; nstalaţle s sstemele trebue să abă posbltatea de a f acţonate local ş de la dstanţă; nstalaţle s sstemele trebue să abă stabltate în funcţonare, smpltate de reglare, deservre ş întreţnere ş durată maxmă de exploatare; funcţonarea nstalaţlor ş sstemelor trebue să respecte prevederle convenţlor nternaţonale prvnd poluarea marnă, normele santare nternaţonale ş prevederle regstrulu naval sub supravegherea cărua s-a construt ş certfcat nava. 3. Elemente constructve comune nstalaţlor navale de bord cu tubulatur Instalaţle navale cu tubulatur fac parte dntr-un domenu de mare complextate, cu o dnamcă rdcată a perfecţonăr ş adaptăr la exgenţele în contnuă creştere pe plan mondal. Pentru realzarea acestora este necesar un volum de muncă mare, începând cu întocmrea proectelor tehnce ş de execuţe, a documentaţlor tehnologce, execuţa fzcă a acestora, probarea ş punerea în funcţune. Instalaţle s sstemele navale cu tubulatur au o structură asemănătoare dar se deosebesc prn parametr de lucru ş natura fludulu de lucru. Ca elemente constructve comune, se pot enumera următoarele: tubulatur rgde ş racordur flexble; armătur de îmbnare, care servesc la asamblarea tubulaturlor între ele ş la asamblarea tubulaturlor cu elemente de închdere sau reglaj; ftngur, foloste pentru ramfcare, racordare sau schmbare de drecţe; mecansme hdropneumatce, care servesc la transformarea energe mecance în energe cnetcă; maşn mecance, care servesc la transmterea energe mecance în forma ş drecţa cerută de organul de lucru; 8

4 transms ş dspoztve de conducere; aparate pentru măsurare, control funcţonal ş semnalzare; tancur de depoztare, butel, tancur de consum, recpente, rezervoare; suporţ pentru fxarea tuburlor ş armăturlor pe elementele de structură ale corpulu nave; compensatoare de dlataţe a conductelor. Orce nstalaţe sau sstem navale sunt caracterzate prn parametr caracterstc de lucru. Ca dmensune caracterstcă a secţun nteroare de trecere a une tubulatur, armătur sau altor elemente de trecere a fludulu de lucru, se foloseşte dametrul nomnal, D n, [mm]. Gama valorlor dametrelor nomnale sunt reglementate prn STAS (sau altă colecţe de standarde, agreate de socetatea de clasfcare navală ce supervzează construcţa). Alt parametru caracterstc al tubulaturlor ş armăturlor este presunea nomnală, p n, [bar]. Presunea nomnală este presunea maxmă admsblă de funcţonare a unu element de nstalaţe. Valorle presun nomnale sunt reglementate de STAS (sau altă colecţe de standarde, agreate de socetatea de clasfcare navală ce supervzează construcţa). 4. Elemente de calcul fludodnamc în nstalaţle navale Calculul hdraulc al nstalaţlor navale este necesar pentru optmzarea dametrelor nteroare ale ţevlor, vtezelor de deplasare a fludelor, debtelor ş presunlor maşnlor hdropneumatce, pentru determnarea puter necesare acţonăr acestora. O nstalaţe pentru transportul de flude se compune, în general, dntr-o pompă legată la unul sau ma mulţ consumator prn tubulatur de dferte dametre. Faţă de un plan orzontal, cotele dverselor elemente ale nstalaţe sunt dferte, dec în ecuaţle de perder de sarcnă, trebue să fe nclusă ş sarcna statcă sau de pozţe. Independent de lungme ş confguraţe, într-o nstalaţe se pot separa anumte porţun, de debte ş dametre nteroare constante, denumte tronsoane de calcul. Prn îmbnarea, în sere sau paralel, a tronsoanelor de calcul, se obţne schema de calcul a nstalaţe. În nodurle de îmbnare a tronsoanelor trebue să fe respectată ecuaţa contnutăţ, adcă în care, Q debt volumc de ntrare în nod, în m 3 /h; Q e debt volumc de eşre dn nod, în m 3 /h. 9 Q Qe (1.1) Aceasta înseamnă că pe orce ramfcaţe a traseulu, perderle de sarcnă sunt aceleaş ş egale cu ale ramfcaţe de perder maxme [1].

5 Ecuaţa generală de calcul pentru perderle de sarcnă este în care, l v h 2 hz d 2g [mca], (1.2) l v 2 hf hf d 2g [mca], (1.3) sunt perderle de sarcnă lnare, în mca; 2 v hl hl 2g [mca], (1.4) sunt perderle de sarcnă locale, în mca; hz hz [mca], (1.5) sunt perderle de sarcnă pezometrce, în mca. În relaţa (1.2), semnfcaţa termenlor este următoarea: coefcent de perdere de sarcnă lnară, admensonal; l lungmea tronsonulu de calcul, în m; d dametrul nteror al tronsonulu de calcul, în m; coefcent de rezstenţă locală, admensonal; v vteza fludulu în tronsonul de calcul, în m/s; g acceleraţa gravtaţonală de atracţe a Pământulu, în m/s 2. Coefcentul de perdere de sarcnă lnară se calculează, în cazul curger lamnare, cu relaţa 64/ Re, (1.6) în care, Re vd /, (1.7) reprezntă crterul admensonal Reynolds ş - coefcentul de vâscoztate cnematcă, în m 2 /s. Pentru determnarea perderlor de sarcnă, se mpune debtul Q al nstalaţe ş pe planurle nave se desenează traseele de tubulatur, precum ş amplasarea pompe, rezervoarelor, armăturlor ş aparatelor. Se cunosc dec, lungmle l, coefcenţ de rezstenţă locală ş sarcnle statce h z. Vâscoztatea cnematcă a unu flud este defntă de raportul dntre vâscoztatea dnamcă ş denstatea a acestua, adcă / [m 2 /s] (1.8) Vâscoztatea dferă de la un lchd la altul. În tabelele 1.1, 1.2, [3], sunt date valorle vâscoztăţ cnematce pentru apa dulce cu greutatea specfcă = 9,81 kn/m 3 ş apa de mare cu greutatea specfcă = 10,055 kn/m 3. 10

