Appunti per esame di Impianti navali

ARGOMENTI ESAME IMPIANTI NAVALI

1. Requisiti di progetto
2. Vincoli nella scelta dell'apparato propulsivo
3. Requisiti normativi e regolamenti più impattanti
4. Previsione della potenza da installare a bordo
   • Formula dell'ammiragliato
   • Catena dei rendimenti
   • Previsione di potenza
   • Cubica teorica
5. Motori primi
   • Parametri di interesse
   • Motori più comuni
   • Motore diesel 4t
     • Accoppiamento elica FPP motore 4t
   • Motore diesel 2t
     • Accoppiamento elica FPP motore 2t
   • TAG
6. Impianti combinati
   • Matching impianti combinati
7. Elica a pale orientabili CPP
8. Previsione di potenza CPP
9. Combinatie CPP
10. Macchine elettriche
11. Matching elica – MEP e tipiche configurazioni
12. Alternatore Asse nel matching elica-motore
13. Combustibili
    • Quantità fisiche di interesse
    • Classificazione tecnica
    • Classificazione ISO
    • Relazione tra temperatura e viscosità
14. Principali emissioni inquinanti
15. Calcolo delle emissioni e Global Warming Potential
16. Calcoli di autonomia
17. Impianti ausiliari: suddivisione, esempi, documenti di riferimento
    • Cooling system + dimensionamento componenti
    • Fuel system (dimensionamento con project guide)
    • Sentina regolarmente + dimensionamento e verifica di cavitazione
    • Sentina sulle navi cisterna
    • Sentina navi passeggeri
    • Foto antincendio (definizioni, divisioni)
    • Fire system + dimensionamento
    • Impianto CO2
      • Impianto zavorra + dimensionamento

VALORI DI RIFERIMENTO:

(1-t) 0,87÷0,92 w 0,05÷0,09 η 0,98 0,99 η_o 0,97 η_p 1,025 H_d=42100 kJ/kg α di incorporata classe: 5%

IMPIANTO DI PROPULSIONE

Diesel 2t η=0,30 (no riduttore) SFOC: 0,25÷0,30 N_med 5÷30 MW

Diesel 4t N_med veloce n 500÷1200|000÷12000 (rpm) SFOC 180÷200 PS N_med 5÷20 MW TORIO 2000 MW TAG n=3600 (rpm)

CONVERSIONI UNITÀ DI MISURA

VELOCITÀ: 1 m/s = 1,94381 Kn 1 Kn = 0,51444 m/s LUNGHEZZA: 1 ft = 0,3048 m 1 m = 3,2808 ft PRESSIONE: 1 atn = 1 kp/cm² 1 bar = 100000 Pa

FORZA: 1 kgf = 9,81 N ROTAZIONE: 1 rpm = 0,16666 rps

FORMULE PRINCIPALI

AMMIRAGLIATO: η_no=ṁ_e·H

CATENA RENDIMENTI:

P_t=T·η_a η_o=^P_t/_Po

Motori 26

Metodo HNN 26

• basato sulla cubica teorica
• Trovo la velocità che mi serve fare il progetto. Da essa con Kt/J2 trovo corrispondente Pb.
  • A1: Pennello Pb di ridicolo del 5% nPB=0,95
  • Aumento potenza al B.S del 15% e lo chiamo SP. Aumento PSP del 15% e trovo HP maximum power. Con Hp, teatro nel layout diagram e scelgo il motore!
  • Vmax lo trovo con cubica teorica

Metodo Sea Margin

1. Trovo Kt P_B= P_{SH}/N_{SH} P_B= \frac{P_{SH}}{\sqrt{N_{SH}^3/0.85}}, \, \mathrm{cubica\, teorica}

Motori 44

1. Faccio 2 previsioni di potenza
   • P_{des}, P_{SH} = des
   • V_{des} ho:
   • (P_{des} des) (P_{SH} \cdot/ N_{SH})
2. Trovo un motore da catalogo.
3. Scelto il motore, conosco Pinco, Nicea, Load Diagram
   • SEEGG:
   1. X_{sh} \, N_{SH}/N_{b}

Se voglio + margine scelgo modo 1.

Nuove

Se ho 4 navi simili, calcolo, k e ne prendo la media.

prima stima della potenza da installare a bordo

Meglio se le navi sono molto simili, monocilcica con monocilcica, ecc.

Utile in fase preliminare della spirale di progetto.

E poi permette di fare alcune riflessioni di espansione

rendimento globale del motore

H_a ~= LHV

energia chimica → energia meccanica

potenza chimica ----> potenza meccanica

m * H_i > P_f potenza al freno

portata di combustibile:

- abbiamo detto che:

P_eng = P_f / m * H_i

quindi: se io voglio aumentare la quantità di merce scambiata tra un punto A e un punto B devo fare:

• una nave più grande -+ carico × viaggio
• una nave più veloce -+ viaggi nell'anno

raddoppio ∆ --> m_r aumenta del 59%

1. raddoppio V --> fattore 2³ = sui consumi, per passare da
2. 15 a 30 nodi consumo circa 8 volte di più

Navi grandi e lente -+ massima efficienza di trasporto

Queste idee si chiama slow steaming. I limiti inferiori sulla velocità sono dettati da - esigente dei passeggeri; deperibilità delle merci, esigente di tempi di consegna, sopportazione dell'equipaggio, e autonomia dei viveri.

y^u = y^o + Ȳ_R e^{(Ω - Ω_R ) z} - β p cosϑ cosωτ

n = ^{V (1 - ω)} / _{Jeq D}

Q_o = β K_a n² D⁵

P_o = 2 π n Q_o

P_B = ^P_o / _{ηt ηs ηg}

Il RISULTATO ottenuto è:

abbiamo una potenza in funzione della velocità e in funzione dei giri. In più ci sarà una legge che mette in relazione velocità e giri.

n = ^{V (1 - ω(v) )} / _{Jeq (v) D}

dominio operativo nave dominio operativo del motore

cosa ci faremo con questo risultato?

• accoppiamento elica-motore
• scelta rapporto di riduzione
• determinare le prestazioni della nave V_max e V_min

05/03/2024

MOTORE DIESEL 4t

accensione spontanea, non comandata

collettore di aspirazione

valvola scarico

collettore di scarico

valvola aspirazione

cilindro

corsa

camicia (jacket)

Diesel - accensione spontanea

iniettore (no candela)

D alesaggio

corso

albero a gomiti (crankshaft)

albero a gomiti

Tutti i MOTORI NAVALI SONO SOVRALIMENTATI, una configurazione potrebbe essere:

6L = 6 cilindri in linea

collettore aspirazione

vista dall'alto

collettore scarico

L'aspirazione dell'aria avviene dalla sala macchine tranne nelle navi militari in cui c'è un'aspirazione dedicato per due motivi, acustico e NBCR

acustica

NBCR (nucleare batteriologico chimico radioattivo)

Ciclo ideale a 4t:

• ciclo Sabathé
• ciclo aspirato
• ciclo pompaggio

volume del cilindro: