Suport de curs
Concepte Avansate de Arhitectura Navala
Pentru uzul intern al studentilor din cadrul Universitatii Maritime Constanta
CUPRINS Tehnologii de proiectare care duc la cresterea eficientei navei………………
Tehnologii de operare si intretinere a navei pentru cresterea eficientei……...
Conceptul “Air Cavity System”………………………………………………
Noi concepte in constructia navelor Ro-Ro.....................................................
Noi concepte in designul provei si pupei navei...............................................
Conceptul navei fara balast..............................................................................
Concepte noi in constructia navelor portcontainer...........................................
Noi concepte in constructia nevelor de tip Heavy-Lift....................................
Noi concepte in constructia navelor tanc.........................................................
Noi concepte in constructia navelor pentru navigatia in zona arctica.............
Influenta parametrilor constructivi ai navei asupra EEDI................................
Sistemul de propulsie si guvernare AZIPOD...................................................
1
8
14
21
32
45
55
72
81
91
96
104
1
Tehnologii de proiectare care duc la cresterea eficientei navei
Pentru a avea o nava eficienta din toate punctele de vedere, trebuiesc indeplininite mai multe
conditii. Astfel, trebuiesc aduse impreuna noi tehnologii si concepte de proiectare avand ca scop
principal reducerea costurilor de operarare ale navei dar in acelasi timp si reducerea emisiilor.
Tehnologiile avute in vedere pentru proiectarea si constructia navei sunt grupate in patru
mari categorii si anume:
Proiectare
Propulsie
Motor si echipamente
Operare si Intretinere
Combinand aceste arii de lucru si tratandu-le impreuna ca o solutie integrata poate fi
rezultatul unei operari cu adevarat eficiente a navei. In cele ce urmeaza vom trata aspectele de
proiectare precum si cele de intretinere si operare.
Aspectele prezentate in continuare sunt concepte de proiectare impreuna cu contributiile lor
asociate pentru a rezulta o nava cat mai eficienta.
1.1 Eficienta marimii navei
O nava mare ofera in majoritatea cazurilor o eficienta de transport marita, rezultata din efectul
denumit “efficiency of scale effect”.
O nava mai mare poate transporta mai multa marfa la aceeasi viteza cu mai putina putere
calculata per tona marfa. Totusi, limitarile acestui efect pot sa apara in operarea navei in port.
2
Analizele efectuate au scos la iveala faptul ca 10% din navele mari recent construite au un procentaj
de 4-5% mai mare in eficienta trnasportului.
1.2 Reducerea balastului
Reducand folosirea balastului (si a oricaror greutati nefolositoare) duce la un deplasament
mai mic ceea ce se reflecta intr-o rezistenta la inaintare mai scazuta. Rezistenta este mai mult sau
mai putin direct proportionala cu deplasamentul navei. Totusi la bordul navei trebuie sa existe
suficient balast pentru a asigura o imersiune eficienta a elicei, suficienta stabilitate precum si un
comportament acceptabil al navei in mars (cel mai de eviat fenomen fiind cel de slamming).
Daca se elimina o cantitate de 3000 de tone de balast de la o nava PCTC si se mareste
latimea navei cu 0.25m pentru a se obtine aceeasi stabilitate transversala, acest fapt va duce la
reducerea puterii necesara propulsiei cu 8.5%.
1.3 Reducerea greutatii navei
Folosirea structurilor usoare duce la reducerea intregii greutati a navei. Pentru structurile
care nu contribuie la rezistenta globala a navei, folosirea aluminiului sau a altor materiale usoare
poate fi o solutie atractiva pentru reducerea greutatii navei.
Deasemeni, insasi greutatea structurilor din otel poate fi redusa. La o nava conventionala,
greutatea otelului folosit poate fi redusa cu 5-20%, functie de cantitatea folosite de otel de inalta
rezistenta.
O reducere cu 20% a otelului din greutatea navei, duce la o reducere de aproximativ 9% in
puterea necesara pentru propulsie. Totusi, o redcere de 5% este mai realistica, avand in vedere ca
otelul de inalta rezistenta a fost deja folosit la o scara larga in foarte multe dintre cazuri.
3
1.4 Eficienta dimensiunilor navei
Gasirea lungimii optime si unui coefficient bloc optim are un impact major in ceea ce
priveste rezistenta la inaintare a navei.
In raport mare L/B inseamna ca nava va avea forme line si o rezistenta la inaintare scazuta.
De cealalta parte, cresterea lungimii insemna o suprafata uda mai mare a corpului navei, care poate
avea un efect negativ in ceea ce priveste rezistenta la inaintare totala a navei.
Un coeficent block foarte mare face ca nava sa aiba forma patratoasa ceea ce duce la
cresterea rezistentei la inaintare a navei.
4
Cresterea cu 10-15% in lungime a unei nave tanc petrolier poate reduce puterea necesara cu
mai mult de 10%.
1.5 Interceptor trim planes (Obturatoare plane de asieta)
“Obturatorul” este o placa de metal care este dispusa vertical pe cadrul transversal al pupei,
intinzandu-se pe cea mai mare parte din latimea acestuia. Aceasta placa dirijeaza fluxul in jos catre
pupa navei, creind un efect de radicare datorita zonei de presione ridicata in spatele elicelor.
Obturatorul s-a dovedit a fi foarte eficient dar este folosit doar la navele de pasageri si navele Ro-
Ro.
5
1.6 Ducktail waterline extension
“Ducktail” este de fapt alungirea pupei navei. Este de regula intre 3 – 6 m lungime. Idea de
baza este de a prelungi linia de plutire efectiva. Acest lucru are un efect pozitiv asupra rezistentei la
inaintare a navei. In anumite cazuri rezultatele cele mai bune au fost obtinute cand acest dispozitiv a
fost folosit impreuna cu obturatorul prezentat anterior.
1.7 Dispunerea liniei axiale (liniei de arbori)
6
Liniile de arbori trebuie sa fie profilate hidrodinamic. Brachetii trebuie sa aiba o forma
hidrodinamica, altfel va duce la cresterea rezistentei si va modifica fluxul catre elica.
1.8 Forma calcaiului etamboului
Calcaiul etamboului trebuie astfel proiectat incat sa directioneze fluxul in mod egal catre
discul elicei. La viteze scazute este de obicei benefic in a avea un volum mai mare la partea de jos a
calcaiului etamboului si cat de putin posibil deasupra liniei de arbori a elicei.
1.9 Reducerea rezistentei deschiderilor din punte
Interferenta fluxului de apa de la deschiderile tunelurilor pentru bow truster poate fi mare.
Locatia deschiderilor este foarte importanta. Proiectarea favorabila a tuturor deschiderilor si
localizarea corecta a lor poate duce la o scadere de pana la 5% a puterii necesare propulsiei. Pentru
o nava port-container imbunatatirea in consumul total de energie este de aproximativ 5%.
7
1.10 Air lubrication
Aerul comprimat este pompat la nivelul fundului navei. Astfel se formeaza o perdea de aer
care reduce rezistenta la frecare dintre apa si suprafata corpului navei la partea inferioara. Acest
sistem poate duce la o scadere a consumului de combustibil de pana la 15% (tancuri petroliere),
8.5% (PCTC), 7.5% (port-containere) si 3.5% (ferry).
8
Tehnologii si proceduri de operare si intretinere a navei care
duc la cresterea eficientei acesteia
In cele ce urmeaza vom trata cateva din tehnologiile si procedurile care privesc operarea si
intretinerea navei si care duc la cresterea eficientei acesteia.
1. Timpul necesar operarii navei in port
Reducerea timpului de stationare a navei in porturi poate avea efect in reducerea vitezei
navei in mars. Acesta este in principal un beneficiu pentru navele care au un orar bine stabilit in
ceea ce priveste operarea in port (port-containere, Ro-Ro, Ferry).
Astfel, timpul de stationare al navei in port poate fi redus de exemplu prin imbunatatire
performantelor de manevrabilitate sau perfectionarea fluxurilor de marfa printr-un design inovator
al navei, cum ar fi dispunerea rampelor de ambarcare sau dispunerea echipamentelor de incarcare,
ridicare, etc.
9
2. Curatarea suprafetei palelor elicei
Un program de curatare regulat al suprafetei palelor elicei este indicat pentru a inlatura
depunerile. Astfel, eficienta elicei poate creste cu pana la 10%.
3. Vopsirea corpului navei
10
Vopselurile de actualitate folosite pentru corpul navei au un efect foarte mare de reducere a
frecarii dintre corpul navei si suprafata apei. Deoarece in mod tipic intre 50 si 80% din rezistenta la
inaintare a navei o reprezinta frecarea, o vopsea de calitate superioara poate duce la scaderea
rezistentei. O vopssea de calitate are deasemnea un efect benefic impotriva depunerilor marine pe
corpul navei.
Economisirea de combustibil reflectata prin folosirea unei vopsele de calitate pe corpul
navei, in comparatie cu vopselurile conventionale este de:
Tanker: ~ 9%
Container: ~ 9%
PCTC: ~ 5%
Ferry: ~ 3%
OSV: ~ 0.6%
4. Reducere vitezei navei
Reducerea vitezei navei este o cale eficienta de reducere a consumului de combustibil.
Trebuie mentionat ca pentru viteze mai reduse cantitatea de marfa transportata raportata la unitatea
de timp este deasemeni mai scazuta.
11
Mai jos este efectuat un calcul de economisire a energiei efectuat pentru voiaje cu distante egale.
Astfel reducere vitezei navei vs. economia in consumul total de energie este:
0.5 kn –> – 7% energy
1.0 kn –> – 11% energy
2.0 kn –> – 17% energy
3.0 kn –> – 23% energy
5. Planificarea voiajului functie de starea vremii
Scopul rutelor functie de conditiile meteorologice este acela de a gasi ruta optima pentru
voiajele pe distante lungi, acolo unde rutele mai scurte nu sunt intotdeauna cele mai rapide. Ideea de
baza este updatarea datelor privind conditiile meteo si alegerea rutei optime prin zonele cu mare
linistita sau zonele care prezinta conditii meteo (vant, val) acceptabile. Sistemele moderne iau in
considerare deasemeni curentii marini, si incearca sa obtina avantajul maxim al acestora. Este
evident faptul ca ruta cea mai scurta reprezinta si un consum de combustibil redus.
6. Asieta navei
Asieta optima duce la reduce puterii de propulsie. Astfel, trebuie gasita asieta optima pentru
fincare pescaj si viteza a navei tinand cont de faptul ca asieta optima este pe deplin dependenta de
forma corpului navei iar pentru fincare forma a corpului aceasta depende de viteza si pescaj.
Evident ca o asieta optima se va obtine prin dispunerea corecta a greutatilor (marfa, combustibil,
balast) la bord.
12
7. Ajustarea pilotului automat
Stabilitatea de drum scazuta cauzeaza miscari oscilatorii ale navei in plan orizontal care duc
la cresterea consumului de combustibil. Pilotul automat are o influenta majora asupra abilitatii de
pastrare a drumului navei. Gasirea parametrilor corecti ai pilotului automat pentru ruta si zona de
operarare a navei va reduce semnificativ folosirea carmei si in plus va reduce abaterea navei de la
drum. Gasirea parametrilor corecti sau prevenirea folosirii in plus a carmei dau un beneficiu
anticipat d 1 – 5%.
13
8. Curatarea carenei navei
Algele care cresc si se depun pe corpul navei duc la cresterea rezistenei la inaintare a navei.
O curatare frecventa a carenei navei poate reduce frecarea si poate scadea consumul de combustibil.
Asfel, reducere in consumul de combustibil pentru fiecare tip de nava poate fi pana la:
Tanker: ~ 3%
Container: ~ 2%
PCTC: ~ 2%
Ferry: ~ 2%
OSV: ~ 0.6%
14
Conceptul “Air Cavity System”
Cerintele continue ale armatorilor, operatorilor, constructorilor de proiectantilor
de nave pentru a gasi noi alternative de reducere a emisiilor de dioxid de carbon precum
si alte alternative de inlocuire a combustibilului folosit in present, continua sa fie una din
marile provocari ale industriei maritime.
Noi forme ale corpului navelor precum si forme de combustibil alternativ au fost
doua din optiunile cele mai favorabile pentru a imbunatatii performantele navelor. In
prezent proiectantii de nave exploreaza noi tehnologii de economisire a energiei dar in
acelasi timp si de generare de energie la bordul navelor. Una dintre aceste tehnologii este
cunoscuta ca un system de lubrefiere cu aer a corpului navei (air hull lubricating system).
Intr-un mod simplu, sistemul de lubrefiere a corpului navei cu aer permite a
reducere a rezistentei la frecare prin apa a navei prin generarea unei paturi de bule la
partea inferiara a carenei.
O versiune particulara a acestei tehnologii este denumita Air Cavity System
(ACS), care functioneaza folosind un compresor care umple cu aer o serie de cavitati
(camere) dispuse la partea inferioara a carenei corpului navei. Apoi, pe masura ce apa din
jur se scurge aerul din cavitati genereaza bule mici de aer la iesirea din cavitate, care apoi
formeaza un strat la partea inferioara a carenei.
Cum functioneaza?
In contactul cu apa, suprafata navei produce o zona de turbulenta care reduce
deplasarea oricarei suprafete solide prin apa. Acest strat din zona de turbulenta este
cunoscut sub denumirea de suprafata de separatie limita. Datorita prezentei acestui strat
turbulent este create o rezistenta la inaintare prin frecare intre suprafata corpului navei si
apa ce-l inconjoara. In acest sens toate eforturile sunt indreptate spre a reduce efectul
acestui strat de separatie.
Cavitatile pentru aer sunt facute la nivelul partii inferioare a corpului navei si prin
care este pompat aerul. Aerul impins prin aceste cavitati creeza perne plutitoare care
reduc rezistenta la inaintare si ajuta nava sa navige lin prin apa. Atunci cand aerul este
15
pompat prin cavitati, stratul de separatie este “lubrefiat” cu aer ducand la reducerea
rezistentei prin frecare. Datorita faptului ca vascozitatea aerului este doar 1% din cea a
apei, pernele de aer nu se deplaseaza, ceea ce creeaza un strat de aer stationar peste care
nava se deplaseaza lin. Aceste perne de aer sunt create la doar cativa milimetrii de corpul
navei, asigurand o suprafata care este mai alunecoasa si cu o frecare mai mica.
16
17
Astfel, navele plutesc pe un start subtire de bule de aer care se formeaza la partea
inferiora a carenei si care ajuta la eliminarea oricarui contact sau rezistenta dintre carena
navei si apa permitand navei sa navige mai economic pe orice ruta.
Prin reducerea frecarii dintre corpul navei si apa, ACS este capabil sa reduca
consumul de combustibil pana la o valoare estimata de 10%.
Tehnologia ACS este perfect adaptabila pentru navele cu constructie plata la
partea inferioara, cum ar fi tancurile petroliere, vrachierele cu un numar de cavitati
(camere) ce variaza de la 8 pentru navele mici la 30 pentru navele mari. Ca si in cazul
navelor noi, si navele existente pot fi dotate cu sistemul ACS, operatiunea facandu-se in
santier si fiind estimata la o perioada de doua saptamani. Recuperarea costurilor, pentru
dotarea navelor existente cu acest sistem este estimata la aproximativ doi ani la pretul
actual al combustibilului.
18
O prima versiune a sistemului a fost testata la bordul unei nave in zona fiordurilor
norvegiene. Astfel, in Septembrie 2012, o nava aparent obisnuita efectua voiaj in fiordul
norvegian. Putini din cei care au vazut-o si-au dat seama ca nava de 83 m lungime
aluneca pe o patura de aer.
Air Cavity System foloseste acelasi principiu de baza ca si supercavitatia
torpilelor, in care un obiect sau carena navei amplasat intr-o bula de aer poate aluneca
prin apa mult mai usor decat un corp de nava care vine in contact direct cu apa. Cea mai
mare parte a rezistentei la inaintare prin apa este cauzata de frecarea creata de corpul
navei cu apa. Aerul are mai putin de 1% din vascozitatea apei si astfel in mod practic
“lubrefiaza (unge)” nava pe masura ce se deplaseaza printr-un mediu mai subtire,
permitand deplasarea mai usoara.
Dar, daca prin supercavitatia torpilelor acestea sunt complet capsulate in aer,
sistemul ACS foloseste o cavitate larga, umpluta cu aer provenit de la un compresor,
pentru a permite unui procentaj mare din suprafata imersa a corpului navei sa alunece
prin apa si sa intampine o rezistenta mai mica, avand ca rezultat si o eficienta ridicata in
ceea ce priveste consumul de combustibil.
Un compresor aplasat in zona din prova a navei va extrage aerul de la nivelul
puntii, i-l va comprima, si-l va pompa in cavitate. Aerul se va acumula sub presiune in
cavitate si va aluneca de-a lungul extremitatilor spre partea inferioara a cavitatilor,
asigurand astfel o propulsie a navei care produce mai putina rezistenta la inaintare.
Testele efectuate au aratat ca compresorul va folosi aproximativ 1% din puterea navei
19
ceea ce foarte putin luand in considerare eficienta propulsiei care este dezvoltata de acest
sistem.
Nava pe care s-au efectuat testele a aratat o eficienta a consumului de combustibil
de 7%. La navele mai mari, care sunt mult mai stabile in apa si care vor pierde mai putin
aer datorita miscarilor de ruliu si tangaj, se preconizeaza o eficienta mai crescuta in acest
sent.
Desigur, aceasta eficienta este dependenta de starea marii. In apa agitate, o
cantitate mai mare de aer va scapa din cavitate (datorita miscarilor oscilatorii ale navei)
facand mult mai dificila mentinerea presiunii optime in cavitate. In acelasi timp, trebuie
avut in vedere ca in conditii de mare agitata navele opereaza foarte rar la eficienta
maxima, indiferent de ce sistem folosesc.
Pentru ca sistemul sa functioneze eficient, este necesar un continuu flux de aer
comprimat. Totusi, avand in vedere si situatiile de mare agitata, in care valurile au
tendinta sa indeparteze stratul de aer, necesitatea pomparii aerului va fi in concordanta cu
intensitatea valurior.
Procesul final de testare este estimat in Decembrie 2013 sau Ianuarie 2014, atunci
cand Compania DK Group intentioneaza efectuarea de testare a acestei tehnologii la
bordul unei nave tanc petrolier de tip handymax de 45000 tdw.
Un alt sistem de acelasi tip este folosit de cei de la Mitsubishi Heavy Industries,
denumit MALS (Mitsubishi Air Lubrication System) care foloseste doua suflante pentru
introducerea aerului intr-un sistem de cavitati dispuse la partea inferioara a corpului
navei, dupa cum se poate vedea in figura de mai jos.
Aerul distribuit de cele doua suflante este colectat intr-o conducta de diametru
mare iar mai apoi este distribuit catre un sistem de 15 conducte pentru a fi livrat spre
cavitatile montate la partea inferioara a carenei navei.
20
21
Concepte avansate in constructia navelor Ro-Ro
Navele cu destinatie speciala pentru transportul masinilor au aparut in perioada
anilor 1960. Intrucat au existat si exista limitari in ceea ce priveste dimensiunile
principale ale acetor tipuri de nave, totusi aceste nave au continuat sa se dezvolte mai
mult pe inaltime iar forma corpului a devenit tot mai patratoasa.
Avand in vedere faptul ca ecluzele de la noul canal Panama sunt mai mari,
constructorii de nave dar si armatorii au inceput déjà sa ia in considerare acest aspect.
Acesta largire a ecluzelor va modifica cea mai critica limitare a navelor PCTC din punct
de vedere constructiv si anume latimea maxima admisibila, care va creste de la 32.2 m la
49 m. Acest aspect va influenta in mod fundamental designul navelor PCTC, permitand
dezvoltarea de noi concepte alternative.
Pe langa valoarea latimii navei, o alta mare limitare (din punct de vedere
constructiv) a acestui tip de nava este cea a lungimii maxime a navei, care este de 200 m,
datorita restrictiilor din porturile japoneze.
Lund in considerare parametrii enumerati mai sus, acestia limiteaza marimea
suprafetelor puntilor de incarcare, iar pentru a creste capacitatea de incarcare si a castiga
eficienta si beneficii, singura optiune pentru constructori a fost sa adauge din ce in ce mai
multe punti, astfel ca navele au devenit din ce in ce mai inalte.
Clasa Mark V de nave Ro-Ro, construite de catre constructorul japonez
Mitsubishi, pentru compania norvegiana Wilhelmsen si asociatul sau Wallenius,
reprezinta cele mai mari nave de tip Ro-Ro care exista astazi in operare, cu o capacitate
de aproximativ 138 000 metri cubi.
Aceste nave au fost construite in numar de patru, iar fiecare dintre ele a fost
construita cu scopul de asigura incarcaturi viabile de marfa impreuna cu asigurarea
protejarii mediului marin.
22
Conceptual avansat de constructie al navei este reflectat in mod special in forma
unica a corpului navei. Forma aerodinamica a corpului nu doar ca asigura o buna
compartare pe timpul cat nava este pe mare dar asigura si o reducere de aproape 5% in
consumul anual de combustibil. Printre alte cateva aspecte tehnice putem enumera:
Reducerea emanarii de gaze toxice
Acreditarea de catre DNV cu un “Pasaport Verde”
Un sistem corespunzator de incarcare a marfii asigurat de punti solide
Ranforsarea tancurilor de combustibil pentru asigurarea impotriva accidentelor.
Prima nava din Clasa Mark V a intrat in operare in anul 2011 si poarta numele de
“Tonsberg”, dupa numele provinciei unde si-a inceput afacerea compania care opereaza
aceasta nava.
Fiecare nava din Clasa Mark V are o lungime peste 260 m cu o latime putin peste
32 m si un pescaj de aproximativ 11 m. Navele au noua (9) punti de incarcare, iar trei
dintre aceste punti pot fi ajustate si ridicate cu ajutorul vinciurilor ceea ce asigura o
usurinta in incarcarea si depozitarea marfurilor.
23
Daca ne referim la marfa care poate fi incarcata la bordul acestor nave, pe
langa masini si vehicule care sunt transportate in mod normal, nava mai poate acomoda si
alte tipuri de marfuri incarcate pe roti, cum ar fi de exemplu utilaje agricole, utilaje
folosite in constructii, etc.
Navele din Clasa Mark V sunt cele mai sofisticate nave din segmental ro-ro
construite vreodata, cu un design inovator ce implica capacitatea rampei, inaltimea si
24
rezistenta puntilor de marfa, consum redus de combustibil, siguranta in manevrarea
marfurilor.
Acest tip de nava a aparut ca urmare a faptului ca unul dintre cei mai mari
operatori de transport pe segmental ro-ro, si anume Wilhelmsen, a avut o crestere de
transport de peste 25% ceea ce a facut sa vina in intampinarea acestei cereri effective a
pietei.
Intrega magazie de marfa a navei Tonsberg este dispusa pentru a prelua marfuri
inalte si grele cum ar fi excavatoare, buldozere, utilaje agricole, transportoare pe roti.
Cu o latime de 12 m si o sarcina maxima admisibila de 505 tone, rampa din spate
a navei ofera posibilitatea de a incarca masini (utilaje) mai mari ca niciodata. Inaltimea
puntii principale de 7.1m este deasemenea fara precedent pentru acest tip de nava.
Marfa poate fi incarcata chiar si pe puntea descoperita a navei, care are o rampa
ce provine de la puntea imediat inferioara.
Trei dintre punti pot fi ridicate cu ajutorul vinciurilor electrice pentru a asigura o
maxima flexibilitate si utilizare.
Navele folosesc cu 15 pana la 20% combustibil mai putin per unitate transportata
decat predecesorii sai, datorita unei forme optimizate a corpului navei dar si a unui numar
de trasaturi care implica economisirea de energie cum ar fi optimizarea formei carmei.
In compartimentul masini se afla turbo generatoare de constructie avansata care
produc energie din deseuri.
Un sistem de tratarea a apei de balast, Unitor, ajuta la impiedicarea transferului in
mare a microorganismelor daunatoare. Mai mult, toate tancurile de combustibil sunt
protejate pentru a micsora riscul de scurgere in caz de esuare sau coliziune.
Particularitati de constructie ale navei in comparatie cu ale navelor existente sunt:
Clasa Mark V Navele RoRo existente
LOA 265 m 199.94 m
LBP 250 m 190 m
Breadth 32.22 m 32.26 m
Depth 23.09 m 15.00 m
Draught 12.30 m 10.33 m
25
Deadweight 41,824 t 21,419 m
Car Capacity 7,800 6,500
Ballast capacity 16,080 cbm
Fuel Oil capacity 4,970 cbm
Diesel Oil capacity 650 cbm
Fresh Water capacity 475 cbm
Suprafata totala de incarcare in magazii este de 50,355 mp iar suprafata puntilor
pentru marfuri grele este de 31,250 mp. Puntea cea mai de sus are o suprafata de
incarcare de 2,730 mp.
Puntile 1,2,3,4,5 si 7 sunt punti fixe desemnate pentru a prelua marfa grea si cu
inaltime mare, marfuri necontainerizate dar si breakbulk.
Pentru a asigura flexibilitate si utilizare maxima, nava are trei punti mobile care
sunt operate cu ajutorul vinciurilor electrice.
Puntile 6 si 8 sunt construite prin inglobarea de material lemons pentru a reduce
greutatea si sunt destinate pentru transportul masinilor.
Aranjamente pentru transportul marfurilor agabaritice, cum ar pale de eoliene si
yahturi, sunt facute pe puntea deschisa (superioara).
Propulsia navei este asigurata de o elica cu sase pale cu pas fix si un motor
principal MAN B&W L70ME-C8 controlat electronic.
Un al doilea concept nou pe segmental navelor de transport ro-ro a fost elaborat
de compania japoneza Kawasaki Kisen Kaisha (“K” line), ce prevede o noua generatie de
nave PCTC (Pure Car and Truck Carrier) cu trasaturi noi cum ar fi:
Latimea navei este de 37-38 m – ceea ce reprezinta latimea maxima construita
vreodata pentru acest tip de nava.
Capacitatea de incarcare a navei ajunge la 7,500 unitati.
Un aspect tehnic important al acestei nave este faptul ca sunt dotate cu
echipamente de incarcare in interiorul compartimentelor de marfa facilitand astfel
posibilitatea de manipulare a unitatilor incarcate in interiorul navei.
26
La conceptul de marire a latimii navei pana la 37-38 m s-a ajuns dupa o serie de
simulari si teste care au confirmat faptul ca atat stabilitatea navei dar si consumul de
combustibil sunt imbunatatite in acelasi timp.
Cu toate aceste, lungimea navei a fost mentinuta la 200 m (aceasta este lungimea
maxima a navelor din segmentul ro-ro) intocmai pentru a asigura posibilitatea operarii in
toate porturile lumii.
Un al treilea concept de nave Ro-Ro a fost elaborat de compania Hoegh
Autoliners, pentru construirea unei noi generatii de nave PCTC.
Trasatura cea mai importanta a acestor nave este faptul ca face parte din categoria
navelor Post-Panamax, avand o capacitate de incarcare de 8,500 unitati, dar mentinand in
acelasi timp consumul redus de combustibil. Ca si in cazul celor de la “K” Line, aceasta
noua generatie de nave din acest segment de trasport va fi capabila sa transporte si altfel
de marfuri pe roti, cum ar fi utilaje, excavatoare, etc asigurand o mai mare flexibilitate in
acest sens.
Faptul ca armatorii au optat la marirea capacitatii de incarcare a nevelor, prin
depasirea lungimii standard se 200 m a dus la abandonarea restrictiei impuse de porturile
27
japoneze dar in acelasi timp si la limitarea numarului de porturi care pot acomoda astfel
de nave.
In acelasi timp, terminalele maritime au trebuit sa faca aforturi pentru adaptarea la
noile cerinte iar unul dintre porturi este portul Barcelona, care a marit cheul pentru
descarcarea navelor PCTC la 331 m.
Un alt nou concept in constructia navelor de tip “car carrier” a fot introdus in anul
2010 de compania Nissan Motor Co., Ltd. Astfel, a fost data in exploatare nava “City of
St.petersburg”, construita de Kyokuyo Shipyard Corporation.
Particularitatea constructiva a acestei nave consta in constructia semisferica a
formei corpului navei la prova ceea ce duce la o reducere cu pana la 50% (in comparative
cu navele conventionale existente) a rezistentei impotriva vantului.
Acest nou design duce la o reducere a consumului de combustibil cu pana la 800
de tone annual (ceea ce insemna o reducere anuala de aproximativ 2,500 tone de dioxid
de carbon) iar tinta operatorului acestei nave a fost de a folosi nava pentru transportul de
autovehicule din Japonia catre Europa de Nord si Rusia, tind cont de faptul ca in aceste
zone vantul este foarte puternic iar eficacitatea navei va fi maxima.
28
29
Caracteristicile principale ale acestei nave sunt:
LOA: 139.98 m
LBP : 131.00 m
Breadth : 22.40 m
Depth : 24.45 m
Draught : 6.50 m
Deadweight: 5,000 tons
Loading Capacity: 2,000 standard cars
Decks: 8
Speed: 16.9 knots.
Conceptul de economisire a energiei “STEP”
Conceptul “STEP” (Spray TEaring Plate) consta intr-un dispozitiv alcatuit dintr-o
pereche de table, de aproximativ 5 m lungime, atasat de ambele parti ale provei navei.
Acest dispozitiv este efficient in reducerea rezistentei valului care actioneaza asupra
corpului navei. Datorita acestui dispozitiv, consumul de combustibil poate fi imbunatatit
fara a se pierde din viteza navei datorata rezistentei la val. Conform testelor efectuate,
rezistenta va scadea cu aproximativ 18% (in comparatie cu acelasi tip de nava) iar
consumul de combustibil va scadea cu cateva procente.
30
Un asemenea dispozitiv a fost instalat pe nava “Jupiter Spirit”.
31
32
Noi concepte in designul provei si pupei navei
Designul provei in X vs Designul conventional al provei
Prova navei este partea cea mai din fata a navei care ajuta in reducerea rezistentei la
inaintare a navei prin apa. Forma provei navei a fost modificata de mai multe ori in trecut cu scopul
de a imbunatatii eficienta si stabilitatea navei pe apa. Tipul de prova folosit depinde de
caracteristicile navei, zona de navigatie si scopul navei.
Prova in forma de X este un design unic care a fost introdus de Ulstein Group of Norway in
2006. De atunci designul a primit aprecieri positive de pretutindeni si astazi este folosit in
constructia mai multor nave. Intrebarea care se pune este evident prin ce este acest design al provei
in forma de X diferit de un design al provei conventional?
Designul in forma de X este un proiect de prova inversat care este folosit pentru cresterea
eficientei in consumul de combustibil precum si a sigurantei navei pe mare. Dupa cum arata si
denumirea, designul de prova inversata care cel mai indepartat punct in punctul extrem al navei
(spre linia de plutire) care asigura o forma ascutita in prova a corpului navei. Designul ascutit la
extremitatea din fata ajuta nava sa taie valurile precum si sa-si imbunatateasca stabilitatea, in
special in conditiile de mare agitata.
33
La tipul de prova conventional, cel mai indepartat punct este la extremitatea din fata a navei
si apoi se inclina in jos, impingand partea de inceput a provei catre inapoi spre linia de plutire.
Datorita faptului ca forma conventionala de prova este mai putin ascutita, o anumita cantitate de
energie este folosita pentru a impinge nava inainte iar acest lucru reduce considerabil viteza navei.
34
In conformitate cu testele efectuate de catre compania Ulstein, prova in forma de X nu
genereaza valuri de apa (care poate fi ambarcata pe punte) pe masura ce nava taie valurile. Astfel,
energia transferata de la valuri este mai mica iar pierderea in viteza a navei este neglijabila. Mai
mult decat atat, pe masura ce prova in forma de X taie valurile si nu se urca pe acestea (ca in cazul
miscarii oscilatorii de tangaj), cantitatea de apa ambarcata pe puntea navei este considerabil mai
mica in comparative cu navele construite cu conventional. Acest lucru arata ca evazajul la prova
este aproape neglijabil iar efectul de slamming rezultat de regula in partea din prova a navei este
deasemenea neglijabil.
35
Dupa cum se vede si din imaginea de mai sus, in care nava cu prova conventionala este in
dreapta, se observa cum valurile sunt impinse spre inainte iar energia valurilor este deplasata
impotriva corpului navei ceea ce duce la o reducere considerabila a vitezei navei.
Forma in X a provei navei va asigura o deplasare mai lina a navei prin apa cu mai putin
slamming, ceea ce face ca activitatile de la bord sa se desfasoare intr-un mediu mai placut si nu in
ultimul rand se reduc sansele de deplasare a marfurilor la bord, ceea ce este un aspect foarte
important in siguranta vietii pe mare.
Conform studiilor efectuate, forma in X a provei navei reduce cu pana la 20% miscarile
oscilatorii ale navei chiar si in conditii de mare agitata. Astfel, o nava dotata cu o prova in forma de
X ca naviga mai bine in conditii de mare agitata cu o viteza mai buna si miscari oscilatorii mai mici.
Parerile exprimate de la marinarii care au lucrat la bordul navei dotate cu prova in forma de
X au scos la iveala conditii mai bune de efectuare a activitatiilor dar si de odihna la bordul navei.
Unii ofiteri au mentionat chiar ca spre deosebire de navele conventionale, la navele cu prova in
forma de X nu a fost nevoie sa se reduca viteza atunci cand nava a intalnit conditii de mare agitata.
Acest lucru confirma si faptul ca principalul scop al formei in X a provei a fost sa dezvolte o
viteza mai mare cu un efect de slamming si de vibratie mai mic pe timpul navigatiei in conditii de
mare nefavorabila.
Daca initial acest tip de constructie a fost folosit la navele mici (offshore si supply), exista o
crestere considerabila pentru folosirea si la alte tipuri de nave, cum ar fi navele mici care transporta
containere.
36
37
Putem concluziona ca principalele avantaje ale provei navei in forma de X sunt:
- Viteza mai mare de deplasare a navei in situatiile de val din prova si din pupa, ceea ce
asigura o reducere a consumului de combustibil;
- Viteza mai mare de deplasare in apa calma datorita unghiurilor mici de patrundere dar si a
cresterii lungimii liniei de plutire;
- Eliminarea evazajului in zona prova ceea ce duce la eliminarea efectului de slamming si
impactului provei cu apa;
- Miscari oscilatorii si acceleratii mai mici datorita distributiei volumului la partea din prova;
- Reducerea nivelului de zgomot si vibratie in partea din prova datorita patrunderii line in apa;
- Eliminarea apei de mare ambarcata pe punte, datorita intrarii line in apa a provei;
- Protectia mai buna a echipamentelor de pe punte dar si o mai buna desfasurare a acitivatii
pe punte datorita extinderii corpului navei la latimea maxima in zona castelului;
- Rezultate mai bune in pozitionarea dinamica;
- O stabilitate initiala mai buna. Diferenta fata de navele cu prova conventionala este de
aproximativ 14 cm. Ca rezultat al stabilitatii initiale mai ridicate, capacitatea de incarcare pe
punte este mai crescuta, diferenta fiind de aproximativ 800 de tone;
38
Designul de prova “Wave- piercing”
Acest nou concept asigura o forma imbunatatita a formei data provei, prin introducerea unui
set de suprafate inclinate care inchid prova de la partea de sus ceea ce duce la deplasarea corpului
navei prin valuri decat urcandu-se pe acestea. Aceste suprafete genereaza o forta de ridicare care
reactioneaza fortei de deplasament. Forta de deplasament face ca o nava cu constructia
conventionala a provei sa se ridice deasupra valului ceea ce duce la nasterea miscarilor de tangaj.
Noua forma a provei navei reduce sau elimina miscarea de tangaj dar si efectul de slamming
asupra corpului navei, astfel imbunatatindu-se calitatea de mars a navei. In plus, nava poate
patrunde cu prova prin val chiar si la viteze mai mari, limitand in acelasi timp producerea valurilor
data de prova navei.
39
40
Conceptul de design “Stern End Wedge” al pupei navei
Constructorul de nave japonez Kawasaki a dezvoltat un nou concept de constructie al pupei
navei denumit “Stern End Wedge (SEW)”.
Acest sistem se deosebeste de sistemul conventional prin faptul ca prezinta un punct de
inflexiune in apropierea terminatiei pupa a navei. Prin acest concept se reduc valurile de pupa ceea
ce duce la cresterea eficientei pentru o mai buna viteza a navei, in special pentru navele port-
container si PCC (la aceste tipuri de nave de mare viteza sunt generate valuri mari de pupa).
Rezultatul major este reducerea rezistentei fata de valurile create la pupa ceea ce duce la
eficienta a puterii de propulsie de 3 pana la 7%.
Acest nou design a fost deja pus in practica la navele de mare viteza.
41
42
Conceptul de design “X - STERN” al pupei navei
Ulstein Group a introdus un nou concept in ceea ce priveste designul pupei navei. Inovatia
aduce efectul X-Bow in pupa navei. mai mult decat atat, acest design mareste capacitatea de
operabilitate a navei in zone cu gheata, siguranta si comfortul in conditii severe de navigatie.
43
Dupa cum am fost mentionat, efectul principal al acestui design nou este acela de a
creste operabilitatea navei, aceasta putand fi mai usor pozitionata in raport cu directia valurilor,
vantului si a curentului.
Practice, acest design consta intr-o forma inclinata si mai inalta a pupei navei, reducand
fortele de deriva dar si micsorarea tangajului.
Faptul ca permite pozitionarea navei cu pupa in val, acest design se anunta foarte util in
cazul navelor DP, ceea ce duce, pe langa cresterea operabilitatii navei, si la reducerea consumului
de combustibil cu pana la 25%.
44
45
CONCEPTE DE PROIECTARE A NAVEI FARA
BALAST
Industria transportului maritim transfera la nivel international intre 3 si 5 miliarde de tone
de apă de în fiecare an . Prin apa de balast se descarcă specii non-native care au condus la grave
probleme ecologice in trecut si reprezinta acelasi risc continu si in prezent. Proiectele actuale
propun ca soluția este intr-un nou design al navei, în care schimbul de balast sau eventualul
tratament al apei este evitat prin introducerea unor țevi longitudinale cu flux continuu de apa in
dublu fund în loc de tancurile de balast convenționale. (Privind problema si solutia din perspectiva
celor care lucreaza la bordul navelor se pot observa si numeroasele beneficii ale acestui sistem in
materie de operare a navei. Fara tancuri de balast incarcarea si descarcarea sunt mult simplificate
pentru echipaj, timpul operarii este redus iar asta inseamna costuri mai mici pentru armator. De
asemenea balastul transportat pe parcursul unui voiaj inseamna costuri uriase in ceea ce priveste
consumul de combustibil al navei, astfel eliminarea acestei nevoi ar insemna de asemenea costuri
mai mici pentru intreaga industrie.)
Pe parcursul proiectarii navei fara balast au fost create diferite forme de cocă, generate de
modificarea formei corpului navei atat in prova cat și in pupa navei. În plus, aceste modificar au dus
si la schimbarea aranjamentului intern ale tancurilor de astfel încât sa se realizeze imersiunea elicei
si de asemenea pescajul minim necesar conditiei de balast.
In cele din urma au fost efectuate testele de rezistență pe modele echivalente de scară 1:71
intre nave convenționale și si cele fara balast. Rezultatele au demonstrat ca modelul experimental
este mai rezistent in comparatie cu un petrolier convențional, consecinta directa a linilor de apa din
dublu fund.
Nava Fara Balast. (Ballast Free Ship, BFS).
O soluție in proiectare ar insemna schimbarea perspectivei în cazul în care adăugam
greutate pentru creșterea pescajului si in prealabil reducerii flotabilitaii, respectiv tancurile de
balast necesare rămân goale în totalitate pe parcursul voiajului in stare de incarcare și complet pline
pentru nava în stare de balast. Această abordare este prezentată în figura 2. In stare de balast,
tancurile pot fi lăsate deschise pentru a atinge pescajele necesare.
46
O navă care are tancurile de balast deschise trebuie proiectata astfel încât:
-Rezistenta chilei sa fie sporita.
-Sa existe debit de apă adecvat în tancurile de balast astfel incat sa nu existe porțiuni stagnante si
nici depunere de sedimente.
-Sa fie satisfacute necesitatile structurale si hidrodinamice ale navei.
În situatia de fata, pentru reducerea flotabilitatii navei în stare de balast sunt folosite linii
longitudinale de forma eliptica, prevăzute pe intreaga lungime a navei. Acestea vor funcționa ca
tancuri de balast longitudinale fiind prevazute cu valvule atat la prova și cat si la pupa navei.
Valvulele vor fi deschise în timpul voiajului in balast pentru a asigura pierderea de flotabilitate și
închise în timpul voiajului in stare de încărcate iar apa ramasa va fi pompata afara. Apa va intra în
linii pe la prova navei si va iesi prin pupa navei, acesta fiind circuitul apei prin acest sistem. Studiile
initiale au fost efectuate pentru trei tipuri de secțiuni ale circuitului și anume circular, eliptic și
dreptunghiular toate insa circulare la capete. Configuratia eliptica sa demonstrat ca fiind optimă,
forta de frecare fiind minima in cazul aceasteia.
Datorită modificării dublului fund al navei datorate linilor care ruleaza pe toată lungimea
acesteia, capacitatea de balast ajunge sa fie redusă de la 40000 m3 la 13785 m3. Rezultatele
modelului in CAD pentru conditia navei fara balast in situatia de incarcare completa se pot vedea in
tabelul de mai jos. Aici putem observa ca pescajul la prova este foarte mic in comparatie cu o nava
tipica si nu corespunde cu standardele IMO.
47
Flow Through condition Full Loaded Condition
Draft Aft
(m) 7.915 14.02
Draft
For'd(m) 2.148 15.899
Draft
Mid(m) 5.032 14.96
Pentru a realiza pescajul minim atat la prova cat și la pupa navei astfel incat cerințele IMO
sa fie indeplinite s-a decis modificare designului cocai navei. Variantele propuse pentru realizara
cerintelor sunt urmatoarele:
Dispunera unei structuri de fund cu placi de fund sub linile eliptice.
Modificcarea cocai navei atat la prova cat si la pupa navei.
Dispunera unei structuri de fund fara placi de fund sub linile eliptice.
Marirea inaltimii fata de dublu find la care sunt dispuse linile eliptice.
Schimbarea pozitiei tancurilor.
Fiind luate in considerare aspectele mai sus mentionate, au fost create sase modele de nave,
unele alternative au fost create combinant mai multe din propunerile prezentate. Dupa calcularea
rezultatelor obtinute din testarea tuturor modelelor, al saselea pare sa fi fost cel mai eficient.
48
Varianta 1 - MODEL CU FORMA DE U LA PROVA
Varianta 2 – MODEL CU FORMA DE V LA PROVA
Varianta 3 – FORMA DE V LA PROVA SI INGROSARE LA PUPA
49
Varianta 4 – MODEL CU FORMA CILINDRICA LA PROVA
Varianta 5 – MODEL CU SECTIUNI DE V LA PROVA
50
Varianta 6 – PROVA IN FORMA DE V SI BULB LA PUPA
COMPARTIMENTAREA ALTERNATIVEI 6
Studii au loc in continuare privind aceasta problema si in putin timp speram sa vedem
concretizat tot acest effort in prima nava fara balast iesita din santier.
51
Conceptul de “ballast-free” pentru navele bulk carrier
Urmarind evolutia cerintelor IMO in ceea ce priveste apa de ballast, se preconizeaza ca
aceste cerinte sa fie indreptate spre instalatii de tratare cu UV, filtrare, tratament chimic, si alte
tipuri de echipamente pentru tratarea apei de ballast pentru a reduce riscul contaminarii apei de
mare.
Mai preferabil decat tratarea apei de ballast cu ajutorul echipamentelor specifice de la bordul
navei, conceptul de “ballast-free” reconfigureaza nava pentru a crea un flux continuu de apa care
trece prin canale longitudinale deschise, fiind astfel essential in eliminarea transportului si
deversarii apei de ballast dintr-un colt al lumii intr-altul.
Anumiti cercetatori au efectuat investigatii asupra aspectelor hidrodinamice ale conceptului
“ballast-free” si in mod particular asupra locului unde vor fi dispuse tunelele de tranzitare a apei.
In conceptual “balast-free” tancurile traditionale de balast sunt inlocuite prin tunele
longitudinale de ballast care sunt dispuse de la prova la pupa navei sub linia de plutire a navei
destinata conditiei de navigatie in ballast.
Conceptual impune ca o nava tipic bulk carrier sa aiba o inaltime de constructie usor ridicata
pentru a asigura capacitatea de balast necesara dar in acelasi timp si pentru a mentine capacitatea de
incarcare in cazul cerealelor. Astfel, a rezultat faptul ca constructia planseului de dublu fund este
mai ridicata, ceea ce va facilita curatarea tunelelor de ballast pentru minimizarea acumularilor de
sedimente care pot contine deasemnea si organisme care pot contamina apa.
Pentru o nava de tip bulk carrier, conceptual prevede instalarea a trei tunele, dupa cum se
poate observa si in figura de mai jos in care se face comparatie intre o nava conventionala de tip
bulk carrier si noul concept.
52
Pentru a asigura o stabilitate intacta adecvata, o stabilitate adecvata in caz de avarie,
capacitate de incarcare echivalenta navelor conventionale, intregul design al navei trebuie dezvoltat
pentru a suporta acest concept de manipulare a balastului. Asa cum se vede si din figura de mai sus,
nava va avea nevoie de o constructie mai ridicata a paiolului astfel incat sa poata avea un volum
suficient pentru ambarcarea de ballast in tunele si in plus va necesita o lungime mai mare a corpului
navei pentru a mentine capacitatea navei de a transporta marfuri usoare (de volum) cum ar fi cazul
cerealelor. Deasemenea conceptul “balast-free” include trasaturi constructive pentru a minimiza
depunerile de sedimente in interiorul tunelelor de balast si pentru a facilita curatarea necesara a
acestora.
Tunelele sunt inundate in conditia de ballast a navei si apoi isolate. Atunci cand nava este
gata de incarcare, apa este pompata cu ajutorul pompelor de balast conventionale. Conceptul
prevede deasemenea eliminarea majoritatii elementelor transversale de osatura dispuse intre
longitudinalele de fund pentru a facilita curatarea tancurilor de balast.
Atunci cand nava se deplaseaza prin apa exista o zona de presiune relativa pozitiva ce se
creaza in apropiere de prova navei si o regiune de presiune relativa negativa creata la pupa navei.
Aceasta diferenta de presiune este folosita pentru a conduce fluxul de apa prin tunele fara a fi
nevoie de folosirea pompelor. Astfel, tunelele vor fi intotdeauna umplute cu apa de mare dar in
acelasi timp practic nu va fi efectuat un transport de balast in adevaratul sens al cuvantului.
Marimea tunelului este astfel proiectata incat volumul de apa din tunel este schimbat complet la
fiecare ora fara a avea repercursiuni asupra rezistentei la inaintare a navei prin apa.
Pentru a maximiza diferenta de presiune din tunel, orificiul de patrundere a apei in tunel este
dispus pe centrul bulbului la aproximativ 25% fata de linia de plutire. Studiile hidrodinamice au
aratat ca orificiile de iesire a apei din tunel sa fie dispuse imediat inapoia peretelui transversal din
prova compartimentului masini (in dreptul cuplei cu numarul 17 la 45% din linia de plutire) si
53
imediat inaintea peretelui transversal din pupa al compartimentului masini ( in dreptul cuplei cu
numarul 19 la 30% din linia de plutire).
Pozitionarea orificiuli de iesire in dreptul cuplei cu numarul 17 a aratat a fi aproape optim
din punct de vedere al propulsiei. Chiar si asa, folosirea tunelelor de balast va resulta intr-o crestere
usoara a scaderii rezistentei la inaintare, evacuarea fluxului de apa in jumatatea superioara a elicei
permitand acesteia sa opereze la o eficienta mai ridicata.
Localizarea orificiului de patrundere a apei
in tunnel, dispus la prova pe bulb.
Doua din orificiile de evacuare dispuse in
zona pupa.
Asadar, principiile acestui concept constau in:
- Inlocuirea tancurilor de ballast traditionale cu tunele longitudinale de ballast care se extind
sub compartimentele de marfa si sub linia de plutire destinata efectuarii voiajului in ballast.
- Conectarea tunelelor la apa prin orificii dispuse la prova si la pupa. In conditia de ballast a
navei, tunelel sunt inundate. Pe masura ce nava este incarcata cu marfa, apa este pompata cu
ajutorul pompelor conventionale de balast.
- Diferenta de presiune hidrodinamica dintre zonele din prova si pupa induce un flux de apa in
tunelele de balast. Tunelele sunt astfel intotdeauna pline cu apa de balast din zona in care
pluteste nava.
Dintre principalele avantaje ale acestui concept putem enumera urmatoarele:
- Nava transporta apa de balast din zona in care de afla, nava nu are la bord balast din alte
regiuni.
- Eliminarea costurilor aferente dotarii navei cu echipamente pentru tratarea apei de balast.
54
Controlul asupra asietei si pescajului navei este mult mai discret atunci cand este comparat
cu o nava conventionala de tip bulk carrier. O nava conventionala poate umple orice tanc de balast
la orice nivel pana la nivelul sau maxim, pentru a obtine o asieta si un pescaj dorit. Conceptul initial
de “balast-free” a omis liniile de umplere/golire a fiecarei sectiuni izolate ale tunelurilor si
deasemnea nu includea posibilitatea subdivizarii in interiorul tunelurilor adiacente chilei. Astfel,
conceptul initial putea achizitiona doar un numar discret de conditii. Tunelurile adiacente chilei
trebue sa fie ori goale ori pline. Celelalte doua tuneluri, de fiecare parte a tunelului centrsl, pot fi
inundate fie de la prova fie de la pupa, sau din ambele sensuri, asigurand posibilitatea de pompare
in exterior a apei prin valvele dispuse la prova sau la pupa. Acest fapt creaza multe optiuni, dar
potentialul este limitat. Cercetarile trebuie sa continue pentru a se asigura faptul ca aceste nave vor
avea un control adecvat al asietei si pescajului.
55
Concepte noi in constructia navelor portcontainer
1. Conceptul navei portcontainer de tip “open top”.
Istoria comertului maritime a cunoscut progrese semnificative in ceea ce priveste
imbunatatirea operarii navelor, ceea ce a facut ca acest aspect sa devina mult mai rapid, mai
economic si mai efficient. Printre realizarile majore din trecut cand vaslele erau inlocuite de vele,
cand velele erau inlocuite de motoarele cu abur a fost si faptul ca navele de transport marfuri
generale au fost inlocuite de nave port-container. Astazi, suntem in fata unei noi schimbari, si
anume aparitia navelor port-container de tip “open-top” cunoscute si sub denumirea de “hatchless”
(fara capace ale gurilor magaziilor de marfa). Acest aspect poate fi mai de graba socotit ca un apsect
major in proiectarea si constructia navelor decat un nou tip de nava. In imaginile de mai jos este
ilustrata trecerea de la navele de transport marfuri generale la navele port container de tip open-top.
Nava portcontainer de tip open-top este acea nava care transporta containere, special
proiectata astfel incat una sau mai multe magazii de marfa nu sunt dotate cu capace.
Navele open-top sunt putine la numar iar caracteristicile acestora se regasesc in tabelul de
mai jos.
56
57
58
59
60
Instructiuni privind constructia si dotarea navelor de tip open-top au fost elaborate de IMO
prin rezolutia MSC/Circ.608/Rev.1 din 5 Iulie 1994.
Esenta acestei schimbari consta in faptul ca au fost eliminate capacele unora din magaziile
de marfa, astfel aceste compartimente fiind deschise.
Avantajele acestui tip de constructie sunt:
1. Eliminarea greutatii considerabile a capacelor magaziilor de marfa, ceea ce a dus la
cresterea capacitatii de incarcare a navei (deadweight-ului).
2. Avand in vedere faptul ca aceste capace se aflau pozitionate intr-o locatie inalta,
eliminarea lor (a greutatii acestora) a dus la imbunatatirea semnificativa a stabilitatii navei.
3. Eliminarea capacelor duce deasemenea la excluderea necesitatii de inchidere si deschidere
a acestora. Acest aspect imbunatateste timpul de operare al navei in port avnd ca rezultat reducerea
costurilor de operare ale navei.
4. Intreaga operatiune de intretinere si reparatii a capacelor, garniturilor, etc este eliminata.
5. Sistemul de ghidare al containerelor nu se termina la nivelul ramei gurii de magazie,
precum in cazul navelor conventionale de transport containere. Acestea se extind pe verticala
deasupra puntii principale pana la inaltimea maxima permisa pentru incarcarea marfurilor pe punte.
Acest aspect duce la imbunatatirea amarajului containerelor stivuite pe punte si elimina necesitatea
instalarii manuale a dispozitivelor de amaraj (bare, lanturi, intinzatori, etc,) care sunt necesare
atunci cand containerele sunt stivuite pe capace.
6. Stivele individuale verticale de containere sunt intotdeauna accesibile fiind total
independente de alte stive. Acest lucru vine in contrast cu navele port-container conventionale unde
containerele stivuite pe capacele gurilor de magazie trebuiesc mutate pentru a permite capacului sa
fie ridicat pentru a avea acces la containerele stivuite sub punte.
61
Totusi nu trebuie ignorat faptul ca capacele magaziilor de marfa asigura o mai buna
integritate structurala a navei si fara acestea nava ar putea fi considerata ca o cutie caruia ii lipseste
capacul!
La prima vedere poate aparea faptul ca operarea navelor fara capace este imposibila,
deoarece Conventia Internationala a Liniilor de Incarcare nu permite acest lucru. Totusi, Conventia
mentionata contine prevederi care asigura exceptii de la aceasta restrictie.
Astfel, Administartia statului al carui pavilion il poarta nava, care permite orice exceptare
asa cum este prevazuta in Conventia Load Line, trebuie sa comunice acest aspect la IMO. In acest
caz se va elibera un certificat denumit “International Load Line Exemption Certificate”.
Inca din anii 1970 aplicarea clauzelor de exceptare a fost facuta sia acceptata. Asfel, navelor
heavy lift precum si celor semi-submersibile li s-au permis sa navige fara capace.
Conditia cea mai importanta pentru obtinerea unei exceptii este cerinta Administratiei de a
efectua multiple teste si simulari pe modele la scara pentru a evalua comportamentul navei in
conditii de vreme rea si, in special, aspectul amarcarii apei pe punte in astfel de conditii.
La cea de 62 sesiune din Mai 1993, Comitetul de Siguranta Maritima din cadrul IMO, a
aprobat principii provizorii pentru navele port-container de tip open-top, care alcatuiesc un set de
cerinte pentru proiectarea acestui tip de nava.
Accentul a fost pus pe urmatoarele aspecte:
Stabilitatea intacta si pentru avarie
Sistemul de drenaj al santinelor din magaziile de marfa
Cerinte cu privire la protectia contra incendiului
Cerinte privind stivuirea marfurilor periculoase.
Testele pe modele trebuiesc efectuate indeplinind urmatoarele cerinte:
1. Inaltimea valurilor trebuie sa fie de aproximativ 8.5m si pentru cea mai nefavoabila perioada a
valului care poate fi intalnita in realitate.
2. Simularile sa cuprinda apa ambarcata pe punte;
3. Directia valurilor sa fie variata;
4. Efectuarea de simulari pentru situatia navei aflata in deriva, precum si pentru diferite valori ale
vitezei si drumului navei pentru situatia in mars;
5. Testarea pentru diferite situatii de incarcare, incluzand simularea pentru cazul in care mentinerea
goala a magaziei de marfa cea mai nefavorabila pentru ambarcarea apei pe vreme rea.
6. Toate testele sa fie efectuate pentru modele de nava autopropulsata.
Din punct de vedere al sigurantei pe mare si al transportului de marfuri, cele mai importante
aspecte care trebuiesc luate in considerare la aceste tipuri de nave sunt
62
1. Stabilitate intacta
2. Stabilitatea in caz de avarie
3. Sistemul de pompare al apei din santinele magaziilor de marfa
4. Instalatia de stins incendiu din magaziile de marfa
5. Transportul marfurilor periculoase
1. Stabilitatea Intacta
Stabilitatea navei trebuie sa indeplineasca in toate conditiiile cerintele Codului International
de Stabilitate pentru Toate Tipurile de Nave, eliberat de IMO.
In conditia incare toate magaziile de marfa, care nu au capace, sunt pline cu apa
(considerand o permeabilitate de 0.70 pentru magaziile in care se transporta containere) pana la
nivelul ramei gurii de magazie, stabilitatea navei in conditia de plina incarcare trebuie sa
indeplineasca criteriul de stabilitate stabilit de Conventia SOLAS 1974, capitolul II-1 partea B-1.
Pentru conditia de stabilitate intacta in care magaziile au fost inundate, suprafetele libere vor
fi determinate considerand magaziile incarcate complet cu containere iar apa care patrunde in
containere nu se va scurge in momentul inclinarii navei. Aceasta conditie va fi simulata definind
cantitatea de apa din containere ca o greutate fixa. Spatiul liber dintre containere va fi distribuit in
mod egal pe intrega lungime a magaziilor fara capace iar acest spatiu care inconjoara containerele
va fi considerat inundat cu apa.
Stabilitatea intacta a navelor de tip open-top impune ca navele sa fie in stare de plutire in
toate conditiile de inundare a magaziei, i.e. goala, partial incarcata sao/ori incarcata total. Efectul
suprafetelor libere ale apei din magazia expusa trebuie luat in considerare, care este destul de
relevant in cazul in care nava are o stabilitate redusa.
O nava complet incarcata trebuie sa mentina o valoare pozitiva a stabilitatii reziduale pentru
cazul in care toate magaziile deschise sunt complet inundate (pana la inaltimea ramei gurii de
magazie).
2. Stabilitatea de avarie
Navele portcontainer de tip open-top trebuie sa indeplineasca conditiile de subdiviziune
precum si criteriile pentru stabilitatea de avarie stabilite de Conventia SOLAS 1974 capitolul II-1
partea B-1. Ramele gurilor de magazie pentru magaziile care nu au capace trebuie considerate ca
arii de inundare.
63
3. Sistemul de pompare al apei din santinele magaziilor de marfa
Navele deschise in mod natural permit unei anumite cantitati de apa sa patrunda in magaziile
de marfa. Aceasta poate fi apa de ploaie pe timpul unei furtuni tropicale sau apa ambarcata pe punte
pe timpul voiajului. Pentru a evita inundarea containerelor de la nivelul paiolului magaziei de
marfa, navele de tip open-top sunt echipate la nivelul paiolului cu suporti de 200 pana la 300 mm
inaltime, pe care sunt stivuite primul rand de containere.
Navele sunt echipate cu cel putin trei pompe de santina independente, fiecare fiind capabila
sa pompeze rata maxima de apa de mare pe ora in conditii de mars asa cum a fost stabilita pe
modelele folosite la teste.
Sistemul de santina pentru magaziile de marfa este ndependent de sistemul de santina din
compartimentul masini si deasemenea este pozitionat in afara compartimentului masini.
Regulie IMO impun ca rata maxima de patrundere a apei de mare in oricare din magazia deschisa
nu trebuie sa depaseasca aria gurii de magazie inmultita cu 400 mm/ora.
Toate magaziile de marfa deschise trebuies echipate cu alarma pentru indicarea nivelului
maxim in santina.
Toate aceste trasaturi trebuie sa previna sacrificarea marfii situata la paiol in cazul inundarii
compartimentului cu apa. Totusi, acest lucru nu impiedica avarierea marfurilor prin udare datorita
patrunderii apei in containerele avariate (gaurite). Chiar si containerele noi pot fi avariate pe timpul
operatiunilor de incarcare/descarcare.
64
4.Instalatia de stins incendiu in magaziile de marfa
Navele de tip “open-top” nu pot fi dotate cu echipamente de stins incendiu de tipul celor cu
CO2 care functioneaza pe principiul diminuarii incendiului in compartimentele inchise prin
eliberare de oxigen. Sistemul de lupta impotriva incendiului la astfel de nave se bazeaza pe
principiul racirii zonelor adiacente incendiului pentru a prevenii avariile la structura navei.
Magaziile de marfa ale acestor tipuri de nave sunt protejate de un sistem fix de imprastiere a
apei de la nivelul puntii in jos. Sistemul de imprastiere a apei este subdivizat, cu fiecare subdivizare
constand intr-o linie circulara la nivelul punti de jur imprejurul bay-ului de containere.
IMO impune ca cel putin o pompa dedicata stingerii incendiiilor, pozitionata in afara magaziei de
marfa, trebuie sa aiba capacitatea sa acopere toate bay-urile de containere in orice magazie
simultan.
Sistemul de imprastiere a apei trebuie sa fie suplimentat de furtune de la nivelul puntii
principale. Sunt cerute cel putin patru (4) jeturi de apa de la furtun.
5. Transportul marfurilor periculoase
Marea majoritate a marfurilor periculoase sunt transportate pe punte. Datorita faptului ca
navele open-top nu au o separatie (capace la magazii), pot exista scurgeri ale marfurilor periculoase
in magazia de marfa. Toate containerele din interiorul si de deasupra magaziei deschise sunt astfel
considerate ca fiind incarcate in acelasi compartiment.
Cerintele IMO prevad ca “marfurile periculoase pentru care este specificat in codul IMDG
faptul ca trebuie stivuite doar pe punte, nu trebuiesc transportate in interiorul sau deasupra
magaziilor de marfa open-top. Din acest motiv marea majoritate a containerelor de tip open-top au
magaziile de marfa no.1 si no.2 construite in mod conventional fiind dotate cu capace. Aceste
magazii de marfa sunt de regula dedicate pentru marfuri “speciale”.
Containerel cu marfuri periculoase, care contin lichide, gaze sau vapori cu greutatea mai
mare decat aerul, care se incarca la bordul navelor open-top si se extind mai mult de 1m deasupra
zonei etanse superioare din jurul magaziei deschise si pentru care este specificata modalitatea de
stivuire “doar pe punte” nu trebuiesc transportate orizontal fata de magaziile fara capace.
Segregarea containerelor la bordul navelor open-top se face utilizand tabla de segregare
continuta in rezolutia IMO MSC/Circ.608/Rev.1 facand abstactie de de tabla de segregare continuta
in sectiunea 15.3.2 din Codul IMDG.
65
Aspecte comerciale privind navele de tip open-top
Datorita masurilor stringente elaborate de IMO in ceea ce priveste constructia navelor
portcontainer de tip open-top precum si cerintelor privitoare la stabilitatea intacta si de avarie,
suntem de parere ca asiguratorii hull & machinery ai acestor nave nu sunt supusi unui risk mai mare
atunci cand asigura astfel de nave fata de asigurarea navelor conventionale.
Pentru asiguratorii marfurilor (cargo underwriters), totusi, riscul avarierii marfiii din
containere prin patrunderea apei in interiorul acestora este crescut prin faptul ca toate containerele
din magaziile deschise sunt expuse.
Un alt pericol potential este consta in faptul ca la bordul navelor open-top, containerele sunt
stivuite pe 13 randuri inaltime. Daca containerele vechi sunt stivuite in randurile de jos si prezinta
urme de uzura in piesele de colt, intrega stiva de containere se poate rasturna.
Ca o nota pozitiva este faptul ca riscul pierderii containerelor peste bord, in cazul unor
astfel de nave, este redus considerabil. Dispozitivele de ghidare a containerelor sunt extinse in sus
pana la cel de al patrulea rand de containere incarcate pe punte.
In ceea ce priveste motivele de ingrijorare ale asiguratorilor acestea sunt intemeiate datorita
urmatoarelor motive:
1. Conditia containerului va devein mai critica datorita potentialului crescut al expunerii la pa
precum si datorita avariei prin turtire., in special pentru containerele stivuite la nivelul
paiolului.
2. Politele de asigurare a marfurilor contin adesea acoperirea pentru garantie in cazul “below
deck”. Este evident faptul ca in cazul navelor port-container fara capace, asiguratorii vor
trebui sa reconsidere cum si cand acest tip de garantie va fi folosit.
3. In cazul cand fie este inundata magazie fie stiva de containere a fost turtita/rasturnata,
cauzand avarii la continutul acestor containere stivuite la partea inferioara a stivei,
intrebarea care se pune este daca poate fi aplicat principiul avariei comune?
Configuratia specifica a magaziilor de marfa pentru navele port-container de tip open top
rezolva multe din problemele generale de proiectare carcateristice navelor port-container clasice,
cum ar fi:
1. problema stabilitatii navei care este afectata de pozitia ridicata a centrului de greutate;
2. problema aranjamentului containerelor care rezulta din necesitatea aranjarii acestora pe
punte intrun astfel de mod astfel incat sa fie posibil ca anumite containere sa fie descarcate
din magazie;
66
3. problema amarajului corespunzator al containerelor stivuite pe punte, in locatiile cele mai
inalte, impotriva sarcinilor dinamice datorate acceleratiilor care pot duce la pierderea
acestora;
4. problema proiectarii corespunzatoare a capacelor de magazie care suporta sarcini foarte mari
datorita incarcarii containerelor pe acestea si care trebuie sa fie foarte rezistente.
Totusi, de cealalta parte, lipsa capacelor la magaziile de marfa genereaza probleme
aditionale cum ar fi:
1. Probleme rezultate datorita greutatii mari a stivei de containere:
- paiolul (planseul superior al dublului fund) la navele open-top trebuie sa fie mai puternice din
punct de vedere strctural si al rezistentei la sarcina;
- fortele mari de inertie care rezulta din acceleratiile verticale si transversale pot conduce la
avarierea containerelor sau a structurii corpului navei.
2. Apa amabarcata pe punte si care patrunde in interiorul magaziilor de matfa.
Pe 26 Februarie 2007 la bordul navei de tip open-top Annabella, pe timpul voiajului catre Helsinki,
a avut loc un accident asociat cu rasturnarea containerelor intr-o magazie deschisa (open type hold).
In consecinta, sapte containere stivuite in magazie, foarte aproape de planul de simetrie al navei, au
suferit avarii considerabile. Din raportul de investigatie a rezultat ca una din cauzele evenimentului
a fost dispunerea necorespunzatoare a containerelor. Pe langa aceasta, cauza principala a fost
valoarea necorespunzatoare a inaltimii metacentrice care a dus la acceleratii mari a caror rezultat a
fost generarea unor forte de inertie mari.
O alta problema asociata cu lipsa capacelor la magaziile de marfa a fost neindeplinirea
cerintelor stabilite de Conventi Internationala Asupra Liniilor de Incarcare, care prevede masuri
constructive ale puntii de bord liber. Datorita neindeplinirii cerintelor Comitetul de Siguranta
Maritima din cadrul IMO a adoptat, in 1993, cerinte suplimentare cu privire la constructia navelor
port-container de tip open-top. In particular au fost definite cerinte cu privire la simularea la
comportarea pe mare a navelor cu ajutorul modelelor la scara, astfel:
1. Toate testele sa se desfasoare in conditii presupuse de valuri neregulate avnd urmatorii
parametrii: inaltimea valului de cel 8.5m si cea mai nefavorabila frecventa a valului.
2. Toate testele sa fie facute cel putin in urmatoarele conditii:
Unghiul de intalnire al valului:
- val din pupa
- val din prova
- val dinapoia traversului, 45/315 grade
- val dinaintea traversului 135/225 grade
- valuri de travers 90/270
67
Viteza navei:
- viteza maxima pentru valuri din prova si dinaintea traversului
- viteza minima pentru valuri din pupa si dinapoia traversului
- viteza zero (conditia navei in deriva) pentru valuri din travers.
3. Testele trebuie sa fie efectuate pentru conditiile de incarcare a navei la pescajul maxim.
Cantitatea de apa care inunda magaziile de marfa la navele portcontainer de tip open-top depinde
printre altele de urmatoarele:
- inlatimea bordului liber
- parametrii valurilor
- parametrii de miscare ai navei
- parametrii hidromecanici precum si parametrii geometrici ai corpului navei (for carenei,
lungimea navei, pescajul, forma corpului navei la prova si la pupa, forma puntii, structura
copastiei)
Parametrii de proiectare care afecteaza calitatile navelor portcontainer de tip open-top
Avind in vedere aspectele mentionate mai sus, printre problemele navelor portcontainer de
tip open-top pot fi enumerate urmatoarele:
- fenomenul ambarcarii apei de mare pe punte care influenteaza patrunderea acesteia in
magaziile de marfa;
- acceleratiile transversale si verticale care pot rezulta in generarea unor forte mari conducand
la strivirea containerelor stivuite la partea inferioara precum si la avarii la corpul navei.
Aparitia efectelor datorate actiunii valurilor depinde printre altele de parametrii geometrici
principali al corpului navei, care sunt modelati in faza de proiectare a navei.
In afara de parametrii mentionati mai sus, alti parametrii care sunt cruciali in aparitia fenomenului
ambarcarii apei de mare pe punte sunt:
- inaltimea bordului liber
- lungimea navei
- coeficientul block al navei
- coeficientul block al sectiunii prova al carenei navei.
Ca rezultat, patrunderea apei de mare in magaziile de marfa este influentata de urmatorii factori:
- inaltimea bordului liber;
- lungimea seciunii de mijloc a navei (acolo unde corpul navei are pereti verticali paraleli);
- coeficientii block ai sectiunilor carenei la prova si pupa.
Acceleratiile verticale si transversale sunt influentate de urmatorii parametrii:
68
- parametrii geometrici ai carenei navei (lungimea navei, raportul dintre lungimea si latimea
navei L/B, raportul dintre latimea si pescajul navei B/d);
- inlatimea centrului de greutate al navei, care influenteaza inaltimea metacentrica
transversala si longitudinala.
Sarcinile generate in sistele de amaraj ale containerelor sprecum si strivirea containerelor pot fi
influentate de factori precum:
- inaltimea metacentrica initiala;
- parametri nefavorabili ai valului, in special perioada valului.
Cerintele pentru proiectarea navelor de tip opn-top impun necesitatea efectuarii testelor pe modele
cu scopul de a determina cat mai corect posibil cantitatea de apa ce poate patrunde in magaziile de
marfa fara capace.
Formulele de calcul pentru acceleratiile verticale si transversale pentru determinarea
sarcinilor aditionale exercitate asupra containerelor, date de catre societatile de clasificare, sunt prea
generale si nu iau in considerare urmatoarele:
- influenta parametrilor ce descriu conditiile de incarcare a navei, cum ar fi greuatea navei sau
inaltimea centrului de greutate al navei;
- influenta parametrilor valului.
2. Conceptul C-Dragon
Importanta rutelor comerciale intre porturile din Asia continua sa creasca pe masura ce
economia din regiune continua sa se dezvolte. Traficul de containere in zona Asia, in particular, este
proiectat sa devina sectorul cu dezvoltarea cea mai rapida din lume pentru urmatorii ani. Ca raspuns
la acest fapt, societatea de clasificare Germanischer Lloyd (GL) a dezvoltat un nou concept de nave
pentru transporul containerelor special pentru aceasta regiune, denumit conceptul C-Dragon.
69
Acest concept de nava are urmatoarele carcateristici constructive:
LBP : 211.9 m
B : 37.3 m
D : 19.9 m
T : 11.0 m
Capacitate : 3,736 TEU din care 2,364 TEU pe punte si 1,372 TEU in magazie
Motor : MAN G60ME-C9, 15,000 kW
Generatoare: 4 x 1,750 kW
Viteza : 15 Nd
Noul concept este proiectat pentru a depasi tonajul actual, care este angajat in prezent in
aceasta regiune, in raport cu eficienta de combustibil, rotatia porturilor si capacitatea de incarcare.
Dupa cum se poate vedea si din caracteristicile de mai sus, acest concept are o foarte mare
ratie a containerelor incarcate pe punte (2,376 TEU din totalul de 3,736 TEU) dar in acelasi timp a
acest lucru este coroborat si cu un numar mai mic de bay-uri, in comparatie cu alte nave. Acest
concept particlar de nava este proiectat pentru a reduce stationarea navei in port deoarece numarul
mare de containere incarcate pe punte reduce nevoia de a manevra capacele magaziilor de marfa, in
timp ce un numar mai mic de bay-uri rezulta intr-un numar mai mic de miscari ale macaralelor.
Simularile efectuate in acest sens au scos la iveala o reducere de 14-15 ore de stationare in fiecare
port. Acest lucru este reflectat si in economisirea de combustibil fara a compromite capacitatea de
transport. Eficienta este maxima pentru navele angajate in voiaje scurte cu multe porturi de operare.
Pentru a reduce consumul de combustibil, corpul navei a fost optimizat, astfel ca s-a obtinut
un indice EEDI mai mic decat cal prevazut de IMO ca referinta pentru anul 2025, iar consumul de
combustibil a fost redus cu 30% fata de portcontainer Panamax navele existente de 4,250 TEU.
Mai mult decat atat, adoptarea unei latimi mari a navei a permis reducerea vitezei dar ce este
cel mai import este eliminarea necesitatii de balastare pentru majoritatea conditiilor de operare. Cu
zeo ballast, acest concept ofera cea mai buna capacitate de incarcare (DWT). Pentru fiecare
container TEU de 14 tone, este necesrar doar 14.8 tone deadweight, cu aproape 4 tone mai putin
decat navele portcontainer Panamax de 4,250 TEU.
70
3. Conceptul STREAM 5000 LNG
STREAM 5000 LNG reprezinta noua generatie de nave portcontainer proiectate de
Ingenieur Partner Pool (IPP).
Conceptul navei ideplineste toate cerintele stabilite de IMO. Nava va fi capabila sa reduca
emisiile de Co2 cu 500,000 t pe intreg ciclu de existenta.
Nava va avea urmatoarea clasa: +100 A5 CONTAINER SHIP, HATCH COVERLESS, DG,
IW, ERS, HLP, BWM, NAV-OC, MC, AUT, RCP, GF, EP.
Nava va fi capabila sa foloseasca atat combustibil greu (HFO) dar si gaz (LNG).
Caracteristicile principale de constructie ale acestui concept sunt:
LBP : 249.80 m
B : 37.4 m
T : 13.4 m
Speed : 18.5 – 21.5 Nd
Capacitate : 5000 TEU
Main Engine: MAN 6S80 ME-C9, 18,240 kW
Generators: 3 dual fuel MAN, 3,200kW
71
Toate sloturile de 40ft din magazii precum si trei randuri de sloturi de pe punte vor putea
prelua containere frigorifice, nava fiind dotata cu pana la 1,490 de prize, precum si cu sisteme
speciale de ventilatie.
Nava este de tipul “ cellular open-top” (fara capace) si va fi capabila sa preia toate tipurile si
marimile de containere existente in exploatare. Magazia din prova este desemnata pentru a
transporta marfuri periculoase.
Sistemul de alimentare al navei cu LNG va include un tank dispus in interiorul navei, si daca
este impus de catre operatorul navei, un tank LNG portabil montat pe punte care poate fi folosit
pentru mari capacitatea (acest system a fost dezvoltat pentru proiectele mai mici precum STREAM
2100LNG si STREAM 3500LNG).
72
Noi concepte in constructia navelor de tip Heavy-Lift
Ramura transportului maritim care priveste transportul marfurilor grele si agabaritice a cunoscut
o dezvoltare majora datorita boom-ului proiectelor in ceea ce priveste constructiile si instalatiile
offshore. Dezvoltarea rapida a sectorului privitor la instalarea de eoliene in largul marii a dus la o
cresterea vertiginoasa a numarului de proiecte offshore care a dus la cresterea cererilor de transport,
instalare, reparatii, etc a unui numar mare de echipamente si constructii.
Pe masura ce constructiile si echipamentele au devenit din ce in ce mai mari si mai grele iar
destinatiile sunt din ce in ce mai greu de atins, piata sectorului maritim in ceea ce priveste transportul
acestor tipuri de marfuri a trebuit sa se reorienteze in constructia de nave care sa faca fata acestui tip de
provocare. Astfel, noua generatie de nave specializate in transportul marfurilor grele si agabaritice
trebuie sa raspunda unor cerinte noi atat in ceea ce priveste transportul acestor marfuri dar mai ales sa
faca fata cerintelor de incarcare cu macarale proprii la o raza de actiune a macaralei din ce in ce mai
mare.
Conceptul K3000 in constructia navelor de tip Heavy-Lift
Data de 17 Septembrie 2013 este una de referinta in constructia navelor de tip “heavy lift”, prin
faptul ca a fost lansata la apa nava “Jumbo Kinetic” ce reprezinta un concept revolutionar, precum si un
nou standard, al unei noi clase de nave in acest domeniu de transport si anume clasa K3000.
73
Nava este cea mai mare de tip “heavy lift” din lume, fiind un prototip, si este dotata cu
echipamente sofisticate de ultima generatie.
Din punct de vedere constructive, nava prezinta urmatoarele particularitati ce o fac unica in
acest sens si anume:
1. Nava este clasificata cu clasa 1A Finnish / Swedish Ice Class, ceea ce-i da posibilitatea de a efectua
voiaje in zona Arctica.
Acordarea clasei “ICE-1A” ofera posibilitatea operarii navei in zone cu gheata de pana la 1 m,
fara a fi nevoie de spargatoare de gheata. Aceasta clasa certifica faptul ca nava are suficienta rezistenta
74
structurala, putere dezvoltata de motor precum si echipamente necesare pentru a opera in conditiile
specifice de inghet din zonele Baltice sau zone similare.
Faptul ca nava este prevazuta cu aceasta clasa ii asuma un rol important in ccea ce priveste
efectuarea de servicii nu numai in transportul international de marfuri dar si posibilitatea de a lucra in
proiecte de constructii offshore (instalarea de constructii in largul marii). Avand in vedere acest ultim
aspect, nava este dotata cu sistem DP2 (dynamic position) ceea ce ofera avantajul ca poate oferi suport
in incarcarea, transportul si instalarea structurilor off-shore in conditii de siguranta si eficienta.
2. Principalele caracteristici constructive si de exploatare ale navei sunt:
Deadweight 14,000 t
Draft 8.10 m
LOA 152.60 m
Beam 27.4
75
Free deck space 3,250 sqm
Number of holds 1
Number of hatches 1
Dimensions lower hold 83.2 x 17.0 x 5.6 m
Dimensions upper hold 108.0 x 17.0 x 7.0 m
Height of hold 12.6 m
Strenght of tanktop 12 t/sqm
Strength of tween deck 7 t/sqm
Strength of hatchcovers Between 8.7 to 12 t/sqm
Number of tweendecks 1 (adjustable in height)
Main engine 2x 4,500 kW at 750 rev/min
Thrusters Bowthruster of 1,500 kW
Speed 17.0 knots
Latimea navei a crescut de la 26.5 m la 27.4 m fata de Clasa –J 1800 (anterioara clasei K 300).
76
Lungimea navei a crescut de la 144.5 m la 152.6 m fata de Clasa –J 1800 (anterioara clasei K 300).
3. Nava este dotata cu o singura magazie care se extinde pe intreaga lungime a navei, permitandu-i
efectuarea voiajelor cu magazia deschisa datorita faptului ca are un bord liber foarte mare.
77
78
4. Nava este doata cu doua macarale de 1500 tone SWL capacitate fiecare, ceea ce face posibila
ridicarea de greutati de pana la 3000 de tone, cand macaralele lucreaza in tandem, la o raza de ridicare
de 20 de metri. Astfel, capacitatea de ridicare a fiecarei macarale a fost marita de la 900 tone la 1,500
tone.
79
80
81
Noi concepte in constructia navelor de tank
Conceptul “Triality” in constructia navelor tanc petrolier
Triality este un concept inovativ de nava VLCC care indeplineste trei mari
cerinte:
1. Este superior tipului de nava VLCC conventional din punct de vedere al protectiei
mediului;
2. Prezinta solutii tehnice fezabile;
3. Este superior tipului de nava VLCC conventional din punct de vedere economic.
Cele mai importante trasaturi sunt:
1. Lipsa necesitatii apei de balast ca o consecinta a unei noi forme a corpului navei
dar si a unei noi diviziuni a tancurilor de marfa;
2. Folosirea de LNG pentru propulsie si energie auxiliara ;
3. Folosirea de LNG la temperaturi joase pentru :
- recuperarea gazelor emanate de marfa (Volatile Organic Compounds) care altfel
se pierd in atmosfera ( aceste gaze pot fi folosite ca combustibil in plus fata de
LNG);
- racirea aerului eliminat de motorul principal ;
- racirea motorului;
- alte intrebuintari posibile cum ar fi: aer conditionat, operatiuni de racire /
refrigerare, etc.
82
Dimensiunile principale ale navei sunt redate in tabelul de mai jos.
LOA 361 m
LBP 351 m
Breadth 70 m
Depth 27.52 m
Draught at AP, loaded 22.2 m
Draught at FP, loaded 21.9 m
Draught at AP, unloaded 9.0 m
Draught at FP, unloade 5.1 m
Block coefficient, loaded 0.60
Block coefficient, unloaded 0.51
Cargo tank volume 358 000 cbm
Deadweight 291 300 tons
Lightship 50 600 tons
Service speed, loaded 15.0 knts
Service speed, unloaded 16.5 knts
Maximum range
Triality este mai lat si mai lung decat o nava conventionala VLCC, dar consuma
mai putina energie. Acest fapt se datoreaza in principal reducerii suprafetei ude si in
consecinta reducerii rezistentei la inaintare datorita frecarii, dar si datorita imbunatatirii
formai corpului navei, nava avand un coeficient block mai scazut.
Mai putin daunator mediului inconjurator
Conceptul Triality pentru nave VLCC a fost comparat cu o nava VLCC conventionala,
iar rezultatele au indicat ca Triality va:
- emite 34% mai putin CO2
- emite 82% mai putin NOX
- emite 94% mai putin SOX
- elimina eliberarea in atmosfera a VOC (Volatile Organic Compounds)
- elimina folosirea balastului
83
- foloseste 25% mai putina energie decat o nava VLCC conventionala.
Conceptul recent dezvoltat denumit Energy Efficiency Design Index (EEDI) care se
asteapta a deveni un standard obligatoriu pentru constructia navelor in viitor, este o
masura simpla in ceea ce priveste eficienta combustibilului in raport cu emisiile de CO2
fiind determinate de IMO pentru fiecare tip de nava.
LNG folosit ca combustibil
LNG –ul s-a dovedit deja a fi un combustibil naval fiabil. Cele doua tancuri de
6750 metri cubi de LNG, la o temperatura de -160 grade Celsius si presiune de 5 bari,
asigura o capacitate suficienta pentru parcurgerea a 25000 de mile marine, ceea ce este
suficient pentru a efectua un voiaj in jurul lumii fara a fi nevoie de alimentare cu
combustibil. Datorita faptului ca navele de tip VLCC au suficient spatiu pe punte,
amplasarea acestor tancuri de combustibil LNG pe punte pare a fi o solutie foarte buna,
acestea fiind pozitionate la aproximativ 10 metri de copastia navei in fata castelului.
Aceasta capacitate a tancurilor de LNG este importanta deoarece in lume sunt rare
porturile care permit incarcarea lor.
84
Conceptul Triality are doua motoare pe LNG, care ard gaz la o presiune de 300
bari, iar generatoarele pot functiona atat pe LNG cat si pe motorina, in timp ce
caladarinele auxiliare ce produc abur pentru pompele de marfa functioneaza cu ajutorul
vaporilor recuperati din marfa (VOC).
Pornirea motoarelor se va face pe motorina, care este deasemenea folosit si ca
combustibil de rezerva, mai ales pentru manevrele in porturi la viteze mici. Un avantaj al
trecerii de la motorina pe gaz este acela ca indeparteaza nevoia echipamentelor necesare
de tratare a combustibilului greu, o substanta ce trebuie preincalzita si tratata pentru a
curge prin motor. Acest fapt reduce din complexitatea ansamblului din compartimentul
masini si deasemenea reduce din costuri.
Temperatura joasa a gazului LNG asigura o alta oportunitate si anume el trebuie
evaporat si incalzit la 45 de grade celsius inainte de a intra in motor iar acest lucru
inseamna ca este un potential pentru racirea la bordul navei. Inseamna ca evaporarea
substantelor organice volatile (VOC) din tancurile de marfa poate fi recuperata.
O nava VLCC poate pierde intr-un voiaj pana la 500 tone de marfa prin evaporare.
Tancurile de marfa nu sunt proiectate se gestioneze presiunea si pe masura ce vaporii se
acumuleaza, trebuie ventilat in mod general direct in atmosfera. Din acest fapt rezulta
85
implicatii la nivelul calitatii aerului, cum ar fi VOC plus Nox plus lumina soarelui care
produc ozon, acesta fiind toxic.
Conceptul triality include un sistem de colectare a VOC din tancurile de marfa pe
care le condenseaza intr-un schimbator de caldura. Acestea pot fi arse ca combustibil pe
timpul voiajului, in special pe timpul operarii marfurilor, atunci cand pot fi folosite la
alimentarea caldarinelor pentru a produce aburi necesari operarii pompelor.
Gazul LNG rece este deasemenea folosit pentru a raci aerul necesar combustiei, in
motoare, ceea ce pate duce la cresterea eficientei cu 2-3%.
Conceptul de nava fara balast
O nava tanc petrolier conventionala cand nu este incarcata are nevoie de balast
pentru a obtine un pescaj suficient la prova, pentru a evita fenomenul de slamming, dar si
la pupa pentru a asigura o imersie suficienta a elicei.
Operatiunea de balastare a navei da nastere la doua efecte nedorite si anume:
- apa de balast contine microorganisme care pot cauza poluari ale ecosistemului atunci
cand sunt eliberate;
- in voiajele efectuate in balast se consuma o cantitate de combustibil aproape similara cu
cea necesara cazului cand nava este incarcata.
In conceptul Triality, aranjamentul tancurilor de marfa precum si forma corpului
navei elimina necesitatea luarii de balast la bordul navei.
Pentru a avea o nava VLCC fara balast, sunt necesare schimbari majore la forma
corpului navei. Pentru a creste pescajul atunci cand nava nu este incarcata , a fost
proiectat un nou concept al formei corpului navei, denumit “V-shape hull”. Noua forma a
corpului navei rezulta in reducerea suprafetei ude (atat pentru nava incarcata cat si pentru
nava descarcata) precum si in faptul ca are un coeficient block scazut.
Conceptul Trialiy este proiectat pentru a transporta un anumit volum de marfa.
Principala tinta pe timpul fazei de proiectare a corpului navei a fost sa se minimizeze
rezistenta la inaintare si sa se optimizeze starea de imersiune a elicei.
Rezistenta la inaintare este in mod normal datorata celor doi factori si anume
viscozitatea apei in care pluteste nava si rezistenta la valuri. Rezistenta la valuri devine
importanta pe masura ce viteza navei creste. Navele conventionale de tip VLCC opereaza
86
la viteze moderate iar rezistenta acestora la inaintare este dominata de efectele de
vascuozitate. Aceste efecte sunt proportionale cu suprafata uda a corpului navei si
factorul aferent formei corpului navei care depinde de geometria corpului navei.
Principalul scop in conceptul Triality a fost micsorarea suprafetei ude a corpului
navei atat in conditia de plina incarcare dar si in conditia cand nava este neincarcata.
Acest lucru optimizeaza rezistenta la inaintare totala, pentru intregul voiaj.
Un corp al navei cu forme drepte (box-shape hull) a fost creat pentru a micsora
suprafata uda la un anumit deplasament. Urmatorii parametrii ai partii imerse ai corpului
navei pot fi modificati:
- pescajul;
- latimea navei la nivelul planului de baza;
- latimea navei;
- inaltimea bordurilor verticale;
- lungimea navei.
Modificarea parametrilor enumerati mai sus au dus la proiectarea unui corp de
nava cu forme noi, astfel incat suprafata uda sa fie redusa.
Navele tanc conventionale au fost proietate in perioada cand costul
combustibilului petrolier nu era o problema majora iar tinta primordiala a armatorilor a
fost constructia corpului navei astfel incat sa poata incarca cat mai multa marfa, de aceea
majoritatea navelor tanc pentrolier sunt construite cu planseu de fund plat.
De aceea o forma a corpului navei in V este mult mai folositoare astfel ca elicea
este intotdeauna sub apa iar prova navei este mai lasata, adica exact ceea ce se realizeaza
la bordul navelor conventionale prin folosirea balastului.
O nava VLCC in ballast are in mod normal nevoie de 80000 pana la 100000 de
tone de balast ce contine organisme care pot cauza contaminari atunci cand sunt
deversate. In plus, este nevoie de o cantitate de combustibil considerabila pentru a
transporta o astfel de cantitate de balast. Si in final, vopsirea si intretinerea tancurilor de
balast este una din principalele probleme ale armatorilor de nave.
Ingrijorarea privind organismele marine din balast ia condus pe armatori la
instalarea sistemelor de tratare a apei la bord pentru curatarea apei de balast inainte ca
aceasta sa fie deversata, dar acest lucru, ca si sistemele de tratare a gazelor, cresc
87
complexitatea si adauga costuri avand in vedere ca sunt nave care transporta pana la
100000 tone de balast.
Propulsia
In conceptul Triality s-a urmarit un sistem de propulsie cu doua elice de diametru
optim care sa permita imersiunea completa si functionarea acestora la parametrii normali
atunci cand nava nu este incarcata iar pescajul la pupa este redus. In acelasi timp, o
eficienta ridicata de propulsie este asigurata prin suprapunerea aranjamentului celor doua
elice. Siajul navei cauzat de frecarea dintre corpul navei si apa ce-l inconjoara este
concentrat in apropierea liniei de centru (similar cazului navelor proiectate cu o singura
elice). Acest fapt reprezinta o pierdere de energie care este partial recuperata de catre
elice, deoarece ambele elice vor continua sa re-accelereze siajul navei. In plus, cele doua
elice au acelasi sens de rotatie, iar aranjamentul suprapus va contribui in plus la reducerea
energiei rotative pierdute in comparatie cu un aranjament al elicei la navele conventionale.
Constructia corpului navei fara tancuri de balast
Un criteriu important pentru noul concept este acela de a fi posibil sa efectuefe
operatiuni de incarcare/descarcare fara a fi nevoie de balast, folosind doar infrastructura
existenta si in conformitate cu cerintele in vigoare.
A nava traditionala VLCC va sosi la terminalul de incarcare cu tancurile de balast
pline iar pe masura ce tancurile de marfa se vor umple, tancurile de balast se golesc
pentru a evita solicitarea corpului navei la momente de inconvoiere dar si pentru a
respecta o anumita asieta / inclinare.
Datorita faptului ca noul concept Triality nu transporta balast, aranjamentul intern
al anvei va fi astfel incat va compensa pentru momentele de inclinare, asieta sau inclinare.
Solutia pentru compensarea efectelor enumerate mai sus este impartirea
compartimentelor destinate transportului de marfa in cinci sectiuni longitudinale, cu un
tanc de marfa central, doua tancuri de marfa intermediare si doua tancuri laterale. Acest
lucru este realizat prin dispunerea a patru pereti despartitori longitudinali in loc de doi asa
cum se intalneste la navele tanc petrolier conventionale.
88
Fiecare sectiune longitudinala este umpluta pe intreaga lungime, incepand cu
tancurile centrale catre extremitati, cu perechi de sectiuni de fiecare parte a axului central
care se umplu simultan.
Prin umplerea/golirea pe intrega lungime a compartimentelor destinate marfii, nu
vor exista momente de inconvoiere datorita distributiei neuniforme a greutatii marfii pe
intrega lungime a navei. Triality este echipat cu un sistem de pompare a marfii care este
destinat umplerii/goliriii unei intregi sectiuni longitudinale de tancuri simultan.
Pentru evitarea unghiurilor mari de inclinare pe timpul operarii marfurilor, marfa
trebuie astfel dispusa pentru a elimina momentele de inclinare ale navei. Momentele de
inclinare sunt evitate prin dispunerea de pereti longitudinali pentru a genera momente de
echilibru in jurul axei centrale longitudinale pentru toate alternativele de sebregare a
marfii.
Momentele de echilibru apar nu doar atunci cand tancurile laterale sau tancurile
intermediare din ambele borduri sunt umplute cu aceeasi segregare, dar si atunci cand un
tanc lateral dintr-un bord este umplut in acelasi timp cu un tanc intermediar din bordul
opus care este umplut.
Prin umplerea tancurilor de marfa de-a lungul intregii lungimi a sectiunii de marfa,
nu vor aparea variatii mari ale asietei navei pe timpul operatiunilor cu marfa.
89
Triality poate fi in principiu incarcat in acelasi fel ca o nava tanc pentrolier
conventionala atata timp cat echilibru transversal si umplerea longitudinala pe intrega
lungime a navei sunt mentinute.
Noul concept de nava ECO STAR 36K Compania germana Hartmann Reederei, n cooperare cu HB Hunte Engineering,
au dezvoltat un nou tip de nava: LEG (Liquefied Ethylene Carrier) al carei design este
denumit ECO STAR 36k.
Noul tip si concept de nava, difera fundamental de navele conventionale de
transport gaze, evidentiindu-se in primul rand prin dispunerea castelului in zona prova.
Acest lucru are ca rezultat optimizarea distributiei greutatii dar si reducerea
necesarului de balast al carui efect este atat reducerea consumului de combustibil cat si a
emisiilor de gaze.
Nava este dotata cu noul tip de prova, denumit “SVELTE” care duce la
imbunatatirea stabilitatii de drum la viteze mari.
90
Nava va folosi un motor diesel de ultima generatie MAN B&W, fiind capabila sa
foloseasca toate tipurile de combustibil precum HFO (heavy fuel oil), MDO (marine
diesel oil), LNG, dar si ultima inovatie in materie de combustibil naval precum etanul.
Nu in ultimul rand, nava poate folosi ca sursa de combustibil chiar si gazele eliberate din
marfa transportata.
Tancurile de combustibil pe gaz ale navei sunt construite pentru etan si LNG si
asigura o autonomie a navei de 10,000 de mile marine. Ceea ce este de ramercat este
faptul ca si tancurile de combustibil lichid asigura o aceeasi autonomie, iar daca este
necesar, exista posibilitatea trecerii imediate de pe o sursa de combstibil pe alta.
Un alt concept nou introdus la aceasta nava o reprezinta constructia tancurilor de
marfa si anume conceptul: STAR-TRILOBE-TANK (in comparatie cu conceptul
conventional de tancuri cilindrice sau bi-lob). Acest design consta in trei cilindrii
combinati intr-unul singur. Datorita o mai bune utilizari a spatilui destinat magaziilor de
marfa, acest fapt rezulta intr-o eficienta ridicata si permite o crestere a capacitatii de
incarcare cu aproximativ 30% in comparatie cu navele de aceleasi dimensiuni.
Noul concept de nava ofera o capacitate de incarcare de 36,000 metri cubi pentru
marfurile gazoase de pana la -104 grade Celsius.
Livrarea primei nave, dintr-o serie de trei nave, de acest tip este asteptata pentru a
doua jumatate a anului 2016.
Principalele dimensiuni sunt:
LOA : 188 m
LBP : 179 m
B : 29.00 m
Draft :9.50m
91
Noi concepte in constructia navelor tanc si LNG pentru navigatia in
zona Arctica
In ultimii ani, sectorul navelor tanc petrolier si LNG care pot naviga in zone cu gheturi a
cunoscut o dezvoltare majora datorita unor proiecte de cercetare continua in acest domeniu cum ar
fi:
Introducerea primului design DAT (double-acting ice-class tanker) pentru navele tanc.
Comandarea primei nave LNG de peste 200,000 metri cubi
Dezvoltarea si introducerea unei noi propulsii duble, combiustibil-electric, pe navele LNG
Dezvoltarea proiectului ArcOP (Arctic Operation) ce ofera solutii de transport pentru
navele tanc si LNG care opereaza in zona Arctica.
1. Introducerea primului design DAT (double-acting ice-class tanker) pentru navele tanc
Cheia dezvoltarii tehnologice in ceea ce priveste rezistenta in zone cu gheturi a navelor tanc
cu o potentiala aplicatie si in cazul navelor LNG care naviga in zona Arctica, a fost introducerea
clasei de gheata DAT.
1.1 Principiul dublei actionari
Experientele operationale au indicat imbunatatirea eficacitatii in spargerea ghetii cu
propulsoare dispuse la prova. Acest fapt se datoreaza efectului combinat al cresterii rezistentei
corpului navei la gheata si imbunatatirea performantei in ceea ce priveste spargerea ghetii.
Mecanismele prin care aceste imbunatatiri de performanta sunt obtinute sunt:
“bow lubrication” pentru cresterea rezistentei corpului navei impotriva ghetii, datorita apei
provenita de la propulsoarele din prova si care se scurge spre pupa.
Scaderea prsiunii sub campul de gheata din fata navei datorita apei ce curge prin propulsorul
de la prova pentru imbunatatirea performantei in spargerea ghetii.
Testele efectuate cu spargatoarele de gheata Baltice au dovedit ca rezistenta minima la
gheata apare cand 100% din putere este directionata catre propulsoarele din prova.
Atunci cand se proiecteaza noi forme ale corpului navelor care vor opera in zone cu gheturi,
arhitectii navali trebuie sa faca un compromis intre performanta optima a corpului navei pentru
situatia normala de navigatie in ape deschise si performanta optima a corpului navei pentru situatia
navigatiei in zone cu gheturi.
92
Principiul actionarii duble combina eficacitatea propulsoarelor de la prova in cazul operarii
in zone cu gheturi cu doua moduri de operare:
Mars inapoi in zone cu gheturi
Mars inainte in ape deschise.
Cu aceste doua moduri de operare o forma optimizata a corpului navei poate fi proiectata
pentru operare pe mars inainte in ape deschise si pe mars inapoi in zone cu gheturi.
Solutia practica, in ceea ce priveste propulsia, pentru aceste doua moduri de operare a fost
dotarea cu un Azipod (Azimuthing Podded Drive). In anul 2002 primele nave tanc petrolier,
Aframax, clasificate pentru operare in zone cu gheturi au fost livrate catre compania Neste Oil.
1.2 Dezvoltari recente in designul navelor LNG
Dezvoltarile recente in designul navelor LNG au constat in:
Constructia primelor nave LNG de peste 200,000 metri cubi
Introducerea sistemului de propulsie dual-fuel electric
Constructia primelor nave LNG cu clasa de gheata.
Constructia primelor nave LNG de peste 200,000 metri cubi
La sfarsitul anului 2004, au fost semnate contractele cu santirele din Coreea pentru
contruirea a doua tipuri de nave LNG de marime mare, respectiv de 209,000 metri cubi si 216,000
metri cubi.
Principalele dimensiuni precum si capacitatea de incarcare a acestor nave, asa numitul
design Qflex, au fost derivate din considerentele unei operativitati optime pentru voiaje lungi in
exportul de LNG din Orientul Indepartat catre porturile de pe coasta de est a SUA. Astfel, s-a
majorat capacitatea cu 50,000 de metri cubi fata de marime maxima a unei nave LNG de 150,000
metri cubi pe acesta ruta.
Factorii tehnici importanti care au fost luati in considerare pentru designul navelor mari
LNG au inclus selectarea marimii tancurilor de marfa precum si numarul de propulsii alternative.
Marimea tancurilor de marfa dar si numarul acestora a devenit un factor important in
sistemul de constructie al tancurilor de marfa de tip membrana, in ceea ce priveste crestrea latimii si
lungimii acestor tancuri, care impune cerinte speciale care trebuiesc luate in considerare din punct
de vedere al presiunii incarcaturii datorita miscarii marfii in interiorul tancului de marfa.
Cresterea lungimii tancului de marfa si, apoi, lungimea diagonalei tancului duce la cresterea
presiunii pe membrana tancului apropiindu-se de rezistenta maxima a membranei reducand astfel
factorii de siguranta proiectati impotriva deteriorarii membranei.
93
Adoptarea unei configuratii cu cinsi tancuri de marfa scade lungimea conventionala a
tancului si in consecinta micsoreaza presiunea exercitata de marfa datorita miscarii acesteia in
interior.
Introducerea sistemului de propulsie dual-fuel electric
Optiunile de propulsie alternativa pentru navele LNG au fost luate in considerare in ultimii
ani.
Au fost studiate multe posibilitati de propulsie alternativa iar urmatorele sisteme dual-fuel
electric au fost stabilite ca potentiale solutii de propulsie pentru navigatie in zonele cu gheturi a
navelor LNG:
Dual-fuel diesel electric
Gas turbine electric.
Constructia primelor nave LNG cu clasa de gheata.
Exploatarea rezervelor de gaz ale Rusiei sunt in prezent concentrate pe proiectul “Sakhalin
II” cu o capacitate de 9.6 milioane de tone pe an LNG. Pentru a sprijini exportul de LNG, au fost
comandate primele nave LNG cu clasa de gheata.
Aceste nave LNG sunt practic modificari la designul navelor existente. Forma corpului
navei deja proiectata pentru navigatie in ape deschise este optimizata cu un design pentru navigatia
in zone cu gheturi.
1.3 Dezvoltarea proiectului ArcOP (Arctic Operation)
ArcOp este un prouect de cercetare si dezvoltare co-finantat de Uniunea Europeana.
Obiectivul acestui proiect este de a gasi solutii practice pentru stabilirea unui sistem de operarare in
zone cu gheturi a navelor tanc petrolier si LNG in zonele Arctice ale Rusiei (incluzand Marea
Barents si Marea Kara).
Scopul ArcOp este dezvoltarea a doua proiecte si anume:
INSROP – un proiect ruso-norvegiano-japonez pentru investigarea rutelor de navigatie in
zonele arctice
ICE ROUTES – studiu in ceea ce priveste conditiile meteorologice pe rutele arctice de
navigatie
94
Perspectivele in ceea ce priveste specificatiile de constructie a navelor tanc petrolier si LNG
pentru navigatie in zone cu gheturi includ printre altele :
Cresterea capacitatii tancurilor de marfa
Adoptarea solutiilor pentru sisteme alternative de propulsie
Nave de marime mare cu rezistenta structurala crescuta
2. Concepte de proiectare a navelor LNG Arctic
Conceptele de proiectare a navelor LNG Arctic vor adresa fundamentele de baza in ceea ce
priveste designul navelor LNG pentru scopuri de studiu al fezabilitatii proiectului cum ar fi:
Cerinte cu privire la capacitatea tancurilor de marfa
Selectarea numarului optim de tancuri de marfa
Selectarea si dispunerea tancurilor de marfa la bordul navei
Selectarea si dispunerea sistemelor de propulsie
Integritatea structurala a corpului la interactiunea cu gheata.
Referitor la ultimul punct de mai sus, aceste reprezinta un aspect cheie in designul,
integritatea si siguranta navelor care naviga in zone cu gheturi, si in special a navelor tanc si LNG
daca tinem seama de caracteristicile marfurilor transportate. Astfel sunt luate in calcul doua aspecte
foarte importante si anume: deformarea si vibrarea corpului navei precum si efectul interactiunii cu
gheata in ceea ce priveste integritatea structurala.
In cazul unei deformari majore a partii imerse a coprului navei, compartimentele de marfa
sunt expuse unui risc sever de avariere, chiar daca aceasta parte a corpului navei este proiectata
initial sa sustina anumite deformari.
Situatia critica va aparea cand gradul de deformare al partii imerse a corpului navei reduce
volumul tancului de marfa cu 1% pana la 2%. In acest caz presiunea marfii va creste rapid cauzand
degradarea tancului dotorita supra-presurizarii.
Interactiunile corpului navei cu gheata cauzeaza vibratii de frecventa joasa ( 3 pana la 5 Hz).
Tancurile de marfa sunt supuse unui risc potential doar in cazul vibratiilor de frecventa inalta.
O alta problema care poate avea o influenta puternica in selectarea tipului compartimentului
de marfa precum si dispunerea acestuia la bord este designul corpului navei din punct de vedere
structural, lundu-se in considerare aspectele de pierdere a rezistentei structurale. Astfel, configuratia
structurala este astfel incat puntea navei sa fie construita din oteluri speciale.
In designul navelor care naviga in zone Arctice nu trebuie uitate aspecte importante care
trebuiesc luate in seama cum ar fi:
95
Specificatia otelurilor din care sunt construite partile expuse ale navei (pentru a face fata
temperaturilor ambientale)
Luare in considerare a acumularilor de gheta si aspecte privind stabilitatea navei (incluzand
masuri pentru indepartarea ghetii)
Luarea in considerare a apendicilor corpului navei pentru operare in zone cu gheata.
incluzand protectia acestora prin diferite mijloace (protectia carmei).
Aspecte privind efectuarea activitatiilor in spatii inchise de catre echipaj (izolatie termica,
aripile comenzii de navigatie sa fie inchise, incalzirea spatiilor, etc)
Consideratii in ceea ce priveste operarea echipamentelor de la punte in conditii de
temperatura scazuta (sistemele de balastare, sistemele de lupta contra incendiilor)
Consideratii in ceea ce priveste acoperirea corpului navei cu vopsele rezistente la abraziunea
ghetii si care permit o frecare scazuta la interactiunea cu corpul navei
Consideratii de acces in siguranta in zonele de desfasurare a activitatilor la punte sau la caile
de evacuare in caz de urgenta.
96
Influenta parametrilor navei asupra EEDI
Pretul combustibilului a fost motivul principal pentru imbunatatirea eficientei si reducerea
consumului de combustibil pentru navele comerciale. Toti cei implicate in industria maritime depun
eforturi uriase pentru a reduce pretul combustibilului prin solutii care sa duca la optimizarea
sistemului de transport.
IMO a dezvoltat EEDI (Energy Efficency Design Index) pentru navele noi, care reprezinta o
unitate de masura a dioxidului de carbon emanat de nave. EEDI este o formula simpla care
estimeaza cantitatea de CO2 per tona-mila marina.
Astfel, EEDI se calculeaza cu relatia:
2
w
CO emissionsEEDI
D v
Termenul de la numarator, include toate emisiile de CO2 de la nava cum ar fi : cele de la
motorul principal, motoarele auxiliare, etc.
Cantitatea de CO2 prdusa este in directa legatura cu cantitatea de combustibil arsa si de
continutul de carbon al combustibilului asa cum este prezentata in tabelul de mai jos.
Termenul de la numitor reprezinta produsul dintre deadweightul si viteza navei. Aici trebuie
facuta precizarea ca deadweightul este luat in considerare in mod diferit fata de tipul navei. Astfel,
pentru bavele LNG si tancuri petroliere, deadweightul este luat pentru pescajul de incarcare la
“summer load line” in timp ce pentru navele port-container este considerat doar pentru 65% din
deadweightul la linia de incarcare de vara. Viteza navei este considerata ca cea pentru care nava
opereaza in conditii normale de mars, fara a se lua in considerare efectele vantului sau valului
precum si cazurile cand se naviga prin zone cu conditii meteorologice grele.
Studiul efectuat si ulterior directivele stabilite de IMO, referitoare le EEDI, au fost asupra a
trei tipuri de nave, respectiv tancuri petroliere, nave LNG si nave port-container), iar analiza privind
influenta parametrilor constructivi este redata in cele ce urmeaza.
97
1. Influenta vitezei navei asupra EEDI
Indicele EEDI este influentat de viteza navei, iar reducerea vitezei cu un singur nod ar duce
la reducerea EEDI intre 10% si 15%, dupa cum se poate vedea din tabelul de mai jos.
2. Influenta pescajului maxim al navei asupra EEDI
Constructia anumitor nave precum tancurile petroliere mari si navele bulk carrier este in
mod normal limitata iar pescajul la linia de incarcare de vara este luat in considerare la valoarea
98
maxima permisibila conform Conventiei Load Line. Totusi, alte tipuri de nave precum cele port-
container si navele LNG sunt limitate la capacitatea volumetrica. Pescajul de vara al acestor nave
este stabilit la un nivel ce se situeaza peste valoarea pescajului proiectat pentru a putea incarca
marfuri mai grele decat in mod normal, pentru a permite balastarea la pescaje mai mari ca sa poata
facilita operatiunile de incarcare / descarcare. Astfel, cresterea capacitatii de incarcare reprezinta un
cost major pentru constructor/armator.
Atunci cand se mareste deplasamentul, cresterea relativa in putere va fi in general mai mica
decat cresterea relativa in deplasament. Studiile efectuate au aratat raportul dintre Scantling draught
(pescajul de esantionaj) si Designed draught (pescajul proiectat) , s
d
T
T, este de aproximativ 1.12
pentru navele port-containere si de 1.08 pentru navele LNG. Aceste ratii au fost aplicate pentru
stabilirea pescajului la linia de incarcare pentru designul standard.
Cresterea pescajului de esantionaj pentru navele LNG si port-container a dus la reducerea
indicelui EEDI in comparatie cu designul standard la valori intre 9% si 10%.
Astfel, pentru anumite design-uri, cresterea pescajului la linia de incarcare poate reduce
semnificativ indicele EEDI la un cost suplimentar foarte mic si cu un impact foarte mic asupra
consumului de combustibil. Acest aspect este de luat in considerare si sugereaza ca folosirea
deadweightului la linia de incarcare de vara ca o referinta pentru capacitatea navei are nevoie de
mai multa atentie. Pentru navele LNG, calcularea indicelui EEDI functie de volumul marfii
transportate poate fi mai adecvata si reprezentare mai buna a capacitatii actuale de transport a
acestor nave, deoarece cresterea capacitatii volumetrice este scumpa su nu se poate justifica daca
este facuta pentru simplu motiv de a imbunatatii indicele EEDI.
99
3. Influenta greutatii corpului navei asupra EEDI
Faptul ca influenta greutatii corpului navei asupra indicelului EEDI poate descuraja
introducerea unor structuri mai robuste in proiectele de constructie a viitoarelor nave a dat nastere
anumitor ingrijorari. Este deasemena recunoscut faptul ca mare majoritate a navelor existente
folosite pentru dezvoltarea indicelui EEDI au fost cobstruite inainte de implementarea de catre
societatile de clasificare a regulilor IACS Common Structural Rules (CSR) pentru navele tanc
petrolier. CSR pot adauga 3% pana la 8% in plus la greutatea corpului navei.
Pentru a intelege impactul cresterii greutatii corpului navei asupra EEDI, a fost presupusa o
crestere de 5% a greutatii navei pentru fiecare din designurile standard iar coeficientul bloc a fost
ajustat pentru a mentine un deadweight constant.
Dupa cum se poate observa din tabelul de mai jos, o crestere de 5% in greutate a corpului
navei duce la cresterea indicelui cu valori cuprinse intre 0.5% si 1.4%. Pentru a pune acest aspect in
perspectiva, o reducere a vitezei cu o valoare cuprinsa intre 0.05 si 0.10 noduri va compensa
impactul cresterii cu 5% in greutate al corpului navei.
100
4. Influenta coeficientului block al navei asupra EEDI
Studiul efectuat a scos la iveala faptul ca procentajul indicelui EEDI se imbunatateste cu
aproximativ 1% pentru fiecare 0.1 reducere a coeficientului block. Acest fapt arata ca modificarile
in cerintele puterii dezvoltate sunt mult mai semnificative decat modificarile in deadweight. In
tabelul de mai jos sunt redate rezultatele studiului efectuat pentru navele tanc petrolier de tip
aframax.
La valori mici ale coeficientului block, costul de constructie este redus, in principal datorita
cerintelor referitoare la puterea necesara. Dupa cum se poate observa din tabelul de mai jos,
cerintele reduse referitoare la puterea necesara duce deasemnea la o reducere a consumului de
combustibil per voiaj. Totusi, beneficiile unui coeficien bloc redus nu sunt suficiente pentru a
compensa pierdera in marfa rezultata datorita capacitatii reduse, si astfel rata navlului cerut (RFR –
REQUIRED FREIGHT RATE) creste pe masura ce coeficientul bloc creste.
101
Optimizarea particularitatilor de constructie principale
O serie de parametrii de proiecatare a navelor tanc petrolier de tip Aframax au fost
dezvoltate pentru a evalua influenta variatiilor in lungime, latime, inaltime si coeficient block
asupra indicelui EEDI si a emisiilor de CO2. Au fost luate in considerare mai multe valori ale
rapoartelor LBP/Beam si LBP/Depth, cu dimensiunile si coeficientul bloc ajustate astfel incat
valoarea volumetrica a marfii precum si deadweightul sa fie tinute constante.
Particularitatile de constructie standard pentru tancurile petroliere aframax sunt urmatoarele:
LBP/Beam=5.43 si LBP/Depth=11.38. A fost determinat faptul ca o imbunatatire a indicelui EEDI
de 2% la 3% poate fi realizata prin cresterea raportului LBP/Beam la 6 sau mai mult si a raportului
LBP/Depth la 12.5 sau mai mult. Torusi, aceste mici imbunatatiri aduse indicelui EEDI vin cu un
pret, deoarece costul de constructie creste, lungimea navei poate depasii capacitatea de acostare a
anumitor terminale, iar un raport LBP/Dept mai mare duce la o solicitare mai mare a structurii
navei. Acest studiu sugereaza ca, desi navele mai lungi cu un coeficient bloc redus pot fi mai
considerate mai profitabile in viitor, reducerile semnificative in indicele EEDI nu sunt posibile cu
ajutorul modificarilor aduse in dimensiunile (particularitatile) navei.
Indicele EEDI si optimizarea designului navelor
Este recunoscut faptul ca folosirea deadweightului ca un inlocuitor al factorului “capacitate”
din formula EEDI, factorul EEDI nu incurajeaza optimizarea printr-o utilizarea mai eficienta a
navei sau angajarea de nave mai mari care beneficiaza de economii de linie. De fapt, indicele EEDI
poate penaliza astfel de alternative daca aceste implica cresterea greutatii corpului navei sau
influenteaza optimizarea puterii dezvoltate.
Tabelul de mai jos ne arata indicele EEOI (Energy Efficiency Operational Indicator) care
este exprimat in termeni de emisii de CO2 pe tona-mila de marfa transportat.
Indicele EEOI este un factor care a fost dezvoltat de IMO pentru a asista armatorii, operatorii de
nave, si partile interesate in evaluarea performantelor flotelor lor cu referire la emissile de CO2 si
este calculata prin impartirea cantitatii totale de emisii de carbon la sarcina transportata (greutatea
marfii inmultita cu distanta pe care a fost transportata marfa).
Astfel, unitatea de masura pentru EEOI este in tone CO2/tona marfa-mila marina, pentru
navele LNG si tanc petrolier, in timp ce pentru navele port-container este exprimat in tone
CO2/TEU-mila marina.
102
Analiza comparativa a navelor port-container panamax
Navele port-container panamax sunt un alt exemplu ce arata ca indicele EEDI nu va incuraja
optimizarea. De-a lungul timpului, dimensiunile principale ale navelor port-container intre 3,500 si
4,500 TEU au fost ajustate de la valorile optime pentru a permite tranzitul prin Canalul Panama.
Aceste tipuri de nave ou un raport intre lungime si latime ce nu faciliteaza capacitatea eficienta de
incarcare si trebuie sa transporte cantitati semnificative de balast pentru a mentine stabilitatea. O
alternativa a acestor nave sunt navele port-container denumite “Baby Neo-Panamax” care au o
latime crescuta care permite o capacitate de incarcare mai eficienta. Expansiunea Canalului panama
va permite trecerea acestor tipuri de nave sa tranziteze canalul.
Pentru a intelege inpactul schimbarii de la Panamax la Baby Neo-Panamax asupra indicelui
EEDI, au fost analizate designuri standard pentru fiecare clasa cu deplasamente similare.
Scaderea raportului LBP/Beam a navelor Baby Neo-Panamax duce la cresterea puterii
dezvoltate necesara pentru atingere vitezei pentru care a fost proiectata nava. Cresterea puterii
dezvoltate duca la cresterea indicelui EEDI pentru navele Baby Neo-Panamax in comparatie cu
navele Panamax cu 3.6%.
103
Indicele EEDi nu ia in considerare diferenta de deadweight utilizata de marfa contrar
balastului. Se crede ca designul Baby Neo-Panamax are un motor mai mare si astfel foloseste o
cantitate mai mare de combustibil per mila marina, cantitatea de CO2 raportata la marfa transportata
este cu 12.6% mai mic in comparatie cu navele port-container Panamax. In tabelul de mai jos sunt
redate date pentru un voiaj identic al ambelor tipuri de nave.
Astfel, indicele EEDI considera ca navele port-container Panamax sunt cu 3.6% mai
performante decat navele Baby Neo-Panamax, iar emisiile de CO2 pr mila marina (exprimate in
termeni de EEOI) sunt cu 13.8% mai mari pentru navele Panamax in comparatie cu navele Baby
Neo-Panamax.
Dupa ce am parcurs toate aceste aspecte putem concluziona faptul ca indicele EEDI are o
influenta mare asupra vitezei navei.
Utilizarea deadweightului pentru pescajul corespunzator liniei de incarcare de vara ca o
referinta pentru marfa transportata poate duce la “comentarea” indicelui EEDI prin crestrea
pescajului liniei de incarcare dincolo de practica curenta. Cel putin pentru navele LNG, masurarea
capacitatii de incarcare ca volum poate fi un indicator mai bun asupra capabilitatii transportului de
marfa.
Crestrea greutatii corpului navei prin implementarea structurilor mai robuste are un impact
relativ modest asupra indicelui EEDI.
O imbunatatire relativ mica a indicelui EEDI poate fi obtinuta prin ajustarea dimensiunilor
principale ale navei (lungime, latime si inaltime) pentru minimizarea puterii necesare dezvoltata de
motor.
Trebuie recunoscut faptul ca indicele EEDI incurajeaza optimizarea prin imbunatatiri in
performanta hidrodinamica si aerodinamica a navei precum si in cele ale mijloacelor ce dezvolta
puterea necesara (motor principal, auxiliar, etc), dar nu incurajeaza folosirea unei nave optimizate
pentru un anumit transport.
104
SISTEMULUI DE PROPULSIE ŞI GUVERNARE - AZIPOD
1.Dezvoltarea sistemului Azipod de propulsie şi guvernare
Dezvoltarea sistemului de propulsie şi guvernare Azipod a început odată cu încercarea
Administraţiei Maritime Finlandeze de a caută soluţii mai bune pentru a echipa spargătoarele de
gheaţă care operau în zona nordului. O importantă caracteristică a unui spargător de gheaţă este
aceea că el trebuie să fie capabil să creeze cale navigabilă pentru o navă, dar în acelaşi timp să şi
acorde asistenţă navei respective. Pentru a îndeplini aceste sarcini simultan ideea unui motor
propulsor care să manevreze nava în orice directie a fost creată. Ca rezultat al acestei idei primul
proiect de cercetare s-a materializat în echiparea navei Seili, navă specializată în întreţinerea
mijloacelor de menţinere a siguranţei maritime aparţinand Administraţiei Maritime Finlandeze, în
prima navă echipată cu sistem Azipod de propulsie şi guvernare, anul 1989. Seili continuă să
opereze şi astăzi.
O altă navă ce a fost echipată cu acest sistem a fost tancul petrolier M/T Uikku, in 1993,
iar in 1997 a devenit prima navă de transport petrol care naviga pe ruta Mării Nordului. Sistemul
105
Azipod este singura modalitate de a naviga pe ruta de est a Mării Nordului , cea mai rapidă rută din
Europa catre Oceanul Pacific şi Orientul Îndepartat . Această invenţie este de o importanţă
deosebită pentru sistemul de transport, fiind foarte economic dar in acelasi timp sigur, navigaţia
efectuandu-se fără asistenţa spargătoarelor de gheaţă. În 1995 Carnival Cruise Lines a ales acest
sistem pentru a echipa propriile nave pasagere.
În prezentul curs sunt prezentate în primul rând caracteristicile noului sistem de propulsie şi
guvernare, avantajele şi dezavantajele operaţionale, istoricul de dezvoltare al sistemului, precum si o
comparaţie între două nave de acelasi tip dotate cu sisteme diferite de propulsie şi guvernare.
1.Descrierea sistemului Azipod
Un model nou şi de redimensionare a costurilor a fost aplicat programului propulsorului.
Acest model pune accentul pe integrarea principiilor clasice ale hidrodinamicii şi caracteristicile
sistemului mecanic. Au fost folosite metode ale sistemului elice şi detalii cu privire la
redimensionarea reductorului şi motorului. Au fost analizate patru platforme specifice (platforme de
marina pentru navigaţie de coastă, nave de lumina, feriboturi auxiliare, puscasii marini). În fiecare
caz, s-a făcut o cercetare pentru a atinge un cost minim. Studiile au fost realizate prin sensibilitatea
variaţiei costurilor pe 3.78l de combustibil şi evaluare în eficienţă superioară. Modelul a fost aplicat,
de asemenea, la elicele plasate în cuşti la unele nave de croazieră. Toate aceste analize au relevat
cifre şi ecuaţiile exacte între componentele de propulsie, iar costurile cu combustibilul fiind un
factor foarte important in atingerea celor mai bune rezultate.
Sistemul Azipod de propulsie şi guvernare înlocuieşte tradiţionala elice, arborele portelice,
tubul etambou şi cârma , componente care erau utilizate la navele de transport marfă şi navele
pasagere. Un element forte al acestui sistem este faptul că el nu are motoare în interior ; acestea
sunt inlocuite de un motor electric cu frecventa variabila (Variable-Frequency Electric Motors –
VFEM). Sistemul este cunoscut de asemenea sub denumirea de POD Drive (Propulsion with
Outboard Electric Motor) în care motorul electric este utilizat pentru a roti propulsorul. Sursa de
energie electrică se afla în interiorul corpului navei şi distribuie energie atât sistemului Azipod cât şi
celorlalte instalaţii auxiliare. Conceptul cârmă-propulsor (Rudder-Proppeler ) înlocuieşte cârma
convenţională şi asigură o manevrabilitate excelentă putand fi rotită 360º pentru a oferi puterea
106
necesara pe orice direcţie. Propulsia electrica este cea care poate fi folosită la navele pasagere, Ro-
Ro-uri, tancuri petroliere şi nave specializate.
Sistemul Azipod de propulsie si guvernare constă nu numai în unităţi Azipod în sine, şi de
asemenea, convertoare de frecvenţă, transformatori, tablouri, generatoare, sistem de control.
Sistemul Azipod de Propulsie şi Guvernare este compus din urmatoarele module
principale :
1.1.Retea de control si retea de energie electrica
1.2.Modulul de guvernare
1.3.Modulul de propulsie
Ambele module pot fi demontate pentru transport sau pentru intretinere. Aceasta
caracteristică permite livrarea parţială la şantier la cerere. Unitatea poate permite de asemenea
demontarea subacvatică.
107
Fig. Posibilitatea de a acorda asistenta tehnica in interiorul conceptului
Elicea cu pas constant este condusa de un motor electric, montat direct pe arborele port-
elice. Puterea electrica este controlata de un convertor de frecventa electric la modulul de guvernare
si transmisie.Motorul electric este racit de mediul acvatic inconhurator prin carcasa motorului.
1.1.Retea de control si retea de energie electrica
Într-o unitate de curent alternativ, un convertor de frecvenţă este folosit pentru a controla
viteza şi cuplul de motor electric adăpostite în unitatea Azipod. Un convertor de frecvenţă
funcţionează prin schimbarea reţelei de alimentare electrică de frecvenţă constantă într-o ieşire de
frecvenţă variabilă. Convertorul de frecventa este alimentat de la panoul principal sau printr-un
transformator de rezerva. Viteza motorului electric poate fi controlată prin varierea tensiunii şi
frecvenţei sale de aprovizionare..Capacitatea frecventei poate fi variata pentru a atinge puterea
maxima in ambele directii de rotatie la respectiva viteza dorita. Datorita principiilor motorului
108
electric se poate realiza un cuplu maxim. Controlul de hardware şi software sunt proiectate pentru
funcţionarea în siguranţă, precum si pentru performanţa dinamică ridicată.
1.2.Modulul de guvernare
Modulul de guvernare consta intr-un compartiment local de control, tambur de cabluri ,
motor de guvernare conectat la cutie de viteze şi bloc asamblare. Aceasta unitate este localizată in
interiorul corpului navei.
Axul poate fi rotit 360 grade. Unghiul rotaţiei poate schimba direcţia cursului sau poate
păstra cursul iniţial. De aceea, navele cu Sistem Azipod de Propulsie şi Guvernare pot fi guvernate
fără cârmă, similar bărcilor mici care folosesc un motor POD pentru propulsive şi guvernare, dar cu
propulsoarele lor orientate spre inapoi ele imping corpul barcii, în timp ce Sistemul Azipod nu se
limiteaza doar la această funcţie. Pozitia dar şi viteza motorului sunt setate de către ofiţerii de punte.
109
1.3.Modulul de propulsie
1.3.1.Elice cu sau fara duza
Elicele sunt impartite in doua grupe. Prima se numeste elice cu pas fix (Fixed Pitch
Proppeler - FP) . Ele sunt turnate intr-un singur bloc iar materialul din care sunt construite este
aliajul de cupru. Pozitia lamelor elicei si pasul lor sunt odata pentru totdeauna fixate.
Cealalta categorie este reprezentata de Elicea cu Pas Controlabil (Controllable Pitch
Propeller - CPP). Sistemul Azipod de propulsie si guvernare poate fi echipat cu duza, ca o optiune
viabila pentru navele care au nevoie de o forta excesiva de tragere sau impingere, exemplul cel mai
elocvent fiind remorcherele care deservesc manevrarea navelor foarte mari in port. Navele echipate
cu sisteme Azipod cu duze sunt construite pentru a opera la viteze foarte mici decat navele care
sunt echipate cu sisteme Azipod fara duze.
110
Fig.1.2 elice cu duza
1.3.2.Motorul de propulsie
Puterea electrica este controlata de un convertor de frecventa si apoi este transmisa la
motorul electric. Acest sistem incorporeaza un motor sincron cu magnet permanent cu elice cu pas
fix montat direct pe arborele motor. Tehnologia cu magneti permanenti are multe avantaje fata de
cea conventionala.Diametrul exterior al POD-ului poate fi redus, ceea ce implica o eficientizare a
caracteristicilor hidrodinamice. Arhitectura uniforma a structurii permite motorului sa fie racit direct
prin intermediul apei de mare, ceea ce elimina utilizarea unui sistem de racire complex, implicit
problemele care ar fi putut aparea la el.
111
Fig. Motorul de propulsie
1.3.3.Suport flambat
Suportul flambat functioneaza ca un element compact in structura Sistemului Azipod de
Guvernare si Propulsie. Cablurile de control, conductele si conductoarele de putere pentru propulsia
motorului sunt localizate in interiorul unei singure piese.
Forma este astfel conceputa incat sa aiba pierderi hidrodinamice cat mai reduse si sa ofere
un efect de cârmă fără a varia rotaţia propulsorului in timpul voiajului.
112
2. Descrierea sistemului CRP Azipod de propulsie si guvernare
Conceptul CRP Azipod de propulsie şi guvernare (Contra Rotating Propulsion-sistemul
contra rotativ) are o unitate convenţională Azipod care este montