Instalatii Navale de Bord - Instalatia de Ancorare

CAPITOLUL I

DESCRIEREA GENERALA A NAVEI SI ROLUL ACESTEIA IN CONTEXTUL GENERAL AL NAVELOR CIVILE

Definirea navei pe baza criteriului functionalitatii Nava este un sistem tehnic plutitor, complex, propulsat, remoscat sau stationat, destinat aprioric pentru indeplinirea unei functii de transport sau pentru efectuarea unor anumite activitati in zonele maritime sau fluviale. Caractrizarea navei din punctul de vedere al mecanicii clacice. Identificarea si definirea calitatilor nautice

Din punctual de vedere al mecanicii clasice corpul navei este un solid rigid cu geometria complexa, care trebiue trebiue sa indeplineasc indeplineascaa anumite anumite conditii conditii referitoare referitoare la plutirea plutirea si deplasarea sa prin apa, denumite denumite calitati calitati nautice. Calitatile nautice pe care trebiue sa le aiba un corp de nava autopropulsat sunt impartite in 2 categorii: (Flotabilitatea,stabilitatea ea si nescufundabilitatea) STATICE (Flotabilitatea,stabilitat DINAMICE ( calitatea de a oscila lin,stabilitatea de drum, si manevrabilitatea si calitatile de mars) Flotabilitatea este proprietatea navei de a pluti la suprafata apei sau de a se mentine in imersiune la o anumita adancime impusa in raport cu suprafata libera a apei. Stabilitatea este proprietatea navei de a reveni la pozitia initiala de echilibru dupa inlaturarea c auzei care a determinat scoaterea ei din aceasta pozitie. a-si pastra flotabilitatea flotabilitatea si stabilitatea stabilitatea in cazul inundarii Nescufundabilitatea este proprietatea navei de a-si unui compartiment sau a unui grup de compartimente. Calitatea de a oscila lin este proprietatea navei de a efectua miscari ritmice cu perioade cat mai mari si amplitudini cat mai mici pe ape linistite sip e valuri. Manevrabilitatea este proprietatea navei aflata aflata in miscare de a efectua schimbari de directie directie rapide cu ajutorul instalatiei de guvernare. proprietatea atea navei de a se deplasa dupa o traectori traectoriee dreapta sau curba impusa impusa de Guvernarea este propriet conditiile de exploatare. Calitatile de mars sunt acele insusiri care confera navei posibilitatea de a se deplasa cu viteze cat mai mari la consumuri de putere cat mai mici. La o nava autopr autopropul opulsat sataa trebiu trebiuee asigur asigurata ata intrintr-o o masura masura sau alta alta toate toate cele cele 7 calit calitati ati nautice nautice definite.Gradul de asigurare depinde de functionalitatea navei. Dscrierea generala a constructiei corpului navei

Un corp de nava are 4 parti constructive: 1.osatuta 2. invelisul exterior 3. constructiile de rigidizare 4. constructiile anexe spatiala de bare drepte si curbe, legate intre ele, care determina determina si metin formele formele 1.Osatura este o retea spatiala geometrice ale corpului navei.In structura osaturii apar 2 tipuri de elemente: -elemente longitudinale -elemente transversale Osatura indeplineste urmatoarele functii principale: -sustine invelisul exterior in care este prinsa prin sudura sau nituire; transmite contururilor de rezemare - preia sarcinile exterioare de la invelis si le transmite -este partea constructiva principal ace asigura asigura rezistenta corpului la solicitarile statice statice si dinamice facand ca acestea sa se comporte ca o grinda. 2.Invelisul exterior este partea constructiei formata din firele de tabla drepte sau curbe, cu diferite grosimi ce imbraca osatura.Invelisul exterior indeplineste urmatoarele conditii: -asigura etanseitatea corpului navei;  preia sarcinile de la mediul exterior si le transmite transmite osaturii; - preia -participa la asigurarea rezistentei corpului la solicitarile statice si dinamice Din imbinarea osaturii cu inveisul exterior rezulta planseele. Planseul naval este o structura de rezistenta formata dintr o placa dreapta sau curba rezemata pe contur  intarita de o retea de bare. Constructiile de rigidizare sunt definite prin totalitatea planseelor situate in interiorul corpului si dispuse longitudinal si orizontal; longitudinal si vertical;transversal si vertical. Constructiile de rigidizare au urmatoarele conditii: -impiedica deformatiile orizontale, verticale si tansversale ale corpului; -asigura compartimentarea volumului interior al corpului; -participa alatruri de osatura si invelisul exterior la rezistenta corpului. Constructiile anexe sunt acele constructii dispuse in interiorul sau in exteriorul corpului navei si care asigura functionalitatea acesteia.

CAPITOLUL II

DESCRIEREA GENERALA A INSTALATIEI IN SCHEMA FUNCTIONALA,ROL, FUCTIONARE,ELEMENTE DE EXPLOATARE

Instalatia de ancorare are rolul de a asigura legatura dintre nava si fundul apei, in locuri special destnate si cu funduri relaiv mici. Nava poate stationa la ancora in bazinele sau radele portuare sau in locuri costiere (adapostruri) functie de natura coastei pe vreme rea. Nava se fixeaza pe fundul apei cu ajutorul ancorei, prin intermediul lantului de ancora, care pot fi ridicate la bord de catre mecanismul de ancorare. Pentru a permite fixarea sigura a navei ancorate si desprinderea ancorei la virerare, ancora este construita astfel incat forta de

fixare sa fie maxima cand asupra ei actioneaza o forta orizontala si minima cand asupra ei actioneaza o forta verticala. Instalatia de ancorare trebiue sa prezinte siguranta in exploatare sis a permita actionarea mecanica de la  bord. Instalatia de ancorare trebiue sa respecte urmatoarele cerinte: 1.indeplinirea functiei si in cazul avarierii partiale sau la iesrea din functionarea unor piese componente . 2.economicitate si functionare sigura in conditii de exploatare . 3.elementele constructive ale instalatiei trebuie sa fie in cea mai mare parte standardizate sau tipizate. 4.materialele folosite pentru confectionarea instalatiei trebiue sa fie rezistente la coroziune marina si la actiunea agentilor de lucru. 5.sa fie amplasate la bordu navei astfel incat sa se excluda posibilitatea deteriorarii mecanice in timpul operatiunilor de incarcare-descarcare. 6.sa fie amplasata astfel incat sa fie usor accesibila in vederea reparatilor si controlului 7.sa se respecte prevederile Registrului Naval Roman sub supravegherea caruia se construieste instalatia. 8.simplitate de reglare si intretinere stabilitate in functionare si durata maxima in exploatare. 9.sa permita actionarea in siguranta locala si la distanta. Instalatia de ancorare trebiue sa asigure tragerea navei pe lant cu o anumita viteza, virarea rapida a lantului dupa ce ancora a fost smulsa si botarea sigura a lantului dupa virarea ancorei. Legatura intre corpul navei si elemental de fixare (ancora) se realizeaza prin intermediul lanturilor si  parameleor. Datorita raportului mic intre grosime si lungime si datorita flexibilitatii atat lanturile cat si  paramele sunt considerate fire grele, omogene si flexibile. Principalele functii pe care trebiue sa le indeplineasca instalatia de ancorare sunt: 1. tragerea navei pe lant pana la verticala ancorei fundarisite 2. smulgerea de pe fundul apei si ridicarea ei cu o viteza de minim 9m/minut (la apropierea navei de nara viteza de virare trebiue sa fie de maxim 10m/minut, iar viteza san u depaseasca 7m/minut). 3. ridicarea unei ancore de la lungimea maxima de lant fundarisit. 4. fundarisirea ancorelor cu ajutorul franei sau a mecanismului. Fundarisirea ancorei se poate realize in doua moduri: - cu viteza ridicata astfel: se slabeste stop; se decupleaza axul motorului; se cupleaza dispozitivul de limitare a turatiei barbotinei; se fundarieste ancora filandu-se lungimea de lant necesara; se cupleaza frana barbotinei; se trange stopa - cu ajotorul motorului electric astel: se slabeste stopa; axul motorului se cupleaza cu axul reductoului; se decupleaza frana barbotinei; se conecteaza mororul electric care dezvolta viteza nominala de filare a lanului; se fileaza lungimea de lant necesara; se deconecteaza motorul; se cupleaza frana barbotinei; se strange stopa.

CAPITOLUL III

ELEMENTELE COMPONENTE ALE INSTALATIEI DE ANCORARE

Principal, elementele componente ale instalatiei de an corare sunt: 1. Ancora 2. Lant de ancora 3. Nara de ancora 4. Stopa de lant 5. Ghidaje de lant 6. Vinciul de ancora 7. Nara de punte 8. Tubul de ghidaje 9. Putul de lant 10.Dispozitivul de prindere de corpul navei a lantului de ancora 1.ANCORA

Ancora este elemental principal de fixare a navei fata de fundul apei.In functie de adancimea de ancorare trebiuie sa existe un anumit raport intre lumgimea minima a lantului si adancim Conditiile pe care trebiue sa le indeplineasca ancorele sunt urmatoarele: - constructie simpla; - rezistenta mare la solicitari mecanice si la coroziune marina; - comoditate buna in manevrare si intretinere; - fixare rapida pe fundul apei; - desprindere usoara de pe fundul apei la ridicare. Din punct de vedere constructiv se intalnesc doua tipuri de ancore: - ancore cu fus nearticulat - ancore cu fus articulate  Ancorele cu fus nearticulat  se fixeaza de fundul apei cu o parte din numarul total de brate.Din aceasta categorie fac parte: - ancorele tip amiralitate - ancorele cu patru gheare - ancorele cu gheare de pisica - ancorele cu un singur brat - ancorele de gheata  Ancorele fus articulat se fixeaza pe fundul apei cu ambele brate.Cea mai utilizata este ancora Hall, cu Ks =3: 4, datorita sigurantei deosebite in exploatare si posibilitatii de fixare in nara de ancora.Alte ancore din aceasta grupa sunt: - ancora Gruson

-

ancora Union ancora Tylor  

Ancorele si piesele componente ale instalatiei nu trebiue sa prezinte defecte de turnare sau alte tipuri de turnare sau alte tipuri defecte care ar putea duce la scaderea rezistentei acestora.Remedierea defectelor  exterioare se poate realiza prin sudura electrica. 2. LANTURILE SI PARAMELE DE ANCORA

Lanturile si paramele de ancora sunt elemente de legatura dintre ancora si corpul navei. Pentru adancimi mari de ancorare, in loc de lanturi sunt folosite paramele metalice, iar pentru nevele rapide, paramele nemetalice.Prin aceste elemente se pot transmite, la punctul de prindere, fortele exterioare care actioneaza asupra corpului navei. Lanturile de ancora sunt confectionate din tronsoane numite chei de lant.Fiecare cheie de lant are lungimea : L = 25 : 27.5m Cheile de lant trebuie sa fie imbinate intre ele cu ajutorul zalelor de impreunare.Dupa pozitia pe care o ocupa in lant, cheile de lant se impart in: - chei de lant intermediare; - chei de lant de capat, care se fixeaza la dispozitivul de declansare a lantului. Cheia de lant de ancora este alcatuita dintr-o cheie de vartej, zala terminala si un numar minim de zale commune marite necesar pentru ca o lungime corespunzatoare de lant sa formeze o cheie de lant. Cheile de lant intermediare au un numar de zale impar. Cheile de lant de capat vor fi formate dintr-o za speciala de dimensiuni marite, de care se fixeaza dispozitivul de lansare si dintr-un numar minim de zale comune, marite special necesar pentru a considera aceasta cheie de lant drept cheie independenta. Zalele care formeaza lantul, se obtin prin sudare electrica sau prin forjare putand fi cu punte sau fara  punte. Zalele cu punte au o rezistenta mai mare cu 20% decat zalele fara punte.

3. NARILE DE ANCORA

 Narile de ancora sunt deschideri in corpul navei prin care lantul traverseaza bordajul si puntea pentru a fi actionat de mecanicmul de ancorare in vederea depozitarii la bord si pentru ghidare a lantului in afara  bordului. Nara de ancora este prevazuta cu un dispozitiv special de fixare a ancorei in vederea evitarii  balansarii acesteia, deci a distrugerii bordajului. Rezistenta mecanica a narii trebuie sa fie ridicata, deci se vor prevedea intarituri speciale.Amplasarea narilor de ancora conditioneaza frecarea lantului sau paramei la schimbarea directiei navei si influenteaza puterea instalatiei de ancoarare. Narile de ancora trebuie sa indeplineasca urmtoarele conditii: - sa fie concepute astfel incat ancora sa nu deterioreze bordajul in timpul manipularii instalatiei; - sa cuprinada tija ancorei pe intreaga lungime; - sa asigure o buna rezemare pentru ancorare; - sa permita ridicarea ancorei chiar la o bandare de 5 grade a navei fara atingerea bordajului sau etravei;

-

amplasarea narii nu trebuie sa conduca la marirea rzistentei la inaintare si nici la inundarea  puntii; sa evite supunerea zalelor lantului care le strabate la inconvoiere. 4. STOPA DE LANT

Stopa de lant are rolul de a fixa lantul in timpul marsului sau a ancorarii de a proteja mecanismul de lansare. Stopa poate fi fixa sau cu lant.Ea asigura mentinerea navei in timpul marsului sau mentine nava ancorata. Daca nava este destinata exclusive tinerii ancorei la post in nara in timpul marsului, atunci piesele sale trebuie calculate astfel incat sa reziste la un effort in lant egal cu de doua ori masa ancorei. In acest caz eforturile unitare nu trebuie sa fie mari de 0,4 din limita de curgere a materialului respective. Cand se utlizeaza boturi, lantul sau cablul acestora se va calcula pentru o forta egala cu de doua ori masa ancorei, luandu-se un coeficient de siguranta de5 ori mai mare fata de sarcina de rupere a lantului sau forta totala de rupere a cablului. Daca stopa , respectiv botul , este destinata asigurarii ancorajului, piesele sale trebuie sa fie calculate  pentru o forta in lant egala cu 0,8 din sarcina lui de rupere In acest caz eforturile unitare in piesele stopei nu trebuie sa fie mai mari de 0,95 din limita superioara de curgere a materialului lor. Lantul sau cablul stopei trebuie sa aiba o rezistenta egala cu cea a lantului de ancora pentru care sunt destinate, astfel: - doua capace de furtuna pentru narile de ancora - doua dispozitive pentru botarea lanturilor de ancora.

5. NARILE DE PUNTE

Sunt elemente instalatiei de ancorare prin care lantul pe barbotina mecanismului de ancorare este introdus in putul lantului. Sunt asezate pe puntea superioara deschisa si pentru a proteja putul lantului de inundare fiind dotate cu capac rabatabil care se asaza in pozitia de inchidere numai dup ace lantul a fost fixat in stopa. Axa narii la intrare trebuie sa fie tangenta la barbotina. Atunci cand putul lantului nu se afla  pe verticala narii de ancora si este plasat sub o punte intermediara, este utilizat un tub de ghidare, a carui axa trebuie sa fie astfel aleasa incat frecarea cu lantu sa fie minima.  Narile de punte se executa prin turnare, iar tuburle de ghidare prin sudare la ambele fiind din otel.

6. PUTURILE DE LANT

Puturile de lant au rolul de a depozita lanturile de ancora virate partial sau total la bord. Avand inmagazinata o masa apreciata, amplasarea lor influenteaza pozitia centrului de masa. Ele se amplaseaza cat mai jos pe verticala , iar in plan orizonatl sunt plasate in car sau cat mai aproape de planul diametral PD, in afara peretilor transversali extremi ai navei, in prova peretelui de coliziune si in pupa peretelui de  presetupa. In sectiune orizontala, puturile de lant pot fo dreptunghiulare sau cilindrice. In partea superioara ele pot fi inchise sau deschise. Pentru navele maritime, din motive de siguranta sunt recomandate puturile inchise al caror invelis se intinde pana la puntea care delimiteaza  putul pe inaltime.

Volumul puului trebuie sa asigure completa depozitare a lantului precum si asigurarea unei reserve de volum liber in partea supperioara. Pe fundul putului se prevad gratare metalice sau de lemn sub care se afla pardoseala cimentata prevazuta cu panta pentru scurgerea apei si a namolului. Iesirea lantului din put se face prin tuburile putului. 7. INSTALATIA DE SPALARE

In cazul fundurilor maloase, la virare lanturile si ancorele antreneaza o cantitate importanta de mal.Acest mal poate fi indepartat cu ajutorul instalatiei de incendiu. Navele moderne poseda duze de spalare montate in tuburile narilor de lant. Aceste duze sunt racordate la instalatia de stins incendiul a navei pentru acelasi scop, dar in mai mica masura se foloseste si aerul comprimat prin duze.

8.

TUBUL DE GHIDAJE

Prinderea lantului de corpul navei( in put) se face printr-o imbinare demontabila. In anumite cazuri de exploatare ( blocarea ancorei pe fund stancos) trebuie sa existe posibilitatea renuntarii la ansamblul ancora –lant, prin desprinderea acestuia de corpul navei. Sistemul de fixare a lantului de ancora de corpul navei trebuie sa asigure o prindere, respectiv desprindere, sigura si rapida chiar si atunci cand lantul sau parama sunt tensionate. Pentru navele cu Na > 205, dispozitivul de deblocare a lantului de ancora trebuie prevazut cu un mijloc de actionare de pe puntea pe care se afla mecanismul de ancorare sau de pe alta punte, dintr-un loc cu acces permanent, liber si facil. Disozitivul de actionare trebuie sa fie cu autofranare.

9.

VINCIUL DE ANCORA

Daca operatia de coborare a ancorei si a lantului de ancora se face gravitational, operatia de virare ( ridicare ) a ancorei necesita prezenta unui mechanism special. Acesta ar putea fi un vinci de ancora sau un cabestan de ancora. Cum in majoritatea cazurilor se folosesc lanuri, barbotinele sunt acelea care echpeaza atat vinciurile cat si cabestanele de ancora. De regula, vinciurile de ancora sunt prevazute cu unul sau doua tambure care deservesc operatiile de acostare ale navei si sunt actionate cu un motor electric. Dat fiinf dubla funcionalitate a vinciului de ancora (pentru ancorare/acostare) este necesara posibilitatea decuplarii barbotinei (in timpul aco starilor). Constructia vinciurilor poate fi inchisa (protejata de actiunea mediului marin) sau deschisa. Mecanismele instalatiei de ancorare pot fi actionate manual sau cu motoare termice, electrice sau hidraulice.Actionarea electrica este cel mai des intalnita datorita multiplelor sale avantaje, cum ar fi: - posibilitatea permanenta si imediata de punere in functiune; - randament ridicat; - control automat al regimului de lucru; - posibilitatea utilizarii unui personal fara calificare superioara.

Actionarea se poate realize in current continuu sau alternative. Cand se utilizeaza cabestane,  barbotina este dispusa in plan vertical, iar cand sunt utilizate vinciurile aceasta este dispusa in plan orizontal.

10.

DISPOZITIVUL DE FIXARE

Dispozitivul de fixare a lantului de ancora de corpul navei asigura posiblitatea de renuntare la ansamblul ancora-lant prin desprinderea acestuia de corpul navei. Sistemul de fixare a lantului trebuie sa asigure o prindere sigura si la nenoie, o desprindere rapida si sigura, chiar si atunci cand lantul sau parama sunt tensionate. Cele mai utilizate dispozitive de fixare a lantului de ancora de corpul navei sunt sisemele cioc de  papagal .Exista ciocuri de papagal libere sau fixe. Ciocul de papagal trebuie montat astfel incat, penru lantul complet filat, el sa iasa din putul lantului sis a ajunga pe punte pentru a putea fi actionat .Ciocul de papagal liber este alcatuit din: 1 za obisnuita; 2 cioc de papagal; 3 za de punte; 4 za obisnuita ; 5 ochet de blocare; 6 bolt de siguranta.

.

CAPITOLUL IV

ELEMENTE DE CALCUL

La stationarea navei in rade deschise sau inchise, aceasta este supusa actiunii mai multor  forte si anume: - forte datorate vantului Fvant; - forte datorate curentului marini Fc; - forte datorate valurilor Fval. Din aceste cause, mentionarea navei pe loc se poate realize numai printr-o legatura sigura si elastica cu fundul apei. O asemenea legatura se asigura cu ajutorul instalatiei de anco rare. In fig.1 este prezentata schema cu pozitiile successive ale navei de stationare si la virarea ancorei. Stationarea navei este posibila cu ajutorul ancorei A, asezata pe fundul apei si cu ajutorul lantuli de ancora legat cu un capat de ancora si cu celalat de nava . Lungimea lebera a lantului

este de 2-3 ori mai mare decat inaltimea H dintre nara de ancora si fundul apei, de aceea  portiunea de lant l3 sta pe fundul apei pentru a mari forta de tinere a ancorei pe fundul apei si elasticitatea legaturii. Cealalta portiune a lantului l2, care atarna liber in apa, sub actiunea greutatii proprii capata forma’’curbei lantisorului’’. In timpul stationarii navei la ancora, forta perturbatoare echivalenta actiunii valului Fp se echilibreaza de indindere din lant. Procesul virarii ancorei inceoe cu tragerea prin nara a lantului de ancora cu ajutorul vinciului de ancora. Regimul de virare a ancorei este cel mai important pentru calcului actionarii electrice a instalatiei de ancora. De aceea, se vor analiza, in detaliu, toate fenomenele care au loc in acest regim. Pentru simplificare vom considera coordonatelor navei, se allege un system de coordinate XOY a caror origine coincide cu pozitia narei. Se considera ca nava se deplaseaza in plan orizontal.

Se introduc urmatoarele relatii: DH- distanta dintre nara si suprafata apei; X2- proectia portiunii de lant l2 pe axa orizontala; X3- proectia portiunii de lant l3 pe axa orizontala; F3- forta de tinere a ancorei; F- forta de intindere in lant intr-un punct oarecare. Fr- forta de reactie din partea actionarii; q- greutatea unui metro liniar de lant in apa; Vdeplasamentul navei; viteza navei; X1- drumul parcurs de nava; V1- viteza lantului; G - greutatea lantului de apa. Pentru determinarea marimilor G si q este necesar sa se cunoasca valorile lor in aer, care vor fi inmultite cu 0, 87. Ecuatia de echilibru e firtelor de micsorarea navei poate fi scrisa in felul urmator:

In acest caz, fortele care apar in lantul de ancora sunt determinate pe de o partende forte  perturbatoare Fp, iar pe de alta parte de fortele interioare dependente de parametrii lantului. Aceste forte se determina din conditia ,,curbei lantisorului’’.Utilizand aceasta ecuatie se  poate obtine urmatoare expresie pentru forta de intindere intr-un punct oarecare al lantului:

Masa ,,m” a unui metru liniar de lant este m=120kg/metro liniar.(conform R.N.R.pentru lantruri de 52mm) Astfel se calculeaza: M=0,87· 120=104,4kg/m, Iar in apa g= g· m=9,81· 104,4=1024,164N/m H= 100m. In acest caz, forta de intindere in lant in dreptul narei Fn, pentru cazul x=0 si y=0 este:

In apropierea ancorei Fa, pentru y=H si x=x2 este:

Din teoria generala a firelor grele se stie ca, componenta orizontala a foreti de intindere este o marime constanta pentru orice punct al lantului si se determina cu formula: Fs= a· q Daca intinderea lantului de pe fundul apei are o directie verticala, adica o parte din lant este  pe fundul apei, parametrul , iar proectia portiunii suspendata de lant este x2=a·ln In acest caz, componenta orizontala a foreti de intindere va fi: iar forta de intindere intr-un punct ooarecare va fi: in particular, forta de intindere in dreptul navei(y=0) va fi: F Pentru usurarea calcului procesul de virare a ancorei se poate diviza acest proces in urmatoarele perioade principale: - tragerea lantului cand o parte din lant este pe fundul apei; - tragerea lantului cand toata portiunea de lant este suspendata; - tragerea lantului in zona unor eforturi maxime si smulgerea ancorei de pe fundul apei; - virarea lentului si a ancorei dupa smulgerea si tragerea ancorei in nara. Perioada I

In aceasta perioada toate fortele sunt determinate de lungimea portiunii suspendate a lantului, deoarece . In continuare se va stabili dependenta dintre lungimea l2 si parametrii si sistemului nava-lant de ancora. Calculul perioade I se poate simplifica daca se considera ca nava capata o viteza constanta egala cu viteza de tragere a lantului. In acest caz, . Forta perturbatoare Fp este suma Fortei vantului si a curentilor si anume: Fp═Fvint+Fc. Rezistenta la inaintare a navei Fc depinde in principal de forta de frecare cu a apa a operei vii si este: Fc= f · Sapa · ( Vc + V) ,unde f  este un coefficient care tine seama de Sapei-suprafata operei vii a corpului navei.

C1=0,5·0,85·1,8=0,76=> Sapa= 124,5·(0,76·17,7+1,8·8,1)=3490m Vc-viteza curentilor in m/s => Vc=0,5m/s V-viteza navei in m/s => V=0,20m/s De aici rezulta Fc care are urmatoarea valoare: Fc=1,5·3490·(o,5+0,2) =2725,5N Forta datorata vantului se determina cu formula: Fvant=1,186V vant(Sp+0,31Sov), in care Vvant este viteza vantuluI Vvant = 12,5m/s Sp-suprafata proiectiei suprastructurilor pe planul diametral in m Sov-suprafata proectiei operei vii a navei pe planul diametral in m Sov=960,7m Astfel forta datorata vantului va avea valoarea: Fvant=1,186·12,5 ·(260+0,31·960,7)=103370,46N Fp=Fvant + Fc=2725,5+103370,46=106095,96N=106,09KN Fp=Fx=106,09KN La o miscare uniforma a navei lungimea partii suspendate a lantului ramane constanta si se poate calcula cu formula:

Fa=Fx+qH=Fp+qH=106095,69+512·100=157295N Perioada a II-a Aceasta perioada incepe cu momentul cand ultima za de lant se ridica de pe fundul apei.Acum, pentru determinarea eforturilor ce apar in lant este necesar sa se cunoasca nu numai lungimea portiunii suspendate ci si parametrul “a”. Componenta orizontala a fortei de intindere Fx=a·q, unde , unde z este radacina ecuatiei:

Forta de intindere totala a lantului in dreptul narei

Calculul perioadei a II-a se face pana in momentul cand lantul capata o forma dreapta. In acest caz forta de intindere din lant in dreptul narei atinge valoarea maxima. Intr-un calcul aproximativ, lungimea lantului de la sfarsitul perioaadei a II-a poate fi determinate conform fig.2, in care sunt detaliate toate componentele foretei de intindere.

Forta de intindere in lant, in dreptul narei Fn la sfarsitul perioadei a II-a se ia egala cu Fsm si se calculeaza cu formula empirica Fsm=qH+k G unde k =3 este coeficientul foretei de tinere a ancorei, G=0,87Mg, unde M este masa ancorei. G=0,87·3450·9,81=29444,7N Fn=Fsm=512·100+3·29444,7=139534,1N

Perioada a III-a  Nava se afla chiar deasupra ancorei.Intr-un calcul aproximativ, forta de intindere a lantului in dreptul narei se ia constant pe toata perioada a III-a si este egala cu forta necesara smugerii ancorei de pe fundul apei, adica: Fn=Fsm=139,53KN Perioada a IV-a Forta de intindere a lantului se calculeaza cu formula: Fn=G+ql2, unde l2 este lungimea lantului eliberat, care variaza de la valoarea H la valoarea 0. Fn max= G+qH=29444,7+512·100=80644,7N Fn min= G=29444,7N

Perioada a V-a Pentru evitarea accidentelor, la tragerea ancorei in nava, viteza lantului trebuie sa fie mai mica de 0,05: 0,7m/s. Asa cum se constata eforturile din lant nu depasesc niciodata rezistenta la tractiunea acestuia.

CALCULUL ACTIONARII ELECTRICE A INSTALATIEI

La calculul actionarii electrice a mecanismului de ancora este necesar sa se determine  puterea optimala a motorului astfel ca, pe de o parte sa se satisfaca cerintele R.N.R., iar pe de alta parte sa aiba masa, gabarite si costuri minime. In conformitate cu cerintele regulilor  R.N.R., puterea actionarii electrice trebuie sa asigure virrea lantului de ancora cu o viteza mai mare de 9m/min, forta de tractiune la barbotina fiind considerate mai mare decat cea determinata cu formula: Fl= kd [N], in care k= 41,7 pentru lanturi de categoria a doua, iar  d  reprezinta diametrul lantului de ancora in mm. Fl= 41,7·52=192636,8N Cuplul de pornire al actionarii mecanismului de ancora, in cazul in care lantul de ancora este nemiscat, trebuie sa produca o forta de tractiune la barbotina mai mare de 2Fl. Actionarea mecanismului de ancora trebuie sa asigure ridicarea simultana a doua ancore suspendate liber, de la jumatatea adancimii conventionale a apei. La apropierea ancorei de nara, viteza de virare a lantului trebuie sa fie mai mica de 9m/min. Se recomanda ca viteza de intrare a ancorei in nara sa fie de 7m/min.

CALCULUL CUPLULUI MOTORULUI

Pentru determinarea cuplului nominal al motorului este necesar ca la inceput sa se determine cuplul maxim. Plecand de la conditia smulgerii ancorei de pe fundul apei se obtine:

Unde: Rb-este raza barbotinei, Rb=0,4m η – randamentul transmisiei mecanice, η =0,8 η - coefficient care tine seama de pierderile din nara, η =0,7 I - raportul de transmisie al vinciului de ancora, i =154 Astfel Msm va avea valoarea:

Din conditia virarii a doua ancore de la o adancime de H= 100m

Din conditia virarii ancorei de la o adancime egala cu lungimea totala a lantului, rezulta:

In acest fel, cuplul de sarcina maxima la axul motorului va fi cel care apare la virarea ancorei de la o adancime egala cu lumginea totala a lantului. Considerand coeficientul de suprasarcina a motorului λ =1,9, obtinem valoarea de calcul a cuplului nominal: Deoarece viteza medie de virare a ancorei este cunoscuta ca fiind: Vmed = 10,5m/min Turatia nominala de calcul a motorului: n =n · ψ unde:

CAPITOLOU V

ALEGEREA ELEMENTELOR COMPONENTE ALE INSTALATIEI DE ANCORARE

Alegerea elementelor componente ale instalatiei se face in functie de caracteristica de dotare a navei Na. Conform R.N.R.: Na = +2Bh + 0,1A, unde: - deplasamentul volumetric la pescajul corespunzator liniei de incarcare de vara [m]

B- latimea navei; h - inaltimea de la linia de incarcare de vara pana la fata superioara a invelisului puntii celui mai inalt ruf, care se calculeza in felul urmator: h = a + Σh a - distanta masurata pe verticala, la sectiunea maestro, de la lina de incarcare de vara  pana la fata superioara a invelisului puntii superioare; h - inaltimea, in plan diametral, a fiecarui nivel al suprastructurii sau rufului cu o naltime mai mare de 0,25B [m]; A- suprafata velica, in limitele lungimii navei L, considerate de la limita de incarcare de vara. La determinarea valorii A se va tine seama numai de suprafata velica a corpului suprastructurilor si rufurilor avand latimea mai mare de 0,25B. Corespunzator acestei valori, la prova se va prevedea o instalatie de ancorare, conform R.N.R compusa din: - 3 ancore Hall de 3540 Kg fiecare, din care doua principale amplasate in nari si una de rezerva; - 2 lanturi de ancora sudate electric, cu puntea, de calibru 52mm, din otel de rezistenta marita anand lungimea totala 522,5m, adica 19 chei- 27,5m I tribord Tb (10 chei); - 2 stope de lant cu rola si cutit care asigura mentinerea navei la ancora precum si botarea ancorelor in post de nari; - 2 decansatoare de lant cu actionare de pe puntea teuga de la o roata de manevra; - 2 nari de ancora din tabla de otel sudata; - 2 nari de bord turnate din otel; - 2 nari de lant din tabla sudata, pentru ghidarea lanturilor in putul de lant; - 1 vinci de ancora si manevra actionat electric, avand 2 barbotine decuplabile cu frana de banda si 2 tambururi de manevra; - Rezistenta la tractiune a lantului cu d = 52mm, Rtr =1480 KN. Vinciul are urmatoarele caracteristici: - calibrul lantului d =52mm - viteza medie de virare la lantului v = 10,5m/min - raza barbotinei Bb =0,4m - actionarea este electrica la 380V/50 Hz si se folosesc un motor cu rotorul in scurtcircuit, cu trei trepte de turatie tip MALL 612.

CAPITOLUL VI

PRESCRIPTIILE R.N.R PRIVIND INSTALATIILE LA BORDUL NAVEI

Orice nava trebuie sa aiba un echipament de ancorare, precum sis tope pentru amararea ancorelor principale in timpul marsului, dispozitive pen tru asigurarea si declansarea capetelor lanturilor de ancora si masini pentru fundarisirea si virarea ancorelor principale si  pentru tinerea navelor dupa fundarisirea ancorelor. Pentru fiecare lant de ancora trebuie sa se prevada o stopa care sa asigure stationarea navei la ancora. Daca pe nava, in afara instalatiei de ancorare mai exista orice alta instalatie de ancorare sau alt echipament ( ca de exemplu ancore de avanti sau de papionaj cu vinciurile respective la dragi, corp mort la navele far), atunci asemenea instalatieii sau echipamente sunt considerate ca speciale sin u sunt supuse supravegherii R.N.R  Folosirea instalatiei de ancorare ca instalatie da avanti la dragi sau pentru mentinerea  pozitiei dragilor in timpul dragajului cu grafiere, va forma, in fiecare caz, obiectul unei examinari speciale a R.N.R., in aceste cazuri toate elementele statice si dinamice afectand instalatia de acorare.

CARACTERISTICA DE DOTARE

Pentru nava, cu exceptia macaralelor plutitoare, caracteristica de dotare N, se calculeaza cu relatia urmatoare: - deplasamentul volumetric la pescajul corespunzator liniei de incarcare de vara [m] h- inaltimea de la linia de incarcare de vara pana la fata superioara a invelisului puntii celui mai inalt ruf, care se calculeaza in modul urmator: h=a + Σh, in care: a- distanta masurata pe verticala, la sectiunea maestro, de la lina de incarcare de vara  pana la fata superioara a invelisului puntii superioare,[m]; h- inaltimea in planul diametral PD, a fiecarui nivel al suprastructurii sau a rufului cu o latime mai mare de 0,25 B [m]. Daca pe lungimea navei exista doua sau mai multe suprastructuri sau rufuri, in calcul se ia numai suprastructura sau ruful care are latimea cea mai mare, la nivelul examinat. La determinarea h nu se ia in considerare selatura si asieta. A- suprafata velica in limitele lungimii navei L, considerate de la linia de incarcare de vara, [m]. La determinarea valorii A se va tine seama numai de suprafata velica a corpului, suprastructurilor si rufurilor avand latimea mai mare de 0,25 B. ANCORE PRINCIPALE SI ANCORE DE CURENT

Daca numarul ancorelor principale este de trei, atunci una din ele se considera de rezerva. Cea de –a treia ancora, adica cea de rezerva, poate lipsi la navele cu zona limitata de naigatie 1,2 si 3. In afara de acesta la navele avand caracteristica de dotare 25 si mai putin se permite ca a doua sa fie folosita ca ancora de rezerva, cu conditia ca sa existe  posibilitati pentru punerea ei in functiune in cel mai scurt timp. Navele cu regiune de navigatie limitata 3, a caror caracteristica de dotare este de 35 si mai putin, cu exceptia navelor de pasageri, pot avea numai o singura ancora principala.

La ancorele tip amiralitate, in masa ancorei se inchide si masa traversei. Masa fiecarei ancore principale si de current poate sa difere cu +7% fata de valoarea determinate conform tabelelor R.N.R. cu conditia ca masa totala a ancorelor principale san u fie mai mica decat masa totala prescrisa. In cazul dotarii navelor cu ancore cu capacitate mare de tinere, masa fiecarei ancore poate fie gala cu 75% din masa ancorei determinate de tabelele R.N.R. Se admite dotarea navelor cu ancore cu fus basculant (patent) si cu ancore cu fus monobloc. Masa bratelor fiecarei ancore patent, inclusive boltul si piesele de imbinare, nu trebuie sa fie mai mica de 60% din masa totala a ancorei. La ancorele cu fus monobloc, masa fusului trebuie sa fie 20% a din masa totala a ancorei inclusive cheia de ancora. Pentru ca ancora sa poata fi considerate cu capacitate mare de tinere, trebuie sa se efectueze, pe diferite funduri de mare, incercari comparative fata de ancora patent, de aceeasi masa, cu capacitatea de tinere normala. In acest caz capacitatea de tinere a ancorei trebuie sa fie de cel putin doua ori mai mare decat a ancorei patent de referinta. Volumul si modul de desfasurare a acestor probe se vor face, in fiecare caz, obiectul unei examinari speciale a R.N.R. LANTRURI SI CABLURI PENTRU ANCORELE PRINCIPALE

Navele avand caracteristica de dotare 205 si mai putin, ( la care cea de-a doua ancora  principala este admisa ca ancora de rezerva), precum si navele avand caracteristica de dotare 35 si mai putin, (care pot fi dotate numai cu o singura ancora principala) pot fi dotate numai cu un singur lant avand lungimea redusa la jumatate fata de aceea ceruta  pentru doua lanturi. Lanturile de ancora trebiesa fie alcatuite din chei de lant. Fac exceptie lanturile cu un calibru mai mic de 15mm, care pot fi executate fara a fi impartite in chei de lant. Cheile de lant trebuie sa fie imbinate intre ele cu ajutorul zalelor de impreunare. Folosirea cheilor de tachelaj in locul zalelor de impreunare formeaza, in fiecare caz in  parte, obiectul unei examinari speciale din partea R.N.R. Dupa pozitia pe care o ocupa in lant, cheile de lant se impart in: - cheie de lant de ancora, care se prinde la ancora; - cheie de lant intermediara; - cheie de lant de capat, care se ficeaza la dispozitivul de declansare a lantului. Cheia de lant de ancora este alcatuita dintr-un vartej, o za terminala si din numarul minim de zale comune si marite. Daca raportul intre dimensiunile subansamblelor si piesele lantului permite, atunci cheia de lant de ancora poate fi formata numai dintr-un vartej, o za terminala si o za de impreunare ce le va imbina. La lanturile neimpartite in chei de lant, fiecare lant va inchide un vartej asezat cat mai aproape de ancora. In toate cazurile, boltul cheii de vartej va fi orientat in partea opusa ancorei. Cheia de lant de ancora sa va imbina cu cheia de ancora cu ajutorul unei hei de tachelaj pentru aceasta in cheia de ancora se introduce bolutul cheii de tachelaj. Cheile de lant intermediare vor avea o lungime cuprinsa intre 25m-27,5m, numarul de zale fiind intotdeauna impar.Lungimea totala a celor doua lanturi reprezinta numai lungimea totala a cheilor de lant intermediare, fara lunhimea cheilor de ancora si de capat. Daca numarul de chei de lant intermediare este impar, atuci lantul din tribord va avea o cheie de lant intermediara in plus fata de lantul din babord.

Cheia delant de capat  va fi formata dintr-o za speciala de dimensiuni marite (totusi aceasta trebuie sa alunece usor pe barbotina vinciului de ancora) de care se fixeaza dispozitivul de fixare a lantului, si din numarul minim de zale comune si marite. Daca raportul dintre dimensiunile pieselor lantului si ale dispozitivului pentru declansarea lui  permite, atunci cheia de lant de capat poate fi formata numai dintr-o singura za terminala. La navele de pescuit avand lungimea mai mica de 30m si la celelalre nave a caror  caracteristica de dotare este de 205 si mai putin, lanturile de ancora pot fi inlocuite cu cabluri din otel. Forta totala de rupere a acestor cabluri trebie sa fie mai mica decat sarcina de rupere a lanturilor respective, iar lungimea totala sa fie cel putin 1,5 ori lungimea acestor  lanturi.Daca vaierele corespund acestor cerinte, ele pot fi folosite drep cabluri pentru ancore. La navele avand caracteristica de dotare 130 si mai putin, cu acordul R.N.R.,lanturile sau cablurile din otel pot fi inlocuite cu parame din fibre sintetice. Capatul fiecarui cablu de otel trebuie sa se termine cu un octet de rodanta, cleme sau mansoane sis a se imbine cu cncora intr-un segment de lant avand lungimea egala cu distanta de la ancora la vinci; forta de rupere a segmentului indicat nu trebuie sa fie inferioara celei a cablului de otel. Lungimea bucatii de lant poate fi cuprinsa in 1,5 ori lungimea cablurilor  (reglementata in 3.4.10 in R.N.R.). LANT SAU CABLU DE OTEL PENTRU ANCORA DE CURENT