6 Tabel 1.1. Valorle vâscoztăţ în funcţe de temperatură, la presunea atmosfercă normală, pentru apa dulce cu = 9,81 kn/m 3 Temperatura t [ 0 C] Vâscoztatea cnematcă [m 2 /s] 1, , , , , , , Tabel 1.2. Valorle vâscoztăţ în funcţe de temperatură, la presunea atmosfercă normală, pentru apa de mare cu = 10,055 kn/m 3 Temperatura t [ 0 C] Vâscoztatea cnematcă [m 2 /s] 1, , , , , , , , , , , În mşcarea lchdelor se pot întâln două regmur de curgere: lamnar ş turbulent. Natura mşcăr unu lchd, în nterorul une tubulatur clndrce, depnde de mărmea admensonală 11 Re vd /, (1.9) în care: Re numărul Reynolds, admensonal; v mărmea vteze lchdulu în tubulatură, în m/s; d dametrul tubulatur, în m; - vâscoztatea cnematcă a lchdulu, în m 2 /s. Trecerea de la regmul lamnar la cel turbulent corespunde numărulu Reynolds crtc Re cr. În cazul mşcăr lchdelor prn tubulatur, Re cr = Pentru Re < Re cr, mşcarea este lamnară, ar pentru Re > Re cr, turbulentă. Vtezele de transport v se adoptă în gama de valor uzuale, în funcţe de nstalaţe, natura fludulu ş dametrul tubulatur. Pentru alegerea vtezelor de transport în nstalaţle navale se recomandă dagramele dn Anexa 1, [2], ale căror curbe au următoarea semnfcaţe: 1 tubulatur de aspraţe ş refulare a ape cu pompe centrfugale de uz general; 2 tubulatur de refulare a ape cu pompe cu pston de joasă presune; 3 tubulatur de aspraţe a ape cu pompe cu pston de joasă presune ş tubulatur de refulare a ape cu pompe cu pston de înaltă presune; 4 tubulatur de aspraţe a ape cu pompe cu pston de înaltă presune; 5 tubulatur de refulare cu pompe de ungere; 6 tubulatur de aspraţe cu pompe de ungere ş tubulatur de refulare cu pompe de combustbl; 7 tubulatur de aspraţe cu pompe de condensor; 8 tubulatur de aspraţe cu pompe de combustbl; 9 tubulatur de refulare cu pompe de santnă ş tubulatur de ule de ungere cu scurgere lberă; 10 tubulatur de aspraţe ş refulare a ape cu pompe axale; 11 tubulatur de aspraţe a ape cu pompe centrfugale; 12 tubulatur de evacuare a aburulu supraîncălzt de la

7 turbne auxlare ş maşn alternatve; 13 tubulatur de almentare cu abur supraîncălzt ş de evacuare a aburulu saturat de la turbne auxlare, respectv tubulatur de almentare cu abur supraîncălzt a turbnelor prncpale de marş înapo; 14 tubulatur de almentare cu abur saturat a turbnelor auxlare, tubulatur de almentare cu abur a maşnlor alternatve, tubulatur de almentare cu abur supraîncălzt a turbnelor prncpale de marş înante; 15 tubulatur de almentare cu abur supraîncălzt a maşnlor alternatve prncpale; 16 tubulatur de almentare cu abur saturat a maşnlor alternatve prncpale; 17 tubulatur de aer. 5. Efectuarea lucrăr Pentru un stand de pompe de laborator, prevăzut cu o pompă centrfugă de uz general se vor calcula, pentru dferte dametre nomnale ale tubulaturlor, vteza de curgere a ape dulc la temperatura medulu ambant, astfel încât suma cheltuellor de nvestţe ş exploatare să fe mnmă ş se va stabl regmul de curgere specfc. Valorle calculate se vor centralza în tabelul de ma jos. Temperatura medulu ambant t [ 0 C] t = 0 C d [m] [m 2 /s] v [m/s] Re Regm curgere (Recr = 2 320) d1 1 v1 Re1 d2 2 v2 Re2 d v Re Bblografe [1] Iancu Petre. Ssteme hdraulce navale. Bucureşt, Edtura Mltară, 1963; [2] Ionţă C. Ion.. Construcţe ş exploatare. Bucureşt, Edtura Tehncă, 1992; [3] Maer Vorel. Mecanca ş construcţa nave. Volumul II. Dnamca nave. Bucureşt, Edtura Tehncă, [4] Maer Vorel. Note de curs. 12