Utilizarea programelor specializate de calcul pentru estimarea caracteristicilor propulsive

1.1.      METODA UTILIZARII PROGRAMELOR SPECIALIZATE DE CALCUL

Metoda este o compilatie intre metoda analitica, metoda experimentarii pe model in bazinele de incercari si tehnica de calcul din ce in ce mai performanta. Programele disponibile acopera o larga plaja de posibile aplicatii, de la estimari preliminare rapide la determinarea marimilor necesare prin calculul spectrului hidrodinamic si evidentierea liniilor de curent in jurul carenei navei.

Un astfel de program specializat este programul  AUTOPOWER, program oferit de Autoship Systems din Vancouver – Canada (figura 6.1).

Figura 6.1

Programul ofera posibilitatea calculului rezistentei la inaintare si a puterii de remorcare precum si optimizarea caracteristicilor agregatului propulsiv pentru regimurile de deplasament, semi-deplasament si glisare prin utilizarea a diferite metode teoretico – experimentale elaborate de comunitatea stiintifico – academica internationala.

Metodele disponibile sunt eficace numai pentru anumite tipuri de forme sau dimensiuni ale carenei precum si pentru game de viteza specifice, recomandarile de aplicabilitate precum si limitele de utilizare fiind clar specificate si in unele cazuri chiar de netrecut, programul nefunctionand in aceste situatii. De notat de asemenea ca in alte cazuri programul ruleaza cu date initiale ce depasesc limitele de utilizare recomandate insa rezultatele sunt incerte, uneori chiar aberante.

Calculul rezistentei la inaintare si a puterii de remorcare debuteaza cu selectarea regimului de navigatie (deplasament, semi-deplasament sau glisare) si introducerea datelor initiale (figura 6.2).

Figura 6.2

Urmeaza selectarea metodei de calcul a rezistentei la inaintare si a puterii de remorcare (figura 6.3).

Figura 6.3

La selectarea metodei afiseaza concomitent atat limitele metodei cat si recomandari succinte ale domeniului de aplicabilitate.

Urmeaza calculul de catre program prin mai multe metode a suprafetei udate si apoi selectarea gamei de viteze (figura 6.4). Cu datele astfel introduse programul calculeaza apoi rezistenta la inaintare si puterea de remorcare, generand de asemenea si un raport cu rezultatele obtinute.

Figura 6.4

Urmeaza apoi estimarea caracteristicilor aparatului propulsiv. Se incepe prin selectarea parametrilor initiali (alesi din considerente constructive, economice sau de alta natura – figura 6.5). In continuare programul ofera posibilitatea alegerii valorilor optime pentru unii parametri esentiali cum ar fi puterea de propulsie (figura 6.6) sau diametrul elicei (figura 6.7).

Cu datele astfel introduse programul calculeaza apoi impingerea elicei precum si parametrii geometrici si hidrodinamici ai acesteia.

Figura 6.5

Figura 6.6

Figura 6.7

1.2. ESTIMAREA EFECTIVA A REZISTENTEI LA INAINTARE SI A PUTERII DE PROPULSIE

In continuare se prezinta un exemplu de estimare a caracteristicilor propulsive, datele  initiale ale navei care au fost introduse in program fiind prezentate in figura 6.8. Gama de viteze adoptata a fost de 5 ÷ 11,5 Nd cu incrementul de 0,5 Nd. Metoda de calcul a rezistentei la inaintare a fost metoda Fung, metoda aplicabila navelor mici cu pupa tip oglinda.

Pentru aceste valori programul a calculat rezistenta la inaintare (figura 6.9) si puterea de remorcare (figura 6.10)

Figura 6.8

Figura 6.9

Figura 6.10

1.3. DETERMINAREA VALORILOR OPTIMALE ALE PARAMETRILOR FUNCTIONALI AI GRUPULUI MOTO-PROPULSOR       

Pe baza calcularii rezistentei la inaintare precum si a puterii de remorcare, programul AUTOPOWER ofera apoi posibilitatea configurarii cat mai aproape de optim a agregatului propulsiv.

Astfel, in prima faza se calculeaza (pe baza unor considerente si optiuni initiale) valorile optime ale diferitilor parametri caracteristici ai grupului propulsor precum si ai elicei ca atare. Optiunile initiale (oferite de program) ce au fost luate in consideratie sunt cele de mai jos (valorile implicite sunt oferite sau calculate de program):

Tip elice: Wageningen B

Numar de pale: 3

Raport de disc (la 2,5 % cavitatie): implicit

Diametru elice: 0,80 m– din considerente de gabarit

Putere motor (90% MCR): implicit

Turatie la elice: implicit

Cu optiunile de mai sus, pentru gama de viteze aleasa au rezultat parametrii optimi  ai grupului moto-propulsor (figura 6.10), impingerea elicei in relatie cu rezistenta la inaintare calculata anterior (figura 6.11) precum si parametrii geometrici si hidrodinamici optimi ai elicei (figura 6.12).

Figura 6.10

Figura 6.11

Figura 6.12

In urma calculelor programul a oferit urmatoarele valori ale parametrilor optimi esentiali ai grupului moto – propulsor (motor + inversor -  reductor) precum si ai elicei:

Putere motor (90% MCR): 140kW

Turatie la elice: 774 r.p.m.

Raport de disc: 0,594

Raport de pas: 0,725

Viteza de mars: 9,89 Nd

De notat ca viteza de mars de 9,89 Nd  rezulta din intersectia graficelor impingerii elicei si rezistentei la inaintare din figura 6.11, valoarea afisata in figura 6.12 avand un caracter mai mult informativ.