Se admite ca pentru ancora de current sa se foloseasca atat lanturi de punte cat si lanturi fara punte. ECHIMAPENT PENTRU ANCORE. STOPE

Pentru fiecare lant sau cablu al ancorelor principale trebuie sa se prevada o stopa, care sa asigure mentinerea in nara a ancorei la postul de mars, si in afara de aceasta, sa asigure nava ancorata. Daca stopa este destinata exclusive pentru tinerea ancorei la postul de mars in nara, atunci piesele sale trebuie sa fie calculate pentru un effort in lant egal cu de doua ori masa ancorei. In acest caz, eforturile unitare in piesele stopei nu trebuie sa fie mai mari de 0,4 din limita de curgere a materialului lor. Daca stopa are in componenta lant sau cablu, acestea se vor calcula pentru o forta egala cu de doua ori masa ancorei, luandu-se un coeficient de siguranta de 5 fata de sarcina de rupere a lantului sau forta totala de rupere a cablului. Daca stopa este destinata asigurarii ancorajului, atunci piesele sale trebuie sa fie calculate pentru o forta in lant egala cu 0,8 din sarcina lui de rupere. In acest caz eforturile unitare in piesele stopei nu trebuie se fie mai mari decat 0,95 din limita superioara de curgere a materialului lor. Lantul sau cablul stopei trebuie sa aiba o rezistenta egala cu aceea a lantului de ancora pentru care cunt destinate.

DISPOZITIB PENTRU ASIGURAREA SI DECLANSAREA CAPATULUI LANTULUI DIN PUT

Piesele dispozitivului pentru asigurarea si declansarea capatului cheii de lant de capat trebuie sa fie calculate, la rezistenta, pentru o forta in lanta egala cu 0,6 din sarcina lui de rupere. In acest caz, eforturile unitare in piesele dispozitivului nu trebuie sa fie mai mari decat 0,95 din limita superioara de curgere a materialului lor. Pe navele avand caracteristica de dotare mai mare de 205, dispozitivul de asigurarea si declansarea capatului cheii de lant de capat trebuie sa fie prevazut cu un mijloc de actionare de pe puntea pe care se afla masina vinciului de ancorare, sau pe de alta punte dintr-un loc cu acees peramanent liber si usor. Dispozitivul de actionare trebuie sa fie cu autofranare. Sistemul de constructie al dispozitivului de asigurare si declansare, a capatului cheii de lant trebuie sa functioneze sigur atat sub actiunea fortei din lant cat si in lipsa acesteia. INSTALAREA LANTURILOR DE ANCORA

Instalarea lanturilor de ancora trebuie sa asigure miscarea lor libera in timpul fundarisirii si virarii ancorelor. Fusul ancorei trebuie sa intre in nara, numai sub actiunea fortei de tractiune din lantul de ancora sis a se desprinda usor din aceasta cand inceteza actiunea de intidere. Grosimea peretelui tubului marii nu trebuie sa fie mai mica de 0,4 din calibrul lantului de ancora ce trece prin nara. La navele din material plastic armat cu fibre de sticla, la invelisul exterior, sub nara de lant, trebuie amplasate table din otel zincat sau table din otel inoxidabil fixate cu buloane cu cap inecat. PUTUL LANTULUI

Pentru depozitarea fiecarui lant de ancora trebuie sa se prevada un put de lant. Daca se  prevede un singur put de lant pentru doua lanturi, acesta va avea un perete despartitor care sa asigure depozitarea separate a fiecarui lant. Forma, capacitatea si adancimea putului de lant trebuie sa asigure trecerea libera a lantului  prin nara, asezarea de la sine a lantului si filarea lui nestanjenita la lansarea ancorei. Constructia putului de lant si a capacelor gurilor de vizitare trebuie sa fie etanse la apa atat cat este necesar, pentru ca inundarea intamplatoare a putului san u duca la deteroirarea instalatiilor auxiliare importante sau a echipamentelor amplasate in afara putului de lant sis a nu influenteze exploatarea in bune conditii a navei. CERINTE SUPLIMENTARE PENTRU ECHIPAMENTELE DE ANCORARE CU COMANDA DE LA DISTANTA

Stopele si celelalte echipamente pentru ancora, pentru care se prevad comenzi de la distanta trebuie sa aiba ci comanda manuala locala. Construcita echipamentelor de ancorare si componentele comenzilor manuale locale ale acestora trebuie sa asigure functionarea in conditii normale, la iesirea din functie a unora dintre componente sau a intregului sistem de comanda de la distanta. VINCIURI DE ANCORA

Pentru fundarisirea si virarea ancorelor principale, avand masa mai mare de 35 Kg,  precum si pentru asigurarea ancorajului, se vor instala pa puntea navei, la prova, mecanisme de ancorare. La navele avand caracteristica de dotare 205 si mai putin, se admite instalarea de mecanisme de ancorare actionate manual, si folosirea altor mecanisme de punte pentru fundarisirea si virarea ancorelor. PIESE DE REZERVA

La fiecare nava cu ancora cu lant (lanturi) de rezerva pentru ancora (ancorele) principala, trebuie sa se prevada ca rezerva: Cheia de lant de ancora…… 1buc Za de impreunare ….... 2buc Cheie de lant de capat ……. 1 buc La fiecare nava, ancora de rezerva su cu cablu (cabluri) de otel pentru ancora (ancorele)  principala, trebuie sa se prevada, ca rezerva, un set de piese, care sa asigure imbinarea cablului de otel cu cheia de ancora.

FACULTATEA DE INGINERIE NAVALA SI NAVIGATIE SISTEME SI ECHIPAMENTE NAVALE

PROIECT INSTALATII NAVALE DE BORD INSTALATIA DE ANCORARE

Indrumator: Ing.PINTILIE ALEXANDRU Anul universitar 2008-2009

Anul universitar 2008-2009

Student: