Appunti lezioni impianti navali

Progettazione dell'elica e previsione di potenza

I ILal -&g Consente eliche di diametro maggiore nonostante un po’ dispinta venga persa↳ Navi veloci (militari o yacht) b1↳- bz·b1 TX~** j in NED questo edr-EsE Tz NorthIn v L EcrtWe DownTyvectorespintaT Tz13Tyb2Txb1= ++Ex Spinta efficace con asse inclinatocosTcos= ↓funzione velocitàdellaRt. U~YB = ilP Pecosa.con1 asse interneere; e(a ciascun asse saràrichiesta questa potenza)per calcolarlo:=> previsione di potenza2) Previsione di potenzaIn architettura navale si fa il progetto dell’elica e poi la previsione di potenza, noi partiamo dall’elica giàprogettata. RtDati iniziali: carenaN- Rt funzione della velocità di stocanteHrump2 Da metodi statistici o sistematici I carena~Da prove in vasca plananteDa CFD (simulazioni numeriche) >V- elica di cui conosciamo tutta la geometria (diametro, numero di pale, passo/diametro, A/A0)VDa questi dati possiamo ricavare: Va1.8)*nDiagramma di elica isolata ↓kT ~10ka I-a

dicoefficienteva5No~* =.... avanzoX nD*m-rps =NI TI kT =3 D442I5 0 I= I↑ legkT 0 m= forza adimensionalizzataturbomacchinenelle NmQurKQ = 15=nI"noiT. NaNo= 7QITT kTdalle prove di autopropulsione o serie sistematiche e metodi statisticiHo: , Mrw,efre)in e Hanno un andamento di questo tipo è sono più o menoment costanti in funzione della velocità (oscillano poco attornoner a un valore)3 Vche sono funzione del numero di giri oppure costantiMi mancano esenaObiettivo: calcolare PB f(n);riPBf(z) f(n)=== (v)RTR/v) += PC04cod/1 -t)d ae inclinations ofspinta richiesta ad thenopropulsori deduzioneogni propulsore Spinta T TTCalcolo KT kT =kT == *vaI* IDVa"D4-12We??? serve per farconceconnon sparire nsanargon*arezepre-weve/richieskTin tOdalle caveraObiettivo: passare da equilibrio di forze dimensionali ad un equilibrio di forze adimensionali

parabola B↑kT" cioè la spinta fornita in funzione del coefficienterit davanzo adimensionalizzata in modo alternativocon una variabile ausiliaria

Entro nel diagramma dell’elica isolata facendo l’operazione di equilibrio* lfornito... Entro in questo diagramma e vado a vedere quandoEQUILIBRIO DIIrichientokT (r) FORZE kT, ugualeè a 52 fornitoraninee>I moltiplicoper Rappresenta(2)kTB =>a diverseArchiestores parabolekT m8. /53).328 ⑧. 35Jea/Wi) SEQUg)JEq(2)In entrambi i metodi A e B, Alla fine trovo sempre Jeq(v)Siccome w)posso ricavare gratis vr1vaI REQ -= =E0 Jeq(v)DnDPer ciascun Jeq conosco i K r)Dsposso ricavare0(v)a Quer) InKaca.>= = =*posso ricavare anche BD2Teq)Po() Qorv) Kaea2=> ==2TT39D5nQcae anche non compare perché è gratis nel passaggioPB RTNo KQ-=-> ↳MrsaAlternativamente usando 20rendimento di elica Ho Jeq e sono in grado di calcolarmi (v)NOa - isolata all’equilibrio EQ19: (b).Rt 2Po*

nNoza(r)colcosaequivalenti 9↑ IJeqpossiamo anche ottenere la potenza in funzione dei giri perché sappiamo che vaf(x)PB n == IDf(x))5 =Procedura di calcolodati possoiniziali calcolaredi ->- -> ->- kTVELOCITA PBRT QoJEQ KEREO32 rW1VIN3... & isolatalrelicaiperbole parabolaoEsempioRelazione potenza velocità Relazione potenza giri elicaPB PBa↑ 8MN&MW - - - - -. . . . ---- II II III I! I >> R115E15kn girirPMOss. Per navi dislocanti: & ipotesi- relazione V-n è circa lineare opportuneIlal sotto- relazione P-V e P-n sono circa cubiche We basestanno allacubicadula teoricaEffetti del riduttoremmman",- Ruote dentate elicoidali (2 ruote con dentirz 02 contrapposti una accanto all’altra)I0 ASI an Q1P1 (ecanostra PB)2TIn,=I4 veloceramopignoneDefiniamo il rapporto di riduzione D2n (Oes.i girilMixM2 riduce i= = manz D1Effetto 1 idealmente P2)pc P1P2 nc= =202MR n1 Q1 a1&2 i===> - =n2 IAnz = Riduttore riduce i giri emoltiplica

la coppia&2 Q1.=Effetto 2 - -Le due ruote ruotano in senso opposto, quindi il riduttore inverte il senso di rotazione I Idell’asse3) metodo della cubica teoricaÉ un metodo semplificato che si basa su una serie di ipotesiWa - la resistenza è quadratica nella velocità (ok per navi dislocanti lente no per navi veloci)b - t,W, siano indipendenti dalla velocitàArc - indipendenti da nns.1a costante se vale a-I BRTCalcolare KT - = z)fDre-wpaxedcosar-pcosacosere-typre-W)2v232 richiesto B 1re-tre-wg= -RfD2 3 costante se vale b-perché:costante primadìdell’exproporzionalitàdicostanteè- B stesselesempresonoelicheleperchécostanteèp- rappresentanoperchécostantisono- cosicosa, d’asselineadellal’allineamento densitàlarappresentaperchécostanteè- I maredidell’acqua diametrocambianonl’elicaperchécostanteèD-kT è indipendente dalla

potenza.

4) Formula dell'ammiragliato (può essere vista come un'estensione della cubica teorica perché aggiungiamo una dipendenza)

Per stimare la potenza installata a bordo della nave.

7 2/3PI

Ipotesi: vYPcost Acost-= =33 e8 Lubica

La teorica discamento 2

Se raddoppio 1,59)21 = ==

Se raddoppio EV 2>= = rendimento generale del motore~ mi

Ricordiamo che in generale mifMiP Meng cost== ↓ Ipotesi semplificativa (migliore delle ipotesi)

costReng"seapotenza consumomy Raddoppio la portata (dislocamento)

7 1,6consumo x=>

Per raddoppiare le tonnellate/anno trasportate su una nave Raddoppio la velocità- &consumo x=>

Questo è il motivo per cui le navi da carico sono grosse e lente >> slow steaming (=navigare piano)

Massacombustibileconsumato-Non c'è una velocità ottima!!!! Velocità minima vincolata da:- deperibilità prodotti-sopportazione equipaggio-velocità minima per il governo della nave

tempo viaggio

-altri requisiti di tempi di viaggioV minApplicazioneDomanda: PB della nave?Risposta: prendo 3 navi simili (stesso e Vdes)A PB- medioC C =sD< v3123⑰.- bSB PB Cmedio==>↳I I I Prima stima, in primissimanave 2nave 1 nave 3 approssimazioneVale solo se le navi sono simili, con lo stesso apparato motore!!! 8/03

Come calcolare la potenza di un motore?

1. Trovo i giri
2. L’asse è sottoposto alla torsione, quindi a una coppia >>> per misurarla uso l’estensimetrogiri x coppia = potenza=-

3. MOTORI DIESEL

1. motori a combustione interna Diesel 4t e 2t 4t

Vengono utilizzati 2 tipi di motori Diesel su una nave per la propulsione 7 2t74t motore a combustione interna- motore ad accensione spontanea (non ha dispositivi che innescano combustione, ma questa si innesca↑ solo con pressione adeguata e polverizzazione del combustibile)iniettore (iniezione del combustibile)-collettore di collettore di scarico (in sezione è unaspirazione tubo perpendicolare al

foglio)valvolecilindropistoneI biellaiI3 manovella⑭Ilalbero a gomitiIn un motore navale I cilindri sono tanti, disposti in linea oppure a V.W"nintercooler& filtroC⑤8 -5 fumaiolo>T7collettore di scarico