7. Brodski Vijak3

5/20/2018 7. Brodski Vijak3

1/13

Brodski vijakOsnove brodogradnje, 3.B.


2/13

Otpor i propulzija broda

Potrebna snaga za pogon broda traenom brzinom ovisi o otporu koji trup broda

prua gibanju i o iskoristivosti propulzora koji stvara silu poriva.

Propulzija se moe ostvariti

veslima,jedrima,

mehaniki pogonjenimlopatinim kolima,

brodskim vijcima,

mlaznim propulzorima,

Oblikovanjem trupa nastoji se

smajiti otpor dok se djelotvornostpropulzora osigurava oblikovanjemkrmenog dijela broda i projektiranjem optimalnog propulzora.

Danas jeveina brodova pogonjena vijanim propulzorom smjetenim na krmibroda.

Brzi brodovi koriste posebni oblik propulzije (vodo)mlaznim propulzorom koji je uosnovi vijana pumpa.

Oblikovanje brodske forme vezano je s izborom vrste propulzora jer tompropulzoru treba osigurati pritjecanje vode uz im manje neeljenih pojava(kavitacije, vibracija, buke itd.).

Otpor je sila (N) koja se suprotstavlja kretanju broda.

Da bi se tijelo kretalo odreenom brzinom u nekoj tekuini, za savladavanje otpora

potrebno je upotrijebiti odreenu silu.

Kretanju broda kroz tekuinu suprotstavljaju se hidrodinamikesile tekuine i

aerodinamike sile zraka.

Pri plovidbi broda kroz tekuinu zapaaju se slijedee osnovne pojave:

u neposrednoj blizini brodskog trupa formiraju se vrtlozi zbog trenja vode obrodski trup (granini sloj),

po krmi broda opaaju se veliki virovi,

stvaraju se valovi koji prate brod.


3/13

Vrste otpora (trenja, valova, zraka, privjesaka,)

Otpor broda dijeli se na otpor:

podvodnog dijela broda

nadvodnog dijela broda

dodatne otpore Ro.

Otpor podvodnog dijela brodadijeli se na otpor:

trenja RF;

valova RW;

pritisaka (tlakova) RP;

privjesaka RPR;

Otpor trenja

osnovna komponenta ukupnog otpora za veinu brodova te iznosi od 50% do 90%od ukupnog otpora.

posljedica je viskoznosti vode

u tankom sloju vode uz povrinutijela, koji se zove pograninisloj, odvija seprijenos energije s broda na okolnu vodu i generiranje otpora trenja.

pogranini sloj se proiruje od krme prema pramcu jer se poveanjem duljine broda

sve vea povrina vode obuhvaena trenjem

na otpor trenja utjee slijedee:

hrapavost vanjske oplate broda, utjee 15 do 20%

veliina podvodne povrine,

brzina broda,.

duina broda,


4/13

Vrste otpora

Reynoldsov broj

bezdimenzionalni broj: Re = (Lv) /

L = duljina broda [m]

v = brzina broda [m/s]

= koeficijent viskoznosti [m2/s] ovisi i ogustoi tekuine

= dinamiki koeficijent viskoznosti

[Ns/m2]

temeljem ovog broja se npr. odreuje ako se radi o

vrlo brzom brodu ili o deplasmanskom brodu.

Otpor valova

nastaje zbog otpora vode koja se odupire promjenivlastitog stanja.

poveanjem brzine broda, poveavaju se valovi,odnosno otpor valova.

razilazni valovi

popreni valovi.broj razilaznih i poprenih valova se mijenja s

brzinom broda

valovi se javljaju samo kod brodova koji plovepovrinom

otpor valova ovisi o:

poveanju brzine (raste veliina i

otpor poprenih valova)formi broda,

poveanjem duine brodasmanjuje se otpor valova

pramanom bulbupriveim brzinama smanjujeotpor i do 18%


5/13

Uobiajeno irenje valova s poprenim i razilaznim valovima


6/13

Otpor broda

Otpor pritisaka (virova)

strujnice vode na krmi ne prianjaju tono uz formu trupa broda.

tlak na krmi nema istu vrijednost kao i tlak na pramcu pa razlika tlakova ini otpor

virova.ovisi o brzini i formi krme

Otpor zraka

zbog kretanja nadvodnog dijela broda kroz

izgraditi to nie nadgrae,

zaokruiti nadgrae i dati mu strujni oblik, koliko je to mogue,

izvesti strukturu nadgraa stupnjevanu prema pramcu i prema krmi.

Otpor privjesaka

zajedniki otpor ljuljne kobilice, skrokova, kormila, stabilizatora i sl.

Odreivanje otpora broda

radi odreivanjakvalitete izabrane forme trupa brodada bi se odredila potrebna snaga pogonskog stroja za eljenu brzinu.

vuenjem broda u ispitnom bazenu.

esto je dovoljan i priblian proraun otpora


7/13

Openito o propulziji broda

Brod moe ploviti odreenom brzinom ako na njega djeluje porivna sila vea ili

jednaka sili otpora vode i suprotnog smjera.

Najstariji tip mehanikog propulzora je brodski kota (1543).

Godine 1819. brod Savannah je preao Atlanski ocean s kotaem kao pomonimsredstvom propulzije.

Propulzori se dijele u tri osnovne skupine:

mlazni propulzori (vodi zadaju impuls prema natrag)

kotai koji se okreu oko horizontalne osovine, s uvrenim ili pokretnim

lopaticama

vijanipropeleribrod pokreu sile uzgona na njihovim pokretnim dijelovima

Titanikovi propeleri


8/13

Brodski vijak, povijesni razvoj

u treem stoljeu prije Krista, Grki filozof i prirodoslovac Arhimed konstruirao je

puni vijak (Arhimedov vijak) za prebacivanje vode s niih na vii nivo u cilju

navodnjavanja.

neki tragovi vode do stare Kine gdje je propeler pokretala neka tadanja plovila.prve nacrte propelera izradio je Leonardo da Vinci

prvi rotirajui propeler je na svoj parni stroj ugradio James Watt.

prvi brodski vijak pokretan petrolejskim motorom ugradio je na manju brodicuFrederick Lanchester.

Isambard Kingdom Brunnel, britanski inenjer, ugradio je brodski vijak na preko-oceanski brod SS Great Britain.


9/13

Vijani propulzor

Vijani propulzor ili brodski vijak

najraireniji tip brodskog propulzora.

dva do osam krila (najee tri ili etiri), postavljena na koninu glavinu.

Krila i glavina obino su lijevani iz jednog komada

lijevokretni ili desnokretni. gledajui u vijak od krme prema pramcu.

ijelovi propelera:

1-glavina;

2-strujna kapa;

3-propelerna osovina;

4-krilo propelera

pri plovidbi mora biti dovoljno uronjen u vodu kako ne bi uzrokovao usisavanjezraka, te da ne bi izlazio iznad povrinevode kod malog pramanogtrima ili priposrtanju broda na valovima.

Maksimalni promjer propelera je 0,7 gaza na KVL.

Brodski vijak s prekretnim krilima

krila se pomou posebnog mehanizma mogu zakretati oko vertikalne osi. Stroj pri

tome stalno radi pod optimalnim uvjetima.

Za zaustavljanje broda ili vonje krmom nije potreban poseban prekretni pogonski

ureaj ili spojka, jer se smjer poriva mijenja s prekretanjem krila vijka.

kod brodova koji rade pod vrlopromjenljivim optereenjima i koji

esto moraju manevriratitegljai, trajekti, ribarski brodovi,

ledolomci, ratni brodovi


10/13

Azipod sustav i Voith Schneiderov propeler

Azipod sustav

Azimuth Pod propulzor jeokretan oko vertikalne osi za 360

Azipod se sastoji od strujnooblikovanhog tijela i glave (POD)koja u sebi ima smjeten

elektromotor.

Voith-Schneiderov propeler

sastoji se od etiri ili est

lopaticarasporeenih po oboduokomito na plou vodoravnoga

rotirajueg kotaa.

Rotacijom kotaa voda struji oko

lopatica i stvara poriv, ija veliina

i smjer ovise o poloaju lopatica.

sluiujedno i kao kormilo.

komplicirana konstrukcija, velika

teina,osjetljivost premaoteenjimai visoka cijena.

ugraujese u brodove kojima jeod primarnevanostidobrasposobnost upravljanja

Vijak u sapnici

na brodovima koji moraju imatimali gaz

npr. remorkeri

vijak manji od optimalnog.

poboljanje stupnja djelovanja

vijka.


11/13

Jet-propulzija

ubrzava vodu koristeu pumpu koja senalazi unutar broda, umjesto da koristi

vijak koji se nalazi izvan broda.

Voda se usisava na dnu broda, ubrzavau pumpi i izbacuje na krmistvarajui potisak ili poriv.

vrlo je dobra upravljivost

unutarnja povrna pumpe i brzinesu jako velike, to ima za posledicu velike gubitke.

stupanj korisnog djelovanja manji nego kod otvorenog vijka.

Ugradnjom jet (vodomlaznog) propulzora na vrlo brze poludeplasmanske brodove(> 30 v.) istisnine vee od100 tona ukupna iskoristivost propulzije vea je nego zakonvencijonalni otvoreni vijak.

jedini je nedostatak to brodovi s vodomlaznim propulzorom stvaraju visokerazizlazne valove, za oko 15 do 20% vi.e od valova koje stvara isti brod s ugraenimotvorenim konvecijonalnim vijkom.


12/13

Pramani propeler

bow thruster

popreno postavljeni vijak na

pramanom djelu broda

olakava manevriranjevijak smjeten u tunelu a na

stijenkama (trupu) moe biti mrea ili

poklopac kako bi se smanjio otportijekom plovidbe

moe se ugraditi jedan ili viepropelera.


13/13

Kavitacija

Uslijed pada tlaka vode oko lopaticavijka na vrijednost tlaka isparavanjavode pojavljuju se mjehurii pare

kavitacija. Mjehurii pare bivaju noeni u

podruje vieg tlaka, gdje

implodiraju (ponovo se pretvaraju ukapljevitu fazu) pri emu ako

implodiraju u blizini lopatica vijkadolazi i do oteenja stijenke vijka.

Kavitacija se prvo javlja na

vrhovima krila gdje je najveabrzinastrujanja

Posljedice kavitacije

1) Pad uinkovitosti propelera

2) Oteenja vijka

3) Vibracije

4) Buka

Documents

7. Brodski Vijak3