brodski pogonski strojevi.pdf
TRANSCRIPT
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 1
Brodski pogonski strojevi
2. predavanje
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 2
UVOD
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 3
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 4
Brodske teretne linije
Na polovici dužine, na boku broda označene su teretne linije
(«Plimsoll Mark») sukladno IMO (International Maritime Organisation) i
lokalnoj upravi.
One označavaju gaz do kojega se brod može sigurno krcati.
Dubina gaza ovisi o godišnjem dobu i slanosti vode. Tako su
naznačene linije za plovidbu u slatkoj i morskoj vodi s daljnjom podjelom
na tropske, ljetne, zimske i polarne uvjete.
Sukladno pravilima, nazivni gaz za proračun trupa broda je gaz na
ljetnoj liniji (S).
Zimski gaz je manji zbog većeg rizika od nevremena.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 5
Oznake za brodske teretne linije
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 6
Dimenzije broda
Istisnina (displacement) i masa tereta (deadweight, dwt)
Kada je brod nakrcan on plovi na proizvoljnoj vodnoj liniji. Istisnina
odgovara masi vode koja je istisnuta uranjanjem trupa u vodu. Istisnina prema
tome odgovara ukupnom teretu nakrcanog broda (podrazumijeva se u morskoj
vodi s gustoćom 1025 kg/m3). Istisnina (displacement) sadrži teret same strukture
broda (lightweight) i ukrcanog tereta (deadweight) zajedno s potrebnim gorivom i
drugim tvarima potrebnim za rad broda. Masa ukrcanog tereta (deadweight) prema
tome odgovara razlici istisnine i mase strukture broda.
deadweight = displacement – lightweight
Ponekad «tona» ne predstavlja masu od jedne tone. Pored metričke tone
(1000 kg), koristi se engleska tona (1016 kg), koja se često naziva «long ton».
«Short ton» odgovara masi od 907 kg.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 7
Masa strukture broda (lightweight) ne koristi se kao pokazatelj
veličine broda, dok se masa ukrcanog ukupnog tereta (zajedno s pogonskim
gorivom itd.) vrlo često koristi.
Često se nosivost broda (max. masa ukrcanog tereta (deadweight))
odnosi na projektni gaz broda. U tablici 2 dati su orijentacijski podaci za
omjer između nosivosti i drugih masa.
Istisnina broda može se izraziti i kao volumen istisnute vode V u m3.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 8
Opis oblika trupa broda
Oblik podvodnog dijela broda ključan je za njegov pogon. Dimenzije
broda odnose se na nazivni gaz broda i pripadnu vodnu liniju. Izbor nazivnog
gaza broda ovisi o opterećenosti broda (tj. dali će u radu brod biti lako ili teško
opterećen). Najčešće se govori o gazu pri punom opterećenju.
Dužina među okomicama je dužina među najudaljenijim okomicama na
trup broda, obično na vodnoj liniji pramca i na osi vratila kormila. Općenito je ta
dužina nešto manja od dužine na vodnoj liniji te se može približno izraziti kao:
Lpp = 0.97 LWL
Gaz broda (D ili T) definira se kao okomita razlika dna trupa od vodne
linije. Gaz broda na pramcu DF i na krmi DA su često jednaki kod nakrcanog
broda.
Širina (Breadth) na vodnoj liniji BWL predstavlja sljedeći važni faktor. Ona
se mjeri na najširem mjestu vodne linije.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 9
Dužina među okomicama
Dužina na vodnoj liniji
Dužina preko svega
Širina na vodnoj liniji
Gaz
Površina poprečnog presjeka
Dimenzije trupa broda
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 10
Tip broda Dimenzije Nosivost
Gaz do:
Ukupna dužina broda:
Širina broda: Ukupna dužina broda (radi luka): Ukupna dužina broda (radi ustava): Dopušteni gaz:
Dopušteni gaz broda: Dopuštena širina broda: Gaz x širina do: Ukupna dužina broda do:
AFRA – American Freight Rate Assesment Širina broda:
Dužina broda:
Više od
Preko
Dimenzije različitih tipova tankera
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 11
Za prikaz oblika trupa broda koriste se različiti koeficijenti.
Koeficijent punoće (Block coefficient) CB je najvažniji od koeficijenata.
On se definira kao omjer volumena podvodnog dijela broda Ili volumena istisnine)
i volumena paralelopipeda čije su stranice jednake širini, dužini i gazu broda:
Ovaj je koeficijent punoće izračunat s dužinom na vodnoj liniji. Vrlo se
često koristi koeficijent punoće izračunat na dužini među okomicama:
Niska vrijednost koeficijenta punoće ujedno znači i manji otpor trupa
broda u plovidbi, osobito pri većim brzinama.
DBLC
W LW L
B
DBLC
WLpp
ppB ,
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 12
U tablici su prikazane vrijednosti koeficijenta punoće i
odgovarajuće brzine plovidbe. Iz tablice se vidi da brodovi s manjom
brzinom plovidbe imaju i veći koeficijent punoće.
Koeficijent površine na vodnoj liniji CWL predstavlja omjer površine
AWL na vodnoj liniji i pravokutnika sa stranicama dužine LWL i širine
BWL broda na vodnoj liniji:
WLWL
WL
WLBL
AC
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 13
Volumen istisnine
Površina poprečnog presjeka (na srednjaku)
Koeficijent punoće
Koeficijent srednjaka
Uzdužni prizmatički koeficijent
Koeficijent površine na vodnoj liniji
Površina vodne linije
Koeficijenti trupa broda
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 14
Općenito je vrijednost ovog koeficijenta za oko 0.10 veća od koeficijenta
punoće broda:
CWL = CB + 0.10
Ova je razlika nešto veća kod brzih brodova s malom vrijednosti
koeficijenta punoće.
Koeficijent srednjaka broda (Midship section coefficient) CM dodatno
opisuje oblik trupa broda. On je jednak omjeru površine AM poprečnog presjeka
uronjenog dijela broda na mjestu najveće širine i površine pravokutnika sa
stranicama jednakim širini broda i gazu:
Kod brodova za prijevoz rasutog tereta i tankera ovaj koeficijent ima
vrijednosti od 0.98 do 0.99. Za kontejnerske brodove on je jednak 0.97 do 0.98.
DB
AC
W L
M
M
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 15
Uzdužni prizmatički koeficijent (Longitudinal prismatic coefficient)
Cp je omjer istisnine (kao volumena) i produkta površine srednjaka i dužine
na vodnoj liniji:
Kao što se može vidjeti, Cp nije nezavisna veličina već ovisi o
vrijednosti koeficijenta punoće CB i koeficijenta srednjaka broda CM.
M
B
WLWLMWLM
pC
C
LDBCLAC
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 16
Nosivost, tdw
Glavne dimenzije brodova za opći i rasuti teret i tankera
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 17
Glavne dimenzije kontejnerskih brodova
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 18
Prosječni gaz i maksimalni promjer brodskog vijka
Istisnina, tdw
Promjer brodskog
vijka D, m
Prosječni gaz, m
Promjer brodskog
vijka ili gaz, m
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 19
SILA OTPORA VOŽNJE BRODA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 20
Da bi brod mogao ploviti potrebno je svladati silu otpora broda u
plovidbi. Tu silu mora stvoriti propulzor broda. Proračun sile otpora broda R
ima značajno mjesto u projektu broda i utječe na odabir pogonskog postrojenja,
odabir glavnog pogonskog stroja i brodskog vijka.
Na otpor broda utjecaj imaju brzina plovidbe, istisnina i oblik trupa
broda. Ukupna sila otpora broda posljedica je djelovanja tri različita otpora:
• otpora viskoznog trenja,
• otpora valova,
• otpora vrtloga (iza istaknutih dijelova broda i krme),
• otpora vjetra.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 21
Voda gustoće pri brzini v ima dinamički tlak:
Ako bi vodu potpuno zaustavili trupom broda, voda bi djelovala ovim
tlakom na uronjeni dio. Ova se funkcijska povezanost uzima kao temelj za
izračunavanje otpora viskoznog trenja na uronjenom dijelu broda. Ova sila otpora
izračunava se pomoću bezdimenzijskog koeficijenta otpora C. Sila otpora
viskoznog trenja računa se s ovim koeficijentom koji množi dinamički tlak i
ukupnu površinu uronjenog dijela broda (zajedno s kormilom):
Na temelju brojnih ispitivanja u bazenima brodarskih instituta i pomoću
koeficijenata za opis trupa, razvijene su različite metode proračuna sile viskoznog
otpora. Svaki od tih proračuna mora biti i eksperimentalno ispitan na modelu broda
prije konačnog projekta broda.
2
2v
p
2
2v
ACRS
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 22
Sila otpora broda zbog viskoznog trenja proporcionalna je kvadratu
brzine plovidbe. Ova sila otpora predstavlja najveći dio ukupne sile otpora
broda, gotovo 70 do 90% kod brodova manje brzine plovidbe (tankeri, brodovi
za rasuti teret) ili ponekad manje od 40% kod brodova za velike brzine plovidbe
(vitki putnički brodovi). Sila otpora viskoznog trenja je:
Sila otpora valova i drugih otpora sadrži otpor zbog stvaranja
površinskih valova i podvodnih vrtloga (zbog odvajanja graničnog sloja). Sila
otpora valova pri malim brzinama plovidbe proporcionalna je kvadratu brzine.
Kod većih brzina plovidbe ona raste mnogo brže.
Kod deplasmanskih trupova broda imamo graničnu brzinu kod koje otpor
valova raste tako jako da je gotovo nemoguće prijeći tu graničnu brzinu. Što je
dužina broda veća, to je veća i ta granična brzina.
2
2v
ACRSFF
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 23
Udio sile otpora valova u ukupnoj sili otpora kod sporih brodova je 8 do
25%, dok je kod brzih brodova taj udio jednak 40 do 60%.
Plovidba u plitkoj vodi isto tako može povećati sile viskoznog otpora
vožnje zbog većeg gradijenta brzine između morskog dna i dna trupa broda.
Izračunavanje sile otpora valova vrši se na sličan način kao i kod sile
trenja, primjenom koeficijenta otpora valova Cu uz napomenu da vrijednost toga
koeficijenta ovisi o brzini plovidbe i dužini broda:
2
2v
ACRSuu
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 24
Sila otpora vjetra ovisi o brzini vjetra i izloženoj površini i obliku
nadvodnog dijela. Kod mirnog vremena otpor vjetra je približno proporcionalan
kvadratu brzine broda i površini sjene nadvodnog dijela broda u smjeru vožnje.
Otpor vjetra u takvim uvjetima predstavlja oko 2% ukupnog otpora broda.
Kod kontejnerskih brodova, pri većim brzinama vjetra, otpor vjetra može
narasti i do 10% ukupnog otpora vožnje. Otpor vjetra se može izraziti kao:
gdje je W gustoća zraka, a AW je površina poprečnog presjeka nadvodnog dijela
broda.
290.0
2v
ACRW
WAA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 25
Ukupna sila otpora vožnje ili sila teglja broda (Towing resistance)
RT jednaka je sumi svih sila otpora:
RT = RF + RW + RA
Odgovarajuća snaga za vožnju ili tegalj broda je:
PT = v RT
Snaga za pogon broda je najvećim dijelom porporcionalna trećoj
potenciji brzine broda:
PT : : v3
Ova se ovisnost najčešće naziva karakteristika broda
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 26
Brzina broda V
Vrsta otpora % od ukupne sile otpora
RF Sila otpora viskoznog trenja
RW Sila otpora valova
RE Sila otpora vrtloga
RA Sila otpora zraka
Spori brodovi
90
5
3
2
Brzi brodovi
45
40
5
10
Brzina broda V
Sile otpora vožnje
broda i njihov udio u
ukupnoj sili poriva
broda
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 27
Brzina broda, čv
Nova radna točka
Normalna radna točka
Snaga za propulziju “Valni” zid
Ovisnost snage o brzini za kontejnerski brod kapaciteta 600 TEU
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 28
Granična (max.)
vrijednost omjera brzine
i dužine plovila
deplasmanske forme
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 29
Oblici valova duž
deplasmanske forme
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 30
Slika valova pri plovidbi velikom brzinom za plovilo
deplasmanske forme
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 31
Vrste formi brodskih trupova
Deplasmanska forma
Poludeplasmanska forma
Gliserska forma
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 32
Približno određivanje brzine gliserske forme
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 33
Primjeri brzih plovila
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 34
Povećanje otpora vožnje tijekom eksploatacije broda
Tijekom eksploatacije broda može doći do otpadanja boje s oplate. Na tim
će mjestima započeti erozija i obraštanje broda različitim živim organizmima (alge,
trava, školjke). Nevrijeme zajedno s neodgovarajuće ukrcanim teretom može
izazvati savijanje limova oplate broda, što može dodatno promijeniti silu otpora
vožnje. Isto tako i površina krila brodskog vijka može postati hrapava i obraštena.
Povećanje ukupnog otpora vožnje može narasti za 25 do 50% tijekom životnog
vijeka broda.
Otpor broda može se povećati u nevremenu na teškom moru, zbog
pojačanog vjetra ili zbog jakih morskih struja. Ukupni otpor vožnje broda može u
jakom nevremenu općenito narasti za 50 do 100% obzirom na ono koje brod ima pri
mirnom moru.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 35
Na rutama po sjevernom Atlantiku prvi postotak odnosi se na ljetni period, a
druga vrijednost na zimski period. Analiza podataka plovidbe uobičajenog broda za
rasuti teret nosivosti 140 000 dwt pokazuje da na nekim rutama, osobito na ruti
između Japana i Kanade kod nakrcanog broda, povećanje otpora plovidbe (sea
margin) može narasti do ekstremnih povećanja od 220% sa srednjom vrijednosti od
100% povećanja.
Kod nevremena utjecaj na povećanje otpora plovidbe imaju morske struje,
jačina vjetra i visina valova. Ako je relativna visina valova velika, oni mogu imati
značajniji dio utjecaja na povećanje otpora vožnje. Vrlo često je zbog ograničene
snage pogonskog stroja brod prisiljen voziti manjom brzinom u nevremenu.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 36
POGON BRODSKIM VIJKOM
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 37
Vrste brodskih vijaka
Brodske vijke možemo podijeliti u dvije glavne skupine (slika 7):
• brodski vijci s fiksnim krilima (Fixed pitch propeller) FPP,
• brodski vijci sa zakretnim krilima (Controllable pitch propeller) CPP
Brodski vijci s fiksnim krilima se lijevaju u jednom komadu zajedno s
glavčinom. Oni se izrađuju iz legura bakra (olovna bronza, legura bakra, nikla i
aluminija CuNiAl). Kutni položaj krila i uspon brodskog vijka ne mogu se mijenjati
tijekom rada. Oni su fiksirani zauvijek. To znači da kad brodski vijak radi u teškim
uvjetima plovidbe, npr. u nevremenu, možda će zbog promjene u krivulji otpora
vožnje doći do nepotpunog iskorištenja raspoložive snage motora. Većina brodova
od kojih se ne traže dobra manevarska svojstva opremljena je danas brodskim
vijcima s fiksnim krilima
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 38
Brodski vijak s fiksnim krilima Brodski vijak s promjenljivim usponom krila
Monoblok izvedba s
fiksnim krilima
(izrađen ljevanjem iz
bronze)
Glavčina s mehanizmom
za nagibanje krila (s
hidrauličkim pogonom)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 39
Brodski vijak s 6 fiksnih krila (FPP)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 40
Za uobičajene trgovačke brodove, kao što su kontejnerski brodovi,
brodovi za rasuti teret i tankeri, koji najveći dio vremena plove konstantnom
brzinom, ugrađuje se mnogo jeftiniji FPP.
Brodski vijci s promjenljivim usponom krila (CPP) imaju glavčinu koja
je relativno veća nego kod brodskih vijaka s fiksnim krilima da bi se smjestio
mehanizam za zakretanje krila. Ovaj je brodski vijak skuplji od FPP, ponekad 3
do 4 puta. Zbog povećanog promjera glavčine, stupanj djelovanja takvog
brodskog vijka je nešto manji nego kod FPP. CPP se jako koristi kod Ro-Ro
brodova, malih tankera za distribuciju (shuttle tankers) i sličnim brodovima
koji iziskuju dobra manevarska svojstva. CPP je mnogo složeniji po svojoj
konstrukciji i iziskuje daleko veće troškove na njegovo održavanje.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 41
Brodski vijak s promjenljivim usponom krila
Controlable Pitch Propeller CPP
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 42
Mehanizma za prekret
krila na CPP
Klip u
hidrauličkom
cilindru za
pomak krila
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 43
Uvjeti strujanja oko brodskog vijka
Kada brod plovi u moru, oko njega se stvara pojas vode koju brod «vuče» za
sobom zbog viskoznog trenja. Brzina kojom ova voda nastrujava brodski vijak je
manja od brzine plovidbe broda. Na određenoj udaljenosti od trupa broda brzina
vode obzirom na brod će biti jednaka brzini plovidbe.
Debljina pojasa trenja (graničnog sloja) povećava se od pramca prema krmi
broda. Ona je prema tome najveća na krmi broda. Najveća debljina je približno
proporcionalna dužini broda. To znači da će na disk brodskog vijka na mjestu
pojasa trenja brzina nastrujavanja biti manja nego na ostalim dijelovima. Položaj
sloja trenja mijenjati će se zbog utjecaja strujanja na pramcu broda, razbijanja i
stvaranja valova itd.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 44
Srednja brzina vW kojom će voda nastrujavati brodski vijak je zbog utjecaja
pojasa trenja manja od brzine broda. Brzina broda je v. Brzina vA vode koja
nastrujava na disk brodskog vijka (jednaka brzini napredovanja brodskog vijka)
biti će jednaka prosječnoj brzini vW, manjoj od brzine broda v. Efektivna brzina vW
na brodskom vijku je jednaka:
vW = v - vA
i može se izraziti u bezdimenzionalnom obliku s koeficijentom traga (wake) w.
Uobičajeni koeficijent traga po Tayloru se definira kao:
Vrijednost koeficijenta traga ovisi najviše o obliku trupa broda, ali isto
tako i o položaju i veličini brodskog vijka. Ovaj koeficijent ima veliki utjecaj na
korisnost brodskog vijka.
v
vv
v
vw
AW
wv
vA
1
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 45
Promjer brodskog vijka ili čak i bolje omjer promjera brodskog vijka d i
dužine broda LWL ima određeni utjecaj na koeficijent traga, obzirom da omjer
d/LWL ukazuje na utjecaj koji sloj trenja ima na rad brodskog vijka. Što je omjer
d/LWL veći to je manji utjecaj sloja trenja, odnosno vrijednost koeficijenta traga
w će biti manja. Obraštanjem broda povećava vrijednost w.
Za brodove s jednim brodskim vijkom vrijednost w = 0.20 – 0.45, što
odgovara brzini strujanja vA na brodskom vijku od 80 do 55% od brzine broda.
Što je veći koeficijent punoće broda to je veća i vrijednost od w. Kod brodova s
dva brodska vijka i tradicionalnom izvedbom krmenog dijela, brodski vijci će
biti smješteni izvan sloja trenja, tako da će koeficijent traga w biti mnogo
manja.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 46
Izvedba pogona broda pomoću dva vijka
(Rotacija oba vijka je uzajamno nasuprotna)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 47
Velika vrijednost koeficijenta traga istovremeno znači i veći rizik od
kavitacije na brodskom vijku, obzirom da je kod velikih vrijednosti od w izuzetno
nehomogeno polje strujanja kroz koje se vrte krila brodskog vijka. Homogenije
polje strujanja ili čak i povećanje brzine nastrujavanja vA možemo postići
primjenom sapnica. Najbolji način pomoći je da već u fazi projekta osiguramo da
krma broda čim manje ometa rad brodskog vijka.
Rad brodskog vijka uzrokuje da se dio vode izbačen iza brodskog vijka
ponovno vraća na usis (prednju stranu) brodskog vijka. To se manifestira kao
povećani otpor vožnje broda ili, ako bi gledali na silu poriva T, kao smanjenje te
sile. To znači da porivna sila koju stvara brodski vijak mora pokriti silu otpora
vožnje broda i dodatno «gubitak poriva» F. Gubitak poriva F može se izraziti u
bezdimenzijskom obliku pomoću koeficijenta smanjenja poriva t:
ili
Koeficijent smanjenja poriva t može se izračunati po korelacijama
temeljenim na istraživanjima provedenim na različitim modelima trupa.
T
RT
T
Ft t
T
R1
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 48
Vrijednost koeficijenta smanjenja poriva t se povećava s povećanjem
koeficijenta traga w. Oblik trupa broda ima značajni utjecaj. Bulb na pramcu u
određenim uvjetima (pri manjim brzinama broda) smanjuje vrijednost od t.
Vrijednost koeficijenta smanjenja poriva t za brod s jednim brodskim
vijkom obično je u rasponu t = 0.12 – 0.30 Koeficijent smanjenja poriva za
brod s visokom vrijednosti koeficijenta punoće ima veću vrijednost.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 49
Brzine
Sile
Snage
Stupnjevi djelovanja
Brzina broda
Brzina nastrujavanja br. vijka
Efektivna brzina traga
Koeficijent traga (skliz)
Sila otpora teglja
Sila poriva
Gubitak poriva
Koeficijent gubitka poriva
Efektivna snaga
Snaga koju br. vijak predaje
vodi
Snaga predana br. vijku
Snaga na spojci motora
St. djelovanja trupa
Rotacijski st. djelovanja
St. dj. vijka u slobodnoj vodi
St. dj. propulzije
St. dj. vijka iza trupa
St. djelovanja vratila
Ukupni st. djelovanja
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 50
Stupnjevi djelovanja (Korisnosti)
Korisnost brodskog trupa definira se kao omjer efektivne snage PE predane
brodu (snage za čisti tegalj broda) i snage PT koju brodski vijak predaje vodi:
Za brodove s jednim brodskim vijkom H = 1.1 – 1.4 , s višim vrijednostima
kod broda s višim koeficijentom punoće. Za brodove s dva brodska vijka i
klasičnom izvedbom krme, korisnost brodskog trupa je H = 1.0 – 1.05, opet s višim
vrijednostima za brod s većim koeficijentom punoće.
Korisnost brodskog vijka u slobodnoj vodi odnosi se na rad brodskog vijka
u homogenom polju nastrujavanja diska brodskog vijka, gdje ono nije ometano
strujanjem iza trupa broda.
w
t
vv
TR
vT
vR
P
P
AAT
E
H1
1
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 51
Korisnost brodskog vijka ovisi o brzini broda v, sili poriva T, brzini vrtnje n,
promjeru d i izvedbi brodskog vijka (broj krila, omjer površine projekcije vijka i
površine diska, te omjera uspona i promjera vijka). Korisnost brodskog vijka je
obično 0 = 0.35 – 0.75. Više vrijednosti odnose se na veće brzine napredovanja vA.
Na slici 8 prikazane su vrijednosti korisnosti u ovisnosti o brzini nepredovanja vA
koja se prikazuje u bezdimenzijskom obliku broja napredovanja J kao:
Brzina vode iza trupa nije niti konstantna niti vodoravna (ili okomita na disk
brodskog vijka). Često to strujanje ima neku vrstu rotacijskog gibanja. Zbog toga
je stupanj djelovanja brodskog vijka iza trupa broda manja od one za rad brodskog
vijka u slobodnoj vodi. Relativna rotacijska korisnost R vrši korekciju tih
vrijednosti. Kod brodova s jednim brodskim vijkom je R = 1.0 – 1.07. Vidi se da je
rotacijsko gibanje vode pogodno za rad brodskog vijka. Kod broda s dva brodska
vijka i klasičnom izvedbom krme ova je vrijednost manja i iznosi približno R =
0.98. Zajedno s w i t, vrijednost R se često koristi za usklađivanje proračuna i
rezultata mjerenja na modelima trupa broda.
dn
vJ
A
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 52
Omjer snage poriva broda PT koju brodski vijak predaje vodi i snage PD
koju pogonski stroj predaje brodskom vijku je korisnost brodskog vijka za rad iza
trupa broda:
Korisnost propulzije (ne smijemo miješati pojmovno s korisnosti brodskog
vijka u otvorenoj vodi) jednaka je omjeru efektivne snage plovidbe broda (snage za
tegalj) PE i snage PD koju moramo dovesti brodskom vijku:
Korisnost brdskog vijka u slobodnoj vodi ovisna je o brzini napredovanja vA
i smanjuje se s povećanjem od w, tako da je ukupno djelovanje utjecaja 0 i R
takav da se s povećanjem koeficijenta traga w smanjuje korisnost propulzije.
Općenito se najbolja korisnost propulzije postiže kod brodova s brodskim vijkom u
čim homogenijem i manje ometanom polju strujanja.
R
D
T
BP
P
0
RHBH
D
T
T
E
D
E
DP
P
P
P
P
P
0
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 53
Stupanj djelovanja
brodskog vijka Manji tankeri
20.000 tdw
Broj napredovanja
Brzina vrtnje, s-1
1.66
Veliki tankeri
> 150.000 tdw Priobalni i
kontejnerski brodovi
Postiziva korisnost
brodskih vijaka u
slobodnoj vodi
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 54
Korisnost osovinskog voda jednaka je omjeru snage PD predane brodskom vijku i
efektivne snage Pe pogonskog stroja:
= 0.96 – 9.995, najčešće oko 0.985
Ukupna korisnost jednaka je omjeru efektivne snage PE za plovidbu broda i efektivne
snage Pe pogonskog stroja.
e
D
sP
P
sRHsD
e
D
D
E
e
E
TP
P
P
P
P
P
0
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 55
Dimenzije brodskog vijka
Promjer brodskog vijka d ima veliki utjecaj na korisnost pogona broda. Za
veću korisnost pogona broda odabire se uvijek brodski vijak s čim većim
promjerom. Gaz broda i smještaj (oblik krme broda, izvedba kormila i potrebna
minimalne zračnosti između krila vijka i trupa broda) određuju mogući
maksimalni promjer.
Brodovi za prijevoz rasutog tereta i tankera, koji često plove pod
balastom, moraju imati brodski vijak potpuno uronjen. Kontejnerski brodove
rijetko plove pod balastom. Brodski vijci s većim promjerom redovito imaju i
manje brzine vrtnje.
• Brodovi za rasuti teret i tankeri d/D < 0.65
• Kontejnerski brodovi d/D < 0.74
Zbog ograničenja u čvrstoći materijala i proizvodnim kapacitetima,
promjer brodskih vijaka ne prelazi 10 m, a snaga za pogon jednog brodskog vijka
ne prelazi 90 MW. Najveći promjer vijka do sada proizveden je 11 m s četiri krila.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 56
Broj krila može biti 2, 3, 4, 5 i 6. Što je manji broj krila to je veća korisnost
brodskog vijka. Zbog čvrstoće pri prijenosu sila na glavčinu, često je potrebno
koristiti veći broj krila od 2 ili 3.
Brodski vijci sa samo 2 krila se koriste na malim brodovima. Veliki brodovi
koriste brodske vijke s 4, 5 ili 6 krila. Većina trgovačkih brodova s manjom brzinom
plovidbe ima brodske vijke s 4 krila. Brzi brodovi s većim opterećenjem brodskog
vijka, npr. kontejnerski brodovi, imaju brodske vijke s 5 ili 6 krila.
Koeficijent punoće diska koristio se je u starijoj literaturi i predstavljao je
omjer razvijene površine krila i površine diska brodskog vijka. Vrijednost ovoga
koeficijenta od 0.55 smatra se povoljnom. Veće vrijednosti dovode do povećanog
otpora viskoznog trenja na krilima brodskog vijka, pa se smanjuje utjecaj na
korisnost brodskog vijka. Kod brodova s posebno opterećenim brodskim vijcima (s 5
ili 6 krila), ovaj koeficijent ima veće vrijednosti. Kod brodskih vijaka za ratne
brodove, vrijednost ovoga koeficijenta može doseći 1.2
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 57
Glavne dimenzije
brodskog vijka
Uspon p
Uspon p
Vadičep Pluteni čep Boca
Brzina vadičepa v = p x n
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 58
Omjer uspona (pitch) i promjera brodskog vijka p/d ima isto tako značajni
utjecaj na korisnost brodskog vijka.
Uspon je udaljenost koju bi prešao brodski vijak probijanjem kroz vodu
bez klizanja za jedan puni okretaj. Kako se uspon može mijenjati po visini krila,
obično se uspon uzima na 70% radiusa krila (gdje je r d/2).
Da bi postigli što višu korisnost propulzije za zadani promjer brodskog
vijka potrebno je naći najpogodniji omjer uspona i promjera obzirom na brzinu
vrtnje brodskog vijka. Kod manje brzine vrtnje potrebno je povećati omjer uspona
i promjera i obrnuto.
Ako želimo održati nisku brzinu vrtnje i ako to gaz omogućava, odabire se
čim veći promjer brodskog vijka. Istovremeno nam se povećava i korisnost
propulzije.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 59
Površina krila
Površina krila se često prikazuje omjerom projicirane površine krila i
površine kruga s promjerom brodskog vijka A/A0
Ovaj omjer je predmet kompromisa. Manji omjer će dati brodski vijak sa
smanjenim viskoznim trenjem prilikom rotacije u vodi, dok će veći omjer dati
manju opasnost od pojave kavitacije na krilima vijka.
A/A0 = 0.40 A/A0 = 0.55 A/A0 = 0.70
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 60
Oblik krila
Oblik krila se može mijenjati da bi se izbjegla pojava kavitacije. Oblikom
krila određuje se radius mjesta najveće širine krila. Kod brodskih vijaka u
Kortovoj sapnici mjesto najveće širine premješta se na vrh samoga krila
(slika desno)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 61
Svijanje središnje izvodnice krila (Skew)
Svijanjem središnje izvodnice krilo postaje elastičnije, tako da donekle prigušuje
vibracije prilikom prolaska kroz nehomogeno polje strujanja na krmi broda.
Krila s velikim svijanjem središnje izvodnice koriste se, zbog manjeg stvaranja
buke, na putničkim i na ratnim brodovima.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 62
Kavitacija na brodskom
vijku
Moguće posljedice:
• Smanjenje sile poriva,
• Oštećenje krila vijka
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 63
Krilo brodskog vijka s vršnim zakrilcem
Lijevo: oblik krila, desno: naprezanja od savijanja na krilu
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 64
Sila poriva T bezdimenzijski se prikazuje koeficijentom KT kao:
Pogonski moment:
se izražava bezdimenzijski putem koeficijenta KQ kao:
Korisnost brodskog vijka u slobodnoj vodi može se izračunati pomoću
navedenih koeficijenata, obzirom da se ta korisnost definira kao:
Pomoću dijagrama brodskog vijka koji sadrže krivulje za J, KT i KQ
moguće je odrediti dimenzije brodskog vijka, njegovu korisnost, silu poriva,
pogonsku snagu itd.
42dn
TK
T
n
PQ
D
2
52dn
QK
Q
220
J
K
K
nQ
vT
P
P
Q
TA
D
T
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 65
Odabir dimenzija brodskog vijka i snage za pogon tankera
nosivosti 80.000 tdw
d - promjer brodskog vijka
p/d - omjer uspona i promjera
Krivulja snage ovisno
o brzini vrtnje za
brodski vijak d = 7.2 m
za različiti omjer p/d
Krivulja snage ovisno o
brzini vrtnje za različiti d uz
optimalni omjer p/d
Pogonska snaga
Brzina vrtnje, min-1
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 66
Radni uvjeti brodskog vijka
Kada brodski vijak ne bi imao skliz (slip), tj. ako bi se voda ponašala kao
kruto tijelo kroz koje napreduje brodski vijak (kao vadičep) brzina broda bi bila:
v = p n
Obzirom da pri radu brodskog vijka u vodi imamo prividnu razliku brzina, tj.
skliz jednak:
tada možemo koeficijent prividnog skliza prikazati kao:
Koeficijent prividnog skliza SA indicira nam opterećenja brodskog vijka u
različitim uvjetima rada. SA se povećava s opterećenjem brodskog vijka, npr. pri
plovidbi uz vjetar ili valove, što znači da je tada potrebno povećati brzinu vrtnje
brodskog vijka da bi održali jednaku brzinu broda.
vnpv
np
v
np
vnp
np
vS
A1
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 67
Koeficijent stvarnog skliza je veći od koeficijenta prividnog skliza jer je
stvarna brzina napredovanja brodskog vijka vA manja od brzine broda v.
Koeficijent stvarnog skliza daje nam točniju sliku o radu brodskog vijka. On se
definira kao:
Pri pokusu vožnje na stupu, kada je brod privezan za obalu a brodski se
vijak vrti nazivnom brzinom vrtnje, brzina broda jednaka je nuli, tj. v = 0, tako da
su oba koeficijenta skliza jednaki SA = SR = 1. Koeficijenti skliza se vrlo često
prikazuju u postotcima.
np
wv
np
vS
A
R
111
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 68
Uspon p
Skliz
ili
Koeficijent prividnog skliza
Koeficijent stvarnog skliza
Gibanje brodskog vijka i prikz skliza
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 69
Općeniti zakon brodskog vijka
Kako smo ranije vidjeli, ukupni otpor vožnje broda je pri manjim
brzinama plovidbe proporcionalan kvadratu brzine vožnje:
R = c v2
gdje je c neka konstantna vrijednost. Potrebna snaga za vožnju broda je:
P = R v = c v3
tj. proporcionalna je trećoj potenciji brzine broda. Za brod s brodskim vijkom s
fiksnim krilima, brzina vožnje približno je proporcionalna brzini vrtnje brodskog
vijka, pa možemo pisati:
P = c n3
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 70
Dobivena jednadžba predstavlja zakon brodskog vijka koji utvrđuje da je
snaga za pogon broda proporcionalna trećoj potenciji brzine vrtnje. Stvarna
mjerenja pokazuju da ova veza snage i brzine vrtnje vrijedi samo za određene
vremenske prilike. Zbog utjecaja otpora valova, pri određenim uvjetima
proporcionalnost se postiže pri većim potencijama brzine vrtnje od 3. Razumnije
veze snage i brzine vrtnje za procjene snage su:
• veliki brodovi veće brzine plovidbe (kontejnerski brodovi) eksponent = 4.5
• srednje veliki brodovi s umjerenim brzinama plovidbe (Ro-Ro) eksponent = 4.0
• spori brodovi (tankeri, brodovi za rasuti teret) eksponent = 3.5
Zakon brodskog vijka može se primijeniti samo na slične brodove ili
jednake uvjete rada. Kada trup broda obraste i postane hrapaviji, povećati će se
vrijednost konstante c pa ćemo govoriti o teškim uvjetima rada brodskog vijka
(heavy propeller conditions). Za istu snagu za pogon broda, brzina vrtnje
brodskog vijka biti će manja. Slično se događa i u plovidbi broda na teškom moru
suprotno morskoj struji, vjetru ili valovima.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 71
Kada brod plovi pod balastom, oplakana površina podvodnog dijela
broda je manja, tako da je vrijednost konstante c manja. Za takvu karakteristiku
brodskog vijka kažemo da je «lakša» (lighter propeller curve). Pri istoj
pogonskoj snazi brzina vožnje i brzina vrtnje brodskog vijka će biti veći.
Kod brodova s brodskim vijkom s fiksnim krilima (FPP), zakon
brodskog vijka se mnogo koristi pri nižim opterećenjima.
On se jednako tako koristi i u dijagramima proizvođača motora. U tim
se dijagramima mogu ucrtati krivulje za uvjete lakoga rada i za uvjete teškoga
rada brodskog vijka.
Ono što je karakteristično za te dijagrame je da se u njima koriste
logaritamske skale, kako bi se krivulje zakona brodskog vijka pretvorile u
pravce (koje je lakše ucrtavati).
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 72
Svojstva rada brodskog vijka
Razlike između krivulja lakog i teškog rada brodskog vijka prikazane su
na primjeru na sljedećoj slici za brod koji ima nazivnu brzinu vožnje od 15 čv
uz 100 % snage motora (kada mu je trup čist i u uvjetima mirnog vremena i
mora). S 15 % dodatne snage, odgovarajuća brzina vožnje može se povećati s
15.0 na 15.6 čv.
Kako smo već ranije naveli, obzirom na rad u uvjetima mirnog mora,
normalno je da ugradimo i dodatnu granicu snage za uvjete teškog mora (tzv.
sea margin) za koju odabiremo da je to 15 %. Ova granica odgovara povećanom
otporu vožnje u uvjetima nevremena. Za vrlo teška nevremena tu je granicu
potrebno pomaknuti na mnogo više vrijednosti.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 73
Snaga Snaga
Snaga
Brzina broda Brzina br. vijka Brzina br. vijka
A
B B’
D’ D
A
C
B A
HR
LR
HR – teški rad
LR – laki rad
Logaritamske skale Logaritamske skale Logaritamske skale
15.0 čv
100% snage
15.6 čv
115% snage
Krivulja za čisti brod i
mirno more
Sea
margin
15%
15.0 čv
100% snage
Sea
margin
15%
15.0 čv
115% snage
15.6 čv
115% snage
Krivulja za čisti brod i
mirno more
12.3 čv
50% snage
15.0 čv
100% snage
12.3 čv
100% snage
15.0 čv
100% snage
10.0 čv
50% snage
Krivulja za čisti brod i
mirno more
Krivulja za
obrašteni
brod i
teško more
Skliz Skliz
Brzina broda uz 15% sea margin Brzina vrtnje brodskog vijka uz
15% sea margin Brzina vrtnje brodskog vijka uz
ekstremni otpor vožnje
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 74
Na slici je prikazana snaga za pogon broda u ovisnosti o brzini vrtnje
brodskog vijka.
Kao prva pretpostavka se često uzima da se radna točka pomiče iz
točke A prema točki B' jer se pretpostavlja da je pri jednakoj brzini vožnje
broda i jednakom usponu krila i brzina vrtnje brodskog vijka ostala ista.
Međutim, zbog povećanog opterećenja na brodskom vijku povećao se
je skliz, pa se radna točka pomiče iz točke A prema točki B, koja je vrlo blizu
karakteristike brodskog vijka koja prolazi kroz točku A. Točka B će sada biti
na nešto težoj karakteristici brodskog vijka od one za nazivne vrijednosti.
Na slici desno prikazana je situacija kada brod ima jako obrašteni trup
ili kada plovi kroz jako nevrijeme, tako da je potrebna snaga za vožnju broda
pri jednakoj brzini od 15 čv gotovo 100% veća od nazivne. Kada brod koristi
nazivnu snagu motora uvećanu za sea margin u tim uvjetima vožnje, brzina
broda će biti svega 12.4 čv. Radna točka će sada biti na teškoj karakteristici u
točki D.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 75
Podaci rada za kontejnerski brod s jednim brodskim vijkom za period od jedne godine
Snaga na vratilu, kW
Ekstremno loše vrijeme
Prosječno vrijeme
Ekstremno dobro vrijeme
Čisti trup i gaz D
Teški rad
Brzina vrtnje
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 76
Kada brod vozi na teškom moru nasuprot velikim valovima,
brodski vijak radi teže za 7 do 8% nego kod mirnog vremena. Jedan
primjer za kontejnerski brod prikazan je na ranijoj slici. Podaci rada
bilježeni su tijekom perioda od godine dana i sadrže utjecaj vremenskih
uvjeta. Izmjerene vrijednosti su usrednjene za tri prosječna vremenska
uvjeta i pokazuju prosječni dodatak za teški rad od 6%. U praksi se je
pokazalo da je situacija u stvarnim vremenskim uvjetima bila još gora.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 77
Snaga motora, % A
Brzina vrtnje, % A Logaritamske skale
A – Nazivna radna točka (100%)
M – Točka za trajnu nazivnu snagu
O – Optimalna radna točka
Psr,e
Ubrzavanje broda
Pri ubrzavanju broda
brodski vijak je
opterećen mnogo više
nego tijekom ustaljene
plovidbe. Snaga koju
dovodimo na brodski
vijak je mnogo veća od
one za ustaljenu vožnju.
Radna točka brodskog
vijka se premješta na
različitim krivuljama
teškog rada. Na slici je
prikazan primjer za dva
različita ubrzavanja
broda.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 78
ODABIR MOTORA I DIJAGRAM
OPTEREĆENJA MOTORA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 79
Kako nam je poznato, snaga motora s unutarnjim izgaranjem
proporcionalna je srednjem efektivnom tlaku pe,sr i brzini vrtnje n:
Pe = c pe,sr n
ili pri konstantnom srednjem efektivnom tlaku, snaga motora
proporcionalna je brzini vrtnje. Kako smo ranije rekli, snaga za pogon
broda za brodski vijak s fiksnim krilima (FPP) proporcionalna je:
Pe = c n3
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 80
Na slici je prikazan je pravac sa svojom jednadžbom u
eksplicitnom obliku:
y = a x + b
Logaritmiranjem izraza za snagu motora P = c nN
možemo također dobiti linearnu jednadžbu:
log(P) = N log(n) + log(c)
Uspoređujući ovu jednadžbu s jednadžbom pravca
imamo:
y = log(P)
x = log(n)
a = N
b = log(c)
Prema tome, krivulje karakteristike brodskog vijka biti će
pravci s koeficijentom nagiba 3, a krivulje snage motora za
konstantnu vrijednost srednjeg efektivnog tlaka pravci s
koeficijentom nagiba 1.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 81
Radne točke pogona broda
u dijagramu opterećenja
motora
Brzina vrtnje
Snaga
Engine margin
(10% od MP)
Sea margin
(15% od PD)
Teška karakteristika - obrašteni brod i teški vremenski uvjeti
Laka karakteristika - čisti brod i dobri vremenski uvjeti
Maksimalna trajna snaga
Radna točka pogona broda
Radna točka brodskog vijka (konstrukcijska)
Alternativna radna točka brodskog vijka
Laka karakteristika (Light running)
Teška karakteristika (Heavy running)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 82
Radna točka brodskog vijka PD (Propeller design point) odabire se za
nazivnu brzinu vožnje broda s čistim trupom u mirnoj vodi. Pojedina
brodogradilišta tu točku smještaju na mjesto koje odgovara dodatnoj snazi za
nevrijeme (sea margin).
Kada je brod obrašten brzina broda će se smanjiti zbog povećanih
otpora viskoznog trenja, tako da ćemo se premjestiti na karakteristiku teškog
rada HR (heavy running).
Novi brodovi imaju višu korisnost propulzije i voze pri većim
brzinama. Njihov trup se često čisti i bolje štiti od obraštanja. No kada su
obrašteni, njihova karakteristika će biti još teža nego kod brodova manje
brzine vožnje.
Ako pored svega još upadnemo u nevrijeme s jakim vjetrom i
valovima u pramac karakteristika će biti još teža.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 83
Kada se određuje potrebna snaga motora za pogon broda, uobičajena
je praksa da se odabire motor s dodatkom snage (tzv sea margin), koji je
uobičajeno 15% od nazivne snage pri PD. Kod velikih kontejnerskih
brodova može se koristiti i veći dodatak snage od 20 do 30%.
Kada određujemo potrebnu brzinu vrtnje motora preporučuje se da se
odabere teža karakteristika 2 od one za nazivnu snagu (karakteristika 6). To
će na karakteristici nazivne snage (karakteristika 6) dati za oko 3 do 7%
veću brzinu vrtnje nego na teškoj karakteristici 2. Općenito se kao pravilo
uzima okvirna vrijednost od 5% veće brzine vrtnje.
Napominje se da odabrana snaga pri sea margin nije jednaka onoj za
tešku karakteristiku brodskog vijka.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 84
Rezultirajuća kombinacija brzine vrtnje i snage pri sea margin uključujući
tešku karakteristiku brodskog vijka u točki SP nazivamo kontinuiranom snagom
za pogon broda (continuous service rating for propulsion). Kao baza za izbor
maksimalne trajne snage motora koristi se teška krivulja rada brodskog vijka
(karakteristika 2) za obrašteni trup i uvjete nevremena. Karakteristika za čisti trup
i mirno more (karakteristika 6) koristi se kao laka karakteristika.
Kontinuirana trajna snaga (continuous service rating) S je u istoj točki kao
i SP ukoliko glavni pogonski stroj dodatno ne pokreće i osovinski generator. Ako
se koristi i pogon osovinskog generatora, tu je snagu potrebno dodati pri odabiru
trajne snage motora.
Pomak lake karakteristike od teške karakteristike brodskog vijka može se
prikazati faktorom lake karakteristike (light running factor) fLR kao:
pri jednakoj snazi motora.
%100
heavy
heavylight
LRn
nnf
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 85
Pored dodatka snage za rad u nevremenu, tzv. sea margin, često se pri
odabiru snage motora dodaje nekih 10 do 15% snage kao dodatak za sigurniji
rad motora, tzv. engine margin. Snaga koja odgovara takvome radu je
specificirana MCR (maximum continuous rating) ili maksimalna trajna snaga
za propulziju (točka MP). Snaga koja odgovara točki SP obično je 10 do 15%
niža od one koja odgovara točki MP (ili snaga u točki SP je 90 do 85% od
MCR ili snage u točki MP) na mjestu gdje je specifična potrošnja goriva
najmanja.
Maksimalna trajna snaga MCR je maksimalna snaga koju traži
brodovlasnik za trajni rad motora. Ona odgovara točki M u dijagramu
opterećenja motora. Ova točka se poklapa s točkom MP ako motor dodatno ne
pogoni osovinski generator. Ako se dodatno pogoni osovinski generator ili
neki drugi pogon tijekom propulzije, tu snagu treba dodati onoj za točku MP,
tako da će položaj točke M biti na većoj snazi od one za točku MP.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 86
Brzina vrtnje, % A
Snaga, % A
A - Nazivna radna točka (100%)
M - Maksimalna trajna snaga MCR
O - Optimalna točka rada
Linije:
1 - Karakteristika kroz optimalnu
točku,
2 - Teška karakteristika,
3 - Granična dopuštena brzina vrtnje
4 - Granična kombinacija momenta i
brzine vrtnje
5 - Granica srednjeg efektivnog tlaka
6 - Laka karakteristika (za odabir i
konstrukciju brodskog vijka)
7 - Granična snaga za trajni rad
8 - Granica preopterećenja
9 - Granična brzina vrtnje (samo pri
ispitivanju)
10 - Linije konstantne vrijednosti
srednjeg efektivnog tlaka (mep)
Dijagram opterećenja
motora
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 87
Dijagram opterećenja motora, koji istovremeno služi i za odabir motora,
ograničen je s dvije konstantne vrijednosti srednjeg efektivnog tlaka (linije kroz
točke L1 – L3 i L2 – L4) i s dvije konstantne brzine vrtnje (linije kroz točke L1 –
L2 i L3 – L4). Točka L1 odnosi se na nazivnu maksimalnu trajnu snagu motora
(MCR). Unutar naznačenog područja možemo slobodno odabrati radnu točku M
za trajni rad motora, kao i relevantnu točku O za optimalni rad motora.
Kako smo već rekli, točka M mora biti unutar datih granica, tj. unutar
naznačenog područja. Ukoliko ona izlazi izvan područja, preporučuje se odabir
nekog drugog motora. Samo u specijalnim slučajevima točka M može se
smjestiti desno od linije kroz točke L1 – L2.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 88
Područje opterećenja motora
Snaga
Brzina vrtnje
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 89
Optimalna točka O za rad motora u odabranom pogonskom
postrojenju je točka za koju je odabrano turbopuhalo, stupanj kompresije i
izmjena radnog medija motora. Optimalna točka se u dijagramu opterećenja
motora nalazi na liniji 1, a optimalna snaga može biti u području od 85 do
100% snage koja odgovara točki M. Kada optimalnu točku smjestimo u
području od 85 do 93.5% od snage za točku M, još uvijek možemo
povremeno opteretiti motor do 110% nazivne snage (snage za točku M) pod
uvjetom da se uzmu u obzir uvjeti rada turbopuhala i izmjene radnog
medija.
Optimalna točka rada O mora svakako biti unutar naznačenog
područja za opterećenje motora. Točke MCR i M mogu biti i izvan
naznačenog područja, ali točka O mora biti svakako unutar tog područja.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 90
Dijagram opterećenja motora definira granice opterećenja i brzine vrtnje
motora unutar kojih treba smjestiti radnu točku za trajni rad motora.
Točka A je na mjestu nazivne snage i nazivne brzine vrtnje motora. Ona se
nalazi na karakteruistici brodskog vijka 1 i prolazi kroz točku optimalnog rada O za
zadani MCR. Uobičajeno je da se točka A poklapa s točkom M. U posebnim
slučajevima, npr. kada se dodatno pogoni i osovinski generator, točka M može biti
desno od točke A na liniji 7. Radna točka motora uzima u obzir snagu za pogon
broda i snagu za pogon osovinskog generatora (ako je ugrađen).
Za vrijeme ispitivanja motora prije primopredaje (ispitivanje na kočnici ili u
probnoj vožnji), motor radi po karakteristici 1 s točkom A na 100% MCR. Ako će
motor pokretati CPP pri konstantnoj brzini vrtnje, ispitivanja se provode za različita
opterećenja pri konstantnoj brzini vrtnje.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 91
Brzina vrtnje, % A
Snaga, % A
A - Nazivna radna točka (100%)
M - Maksimalna trajna snaga MCR
O - Optimalna točka rada
Linije:
1 - Karakteristika kroz optimalnu
točku,
2 - Teška karakteristika,
3 - Granična dopuštena brzina vrtnje
4 - Granična kombinacija momenta i
brzine vrtnje
5 - Granica srednjeg efektivnog tlaka
6 - Laka karakteristika (za odabir i
konstrukciju brodskog vijka)
7 - Granična snaga za trajni rad
8 - Granica preopterećenja
9 - Granična brzina vrtnje (samo pri
ispitivanju)
10 - Linije konstantne vrijednosti
srednjeg efektivnog tlaka (mep)
Dijagram opterećenja
motora
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 92
Područje trajnog rada motora ograničeno je s četiri linije, označene
brojevima 4, 5, 7 i 3.
• Linija 3 predstavlja maksimalnu dopuštenu brzinu vrtnje za trajni rad, tj. 105%
nazivne brzine vrtnje. Za vrijeme probne vožnje broda ona se može iznimno
pomaknuti do 107% nazivne brzine vrtnje (linija 9). Zaštita od prevelike
brzine vrtnje namješta se na 109%.
• Linija 4 predstavlja granicu dovoljne dobave svježeg zraka za izgaranje
(granica čađe). Ona često ograničava maksimalni moment motora.
• Linija 5 predstavlja maksimalni srednji efektivni tlak za trajni rad motora.
• Linija 7 predstavlja maksimalnu snagu za trajni rad motora
• Linija 10 predstavlja liniju konstantnog srednjeg efektivnog tlaka (ili
konstantnoga momenta).
• Linija 8 predstavlja granicu dopuštenog kratkotrajnog povremenog
preopterećenja motora. Područje ograničeno linijama 4, 5, 7 i crtkanom
linijom 8 predstavlja dopušteno područje za rad motora u preopterećenju u
ograničenom trajanju (1 sat svakih 12 sati).
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 93
Snaga
Snaga
Brzina vrtnje
Brzina vrtnje
Točka A u dijagramu opterećenja:
Linija 1 - Karakteristika kroz optimalnu točku
Linija 7 - Linija konstantne snage kroz MCR
Točka A: Presjecište linija 1 i 7
M: Zadana MCR motora
S: Točka trajnog rada motora
O: Optimalna radna točka motora
A: Nazivna radna točka motora
M: Zadana MCR motora
S: Točka trajnog rada motora
O: Optimalna radna točka motora
A: Nazivna radna točka motora
Linija rada motora na
teškoj karakteristici
Primjer 1: Normalni rad motora bez osovinskog generatora s
FPP brodskim vijkom
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 94
Primjer 1:
Normalni radni uvjeti za motor bez osovinskog generatora
(shaft generator SG)
Za rad pod trajnim opterećenjem normalna optimalna radna točka O i
krivulja izvedbe motora 1 biti će odabrane na krivulji rada motora 2 (za teški
rad), kako je prikazano na slici. Nakon toga nalazimo točku A na presjeku
krivulje brodskog vijka (zajednička linija 1 i 2) i linije konstantne snage kroz
točku M (linija 7), tako da će točka A biti na mjestu točke M. Jednom kada
smo našli točku A, možemo nacrtati dijagram opterećenja (vidi desnu sliku),
tako da možemo naći granične linije stvarnog opterećenja dizelskog motora.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 95
Primjer 2: Posebni uvjeti rada motora bez osovinskog
generatora s FPP brodskim vijkom
Snaga
Snaga
Brzina vrtnje
Brzina vrtnje
Točka A u dijagramu opterećenja:
Linija 1 - Karakteristika kroz optimalnu točku
Linija 7 - Linija konstantne snage kroz MCR
Točka A: Presjecište linija 1 i 7
M: Zadana MCR motora
S: Točka trajnog rada motora
O: Optimalna radna točka motora
A: Nazivna radna točka motora
M: Zadana MCR motora
S: Točka trajnog rada motora
O: Optimalna radna točka motora
A: Nazivna radna točka motora
Linija rada motora na
teškoj karakteristici
Linija rada motora na
teškoj karakteristici
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 96
Primjer 2:
Specijalni radni uvjeti motora bez osovinskog generatora
Kada brod ubrzava, brodski vijak je opterećen jače nego za vrijeme normalne
ustaljene vožnje. Isto se odnosi i na slučaj kada je brod izložen mnogo većem
opterećenju nego u normalnoj vožnji (plovidba u nevremenu). Radna točka motora će
biti ulijevo od normalne radne krivulje za trajni rad, obzirom da će brodski vijak biti u
teškom radu. Da bi spriječili prijelaz granične linije opterećenja 4 na lijevoj strani
dijagrama, ponekad treba ograničiti ubrzavanje broda i snagu motora. Ako bi se takav
teški rad očekivao u dužem trajanju, biti će pogodno cijeli dijagram pomaknuti više u
lijevo. Ovo se može postići premještanjem točke optimalnoga rada O, a time i krivulje
1 brodskog vijka kroz optimalnu točku na lijevo. To možemo učiniti najčešće na račun
malog povećanja specifične potrošnje goriva. Ovaj primjer je prikazan na slici.
Granična krivulja 4 na lijevoj strani je pomaknuta na lijevo, tako da imamo šire
područje između linija 2 i 4, tj. u ovome slučaju je povećan faktor lakog rada.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 97
Snaga
Snaga
Brzina vrtnje
Brzina vrtnje
Točka A u dijagramu opterećenja:
Linija 1 - Karakteristika kroz optimalnu točku
Linija 7 - Linija konstantne snage kroz MCR
Točka A: Presjecište linija 1 i 7
M: Zadana MCR motora
S: Točka trajnog rada motora
O: Optimalna radna točka motora
A: Nazivna radna točka motora
M: Zadana MCR motora
S: Točka trajnog rada motora
O: Optimalna radna točka motora
A: Nazivna radna točka motora
Linija rada motora na
teškoj karakteristici
Primjer 3: Normalni rad motora s osovinskim generatorom (SG)
s FPP brodskim vijkom
Linija rada motora na
teškoj karakteristici
Linija propulzije na
teškoj karakteristici
Linija propulzije na
teškoj karakteristici
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 98
Primer 3:
Normalni rad motora s osovinskim generatorom
U ovom je primjeru na motoru instaliran osovinski generator (shaft
generator SG). Motor sada pored snage za pogon broda mora još dati i snagu za
pogon generatora. Na slici je prikazana krivulja rada motora za teški rad koja
uključuje i tu dodatnu snagu. Optimalna točka O i krivulja rada motora 1
(engine service curve) prolaze kroz točku M. Točku A možemo naći na isti
način kao u primjeru 1 (u presjecištu linija 1 i 7), nakon čega možemo nacrtati
dijagram opterećenja (desni dio slike).
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 99
Primjer 4: Posebni uvjeti rada motora s osovinskim generatorom
(SG) s FPP brodskim vijkom
Snaga
Snaga
Brzina vrtnje
Brzina vrtnje
Točka A u dijagramu opterećenja: Linija 1 - Karakteristika kroz optimalnu točku
Točka A - Presjecište linije 1 i linije L1 - L3
Točka M - Smještena na liniji 7 konstantne snage kroz
točku A na mjestu brzine za MP'
M: Zadana MCR motora
S: Točka trajnog rada motora
O: Optimalna radna točka motora
A: Nazivna radna točka motora
M: Zadana MCR motora
S: Točka trajnog rada motora
O: Optimalna radna točka motora
A: Nazivna radna točka motora
Linija rada motora na
teškoj karakteristici
Linija rada motora na
teškoj karakteristici
Linija propulzije na
teškoj karakteristici
Linija propulzije na
teškoj karakteristici
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 100
Primjer 4:
Specijalni uvjeti rada motora s osovinskim generatorom
Motor dodatno pogoni osovinski generator. Za razliku od primjera 3, sada je
naznačena točka MCR smještena u točku MP za propulziju, na vrhu dijagrama
motora (lijeva slika). To podrazumijeva da će odgovarajuća točka MCR motora
(točka M) biti izvan vrha dijagrama radnog područja motora. Jedno od rješenja
može biti da se odabere dizelski motor veće snage. Drugo, jeftinije rješenje je u
smanjenju proizvodnje električne energije iz osovinskog generatora, kada motor
radi na većim opterećenjima. Ovakva situacija je rijetka, obzirom da će motor
rijetko raditi u gornjem području snage. U ovom će primjeru optimalna točka O biti
odabrana na mjestu točke S, pa možemo naći liniju 1. U točki A imamo najveću
moguću snagu i ona se nalazi na presjeku linije L1-L3 s linijom 1 (lijeva slika), a
odgovarajući dijagram opterećenja je prikazan na desnoj slici. Točku M nalazimo
na liniji 7 na brzini vrtnje za točku MP.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 101
Snaga
Brzina vrtnje
M: Zadana MCR motora
S: Točka trajnog rada motora
O: Optimalna radna točka motora
A: Nazivna radna točka motora
Primjer 5:
Rad motora s ili bez
osovinskog generatora (SG) s
CPP brodskim vijkom
Preporučeno područje
rada osovinskog
generatora s konst.
brzinom vrtnje
Kombinirana linija za opterećeni
brod zajedno sa sea margin
Min. Max. brzina vrtnje SG
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 102
Primjer 5:
Brodski vijak s promjenljivim usponom s i bez osovinskog generatora
Ako koristimo brodski vijak s promjenljivim usponom krila (CPP), za rad
motora u uvjetima teškog mora biti će odabrana optimalna krivulja karakteristike
brodskoga vijka. Za zadanu brzinu vrtnje, krivulja će za zadani uspon vijka biti jednaka
onoj kao i za FPP brodski vijak, te će on raditi u uvjetima teškoga rada. Zbog toga se
preporučuje prijelaz na manji uspon krila i lakši rad (crtkana linija na slici) da bi
rasteretili motor i povećali rezervu snage u uvjetima teškoga mora (naznačeno linijama
4 i 5).
Šrafirano područje na slici prikazuje preporučeno područje brzine vrtnje
između 100% i 96.7% nazivne brzine pri MCR za motor s osovinskim generatorom (s
konstantnom brzinom vrtnje). Radna točka S može se smjestiti bilo gdje u šrafiranom
području. Postupak opisan u primjerima 3 i 4 za motore s FPP može se primijeniti i na
CPP koji se vrte na konstantnom usponu. Optimalna točka O može se odabrati na
karakteristici brodskog vijka (linija 1) koja prolazi kroz točku A = M uz optimiranu
snagu u području od 85 do 100% naznačenog MCR u optimalnoj radnoj točki O.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 103
Kada smo odabrali točku M za zadani MCR uključujući sea margin i snagu
za pogon osovinskog generatora, točka M se može uzeti kao točka A, te se može
nacrtati dijagram opterećenja motora (desni dio slike). Položaj karakteristike
brodskog vijka (ovisno o usponu) osigurava da ona prolazi kroz područje
maksimalnog opterećenja unutar područja dopuštenih brzina vrtnje za rad motora.
Ona još uvijek ostavlja razumnu rezervu snage do granica opterećenja (linije 4 i 5).
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 104
Utjecaj različitih tipova otpora broda na rad motora (sažetak)
Za sažetak o radu FPP brodskog vijka na brodovima različitih tipova
otpora odabran je proizvoljni primjer na dijagramu opterećenja prema slici koja
slijedi. Utjecaj različitih tipova otpora prikazan je pomoću odgovarajućih radnih
točki za propulziju pri jednakoj snazi propulzije, s time da je kao osnova uzeta
konstrukcijska radna točka brodskog vijka PD plus dodatak (sea margin) od 15%
snage.
Brodski vijak je konstruiran za zadanu brzinu broda v za nakrcani brod s
glatkim i čistim trupom na mirnom moru. Odgovarajuća brzina vrtnje motora i
snaga prikazani su točkom PD na liniji 6 brodskog vijka u dijagramu opterećenja
motora.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 105
Ako povećamo snagu motora, npr. za 15%, te ako je brod nakrcan i ako i
dalje ima čisti trup i plovi u mirnom moru, brzina broda i brzina vrtnje motora
povećati će se po karakteristici brodskog vijka:
Točka SO će biti na istoj karakteristici brodskog vijka kao i točka PD.
vvvSO
041.115.15.3
nnnSO
048.115.10.3
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 106
Snaga, % A
Brzina vrtnje, % A
A: Nazivna radna točka motora
(100%)
M: Zadana trajna snaga MCR
Točke
PD: Konstrukcijska točka brodskog vijka za čisti
trup i mirno more
Točke na snazi 90% od MCR
S0: Čisti trup i mirno more, nakrcani brod
S1: Čisti trup i mirno more, balastirani brod
S2: Čisti trup i 15% sea margin, nakrcani brod
SP: Obrašteni trup i teško more, nakrcani brod
S3: Vrlo teško more i otpor valova
Linije
1 - Karakteristika kroz točku A = M, izvedbena
linija za motor
2 - Teška karakteristika za obrašteni i nakrcani
brod na teškom moru
6 - Laka karakteristika, čisti trup i mirno more,
linija za odabir brodskog vijka
6.1 - Karakteristika br. vijka, čisti trup, mirno
more, balast, ispitna vožnja
6.2 - Karakteristika br. vijka, čisti trup i 15% sea
margin, nakrcani brod
6.3 - Karakteristika br. vijka, vrlo teško more i
otpor valova
Utjecaj različitih vrsta otpora broda na trajnu radnu točku motora
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 107
Plovidba s čistim trupom i sea margin od 15%, točka S2
Ako nakrcani brod s čistim trupom plovi u nevremenu, potrebna je
recimo dodatna snaga od 15% da bi brod zadržao istu brzinu vožnje v. Kako je
brzina vS2 = v i ako brodski vijak nema klizanja (slip), brzina vrtnje će biti
jednaka, tj. konstantna. U stvarnosti brodski vijak ima veći skliz, te će brzina
vrtnje motora biti veća i radna točka će biti u točki S2 na karakteristici brodskog
vijka (linija 6.2), vrlo blizu točke S0 na karakteristici brodskog vijka (linija 6).
Karakteristika brodskog vijka 6.2 će predstavljati za oko 0.5% teži rad brodskog
vijka nego po karakteristici 6. Za otpor broda koji iziskuje oko 30% dodatne
snage za pogon, odgovarajući relativni faktor težine rada će biti oko 1%.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 108
Plovidba s obraštenim trupom u nevremenu, točka SP
Kada trup broda nakon duže eksploatacije obraste, te postane hrapaviji,
otpor viskoznog trenja broda će se povećati. Ako se takav brod nađe u
nevremenu, ukupni otpor vožnje broda će se povećati. Karateristika brodskog
vijka za takav brod pomaknuti će se više u lijevo (linija 2). Ova krivulja, koja se
odnosi na obrašteni trup i plovidbu u nevremenu je teža za oko 5% u odnosu na
krivulju za čisti trup u mirnom moru (linija 6).
Da bi zadržali dovoljni dotok zraka za izgaranje u motoru (granična
krivulja 4 u dijagramu opterećenja), uobičajeno je da se odabere odgovarajuće
turbopuhalo za takav rad sukladno karakteristici 1 (u dijagramu opterećenja,
izjednačenoj s teškom karakteristikom 2).
Umjesto točke S2 za odabir motora će se koristiti točka SP na način da će
tada opterećenje motora biti napr. 90% od MCR, što bi odgovaralo engine margin
od 10%. Drugim riječima, u primjeru je uzeto da je karakteristika lakog rada oko
5% lakša od karakteristike po kojoj smo odabrali snagu motora.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 109
Rad motora u nevremenu s velikim valovima, točka S3
Kada brod plovi u jakom nevremenu s vrlo velikim valovima,
karakteristika brodskog vijka može biti za oko 7 do 8% (ili više) teža od one
za mirno vrijeme. To znači da će brzina vrtnje za istu snagu biti 7 do 8% niža.
Za snagu na brodskom vijku od 90% od MCR, točka S3 u dijagramu
opterećenja pokazuje takvu radnu točku. U nekim slučajevima u praksi s jakim
vjetrom u pramac, težina rada je još veća i često može biti na lijevo od
granične linije 4 u dijagramu opterećenja. U takvim situacijama, ako želimo
spriječiti lupanje trupa i njegovo oštećenje na valovima, potrebno je smanjiti
brzinu broda.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 110
Ubrzavanje broda i plovidba u plitkim vodama
Kada brod ubrzava i kada je brodski vijak jače opterećen nego u
normalnoj vožnji, utjecaj na brodski vijak je isti kao i u uvjetima za radnu točku
S3, ponekad i teži. U nekim slučajevima situacija može biti i teža. Slično se
dešava i kod plovidbe u plitkim vodama.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 111
Plovidba u uvjetima probne vožnje, radna točka S1
Pri probnoj vožnji trup broda je čist, te je karakteristika brodskog vijka je
po liniji 6. No kako je brod rijetko nakrcan kod probne vožnje, te češće vozi pod
balastom, stvarna karakteristika će biti po liniji 6.1 (lakša od one po liniji 6). Za
snagu na brodskom vijku od 90% od MCR, točka S1 u dijagramu opterećenja
pokazuje radnu točku za probnu vožnju. Da bi mogli pokazati rad na 100%
snage, ako bi trebalo tijekom probne vožnje, ponekada je potrebno prijeći
granicu brzine vrtnje motora (linija 3), tako da se ona privremeno, samo kod
probne vožnje, može pomaknuti na 107% (linija 9).
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 112
POTREBNA SNAGA ZA POGON
RAZLIČITIH BRODOVA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 113
Veliki kontejnerski brodovi
Pogon velikim 2T dizelskim motorima snage preko 20 MW
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 114
Manji višenamjenski kontejnerski brodovi
Pogon 4T motorima srednje snage 3 do 6 MW
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 115
Tankeri
Pogon velikim 2T motorima snage do 30 MW
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 116
Brodovi za rasuti teret
Pogon velikim 2T motorima, snage do 30 MW
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 117
Brodovi za generalni teret
Pogon srednjehodnim 4T motorima, snage do 6 MW
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 118
Putnički brodovi za krstarenja
Pogon s više srednjehodnih 4T motora, snage do 20 MW
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 119
Instalirana snaga za pogon brodova za opći i rasuti teret i tankera Nosivost, tdw
Instalirana
snaga, KS Brzina broda,
čv
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 120
Istisnina, tdw
Brzina broda,
čv
Instalirana
snaga, KS
Instalirana snaga na brodovima za prijevoz kontejnera
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 121
Instalirana snaga,
KS
Promjer brodskog
vijka, m
Brzina vrtnje, min-1
Snaga motora, promjer brodskog vijka i brzina vrtnje za brodske
vijke s četiri krila
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 122
Prosječna snaga za pogon tankera
Nosivost
Snaga za pogon
Prosječna
snaga
+ 0.5 čv
- 0.5 čv
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 123
Snaga za pogon brodova (1. dio)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 124
Snaga za pogon brodova (2. dio)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 125
Još nekoliko slika …
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 126
Tip broda Dimenzije Nosivost
Gaz do:
Ukupna dužina broda:
Širina broda: Ukupna dužina broda (radi luka): Ukupna dužina broda (radi ustava): Dopušteni gaz:
Dopušteni gaz broda: Dopuštena širina broda: Gaz x širina do: Ukupna dužina broda do:
AFRA – American Freight Rate Assesment Širina broda:
Dužina broda:
Više od
Preko
Dimenzije različitih tipova tankera
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 127
Udio broja brodova po tipovima tankera
Ukupni broj tankera 2002. godine je bio 4509 tankera
Udio u ukupnom broju tankera
Tip broda
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 128
Udio u ukupnoj nosivosti tankera
Tip broda
Udio pojedinih tipova tankera u ukupnoj nosivosti
Ukupna nosivost tankera 2002. godine je bila 312.106 tdw
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 129
Udio različitih vrsta brodova u ukupnoj nosivosti
Tankeri Rasuti teret Kontejneri Ostali
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 130
Prognoza udjela brodograđevne industrije različitih područja u
svjetskoj brodogradnji
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 131
Što sve čini brodsko pogonsko postrojenje …
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 132
Dijelovi brodskog pogonskog postrojenja
CPP Brtve statvene cijevi Ležaji Spojke Upravljanje
Pogon vodenim
mlazom
FPP Upravljivi vijak
u sapnici
Upravljivi vijak Reduktor Pogonski motor
Bočni porivni
uređaj
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 133
Brodsko pogonsko postrojenje s 2T dizelskim motorima
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 134
Parne turbine za brodski pogon
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 135
Plinske turbine za brodski pogon
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 136
Smještaj plinske turbine u
područje dimnjaka
Smještaj plinske turbine u
strojarnicu broda
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 137
Nuklearno pogonsko postrojenje
nosača zrakoplova
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 2. Predavanje Snaga za pogon broda Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 138
Zahvaljujem na pažnji