Studiul teoretic al excitațiilor induse de propulsoare la nave

CAPITOLUL 1

CONSIDERAŢII GENERALE

1.1. Generalităţi

Creşterea schimbului de mărfuri, respectiv a exportului în cadrul schimbului mondial de valori, presupune şi creşterea corespunzătoare a eficienţei mijloacelor de transport. Dintre acestea, mijloacele de transport pe apă se situează la cote superioare de eficienţă, iar pentru anumite relaţii de transport constituie singura modalitate posibilă.

La sporirea competitivităţii transportului naval, o hotărâtoare contribuţie o are motorul naval, cea mai răspândită instalaţie a actualei perioade, factor determinant în atingerea unor parametrii superiori de eficienţă în exploatare. În prezent, motorul diesel deţine o pondere de peste 90% din totalul instalaţiilor de propulsie navală şi, deocamdată el nu are nici un concurent potenţial în domeniul motorului naval.

Din considerente de eficienţă economică (consum specific de combustibil redus, antrenare directă a elicei, simplitate în întreţinere), motorul diesel lent, în doi timpi, cu cap de cruce, este astăzi preferat de către proprietarii de nave comerciale. Eficienţa şi simplitatea acestui motor au făcut ca el să fie solicitat în prezent şi în domeniul puterilor mici, domeniu "rezervat" până acum motoarelor semirapide în patru timpi.

Concurenţa puternică a motorului lent a determinat intensificarea cercetărilor în vederea sporirii eficienţei motorului semirapid căruia i se poate reproşa numărul mare de cilindrii necesar pentru realizarea unei puteri echivalente, precum şi calitatea superioară a combustibilului utilizat. Trecerea motorului semirapid, în patru timpi, la funcţionare cu combustibil greu a reprezentat primul pas întreprins de către constructorii acestuia în competiţia cu motorul lent.

Motoarele diesel rapide, în patru timpi, sunt utilizate în flota comercială mondială mai mult pentru servicii auxiliare şi ca motoare principale la unele nave speciale. Şi la aceste motoare se încearcă utilizarea combustibilului greu cu viscozitatea de 18OcSt (1500 sec. Red. 1).

Pentru viitor constructorii de nave comerciale îşi dirijează eforturile în vederea menţinerii eficienţei şi rapidităţii (mai ales pentru mărfurile perisabile) transportului naval de bunuri între ţările lumii. Chiar şi în condiţiile crizei de energie şi creşterii preţului de combustibil marin de origine petrolieră.

Pornind de la faptul că, din cantitatea totală de energie conţinută în combustibilul ars într-un motor diesel, doar 20% este utilizat pentru propulsia navei, constructorii navali acţionează pe toate căile pentru diminuarea pierderilor de energie şi pentru sporirea eficienţei propulsiei. Atenţia lor este concentrat la nivelul propulsorului, motorului şi a navei.

1.2. Evoluţia sistemelor de propulsie navală

Sistemele de propulsie navale pentru navele flotei comerciale mondiale au fost realizate în ultimele două decenii în exclusivitate din motoarele diesel, turbine cu abur şi turbine cu gaze. Toate aceste instalaţii energetice de forţă sunt consumatoare de combustibil de origine petrolieră. După declanşarea crizei petroliere şi creşterea vertiginoasă a preţului petrolului, faptul nu a rămas indiferent constructorilor şi proprietarilor de nave.

În aceste condiţii, avantajele turbinei cu gaze (maşina rotativă, spaţiu mic ocupat în compartimentul maşini, greutate mică, pornire uşoară, etc.) nu au mai putut fi compensate de consumul mare de combustibil şi calitatea superioară a acestuia. Ca urmare, din anul 1980, fabricaţia lor pentru propulsie navală a încetat.

Nici avantajele turbinei cu abur (maşina rotativă, putere mare la arbore, abur pentru utilizări auxiliare la bord, combustibil de calitate inferioară, etc.) nu au mai putut compensa consumul mare de combustibil. De aceea şi producţia de turbine cu abur s-a redus simţitor (de ta "132 de nave ce totalizau un deplasament de 31.833.000 tdw. în 1975 la 11 nave cu un deplasament de 1.222.428 tdw. în 1986), conversia abur-diesel constituind o problemă la începutul anilor "80.

Din considerente de eficienţa economică (consum specific de combustibil redus, combustibili de calitate inferioară, durabilitate sporită, simplitate în întreţinere), începând cu anul 1980, circa 98% din navele lansate la apă au fost echipate cu motoare diesel.

1.3. Tendinţe în construcţia motorului lent

În ultimele două decenii, sistemele de propulsie pentru navele flotei comerciale au fost realizate aproape în totalitate cu motoare diesel. Dintre motoarele diesel, preferat a fost motorul lent în doi timpi care, la începutul anilor "80 deţinea o pondere de circa 58% din totalul puterii instalate la navele nou construite.

Tabelul 1.1 Producţia mondială de instalaţii de forţă la începutul anului 1981 şi începutul anului 1895 pentru navele comerciale mai mari de 2000tdw

1981 1995

Tipul instalaţiei Nr. Putere totala Nr. Putere totala

(buc) (kW) (%) (buc) (kW) (%)

Motoare lente 459 7770731 58.45 483 5314134 78.13

Motoare semirapide 665 4394530 33.06 338 1318050 19.38

Turbine cu abur 22 1128936 8.49 O O O

Turbine cu gaze O O O 8 -169523 2.49

TOTAL 1146 13294197 100 829 6801707 100

La începutul anului 1995, circa 80% din puterea instalată la navele comerciale nou construite era acoperită de cele 483 de motoare lente în doi timpi, fabricate de: MAN - B&W (3G2 bucăţi; 2858433 kW; 53.8%), Sulzer (-108 bucăţi; 1826847 kW; 34.4%) şi Mitsubishi (73 bucăţi; 628854 kW; 11.8%).

1.4. Fenomene vibratorii la bordul navelor

Creşterea dimensiunilor navelor comerciale şi a puterii instalaţiilor de propulsie în ultimele decenii ridică în faţa proiectanţilor şi constructorilor de nave numeroase probleme tehnice, una din cele mai importante fiind aceea a vibraţiilor la bordul navelor.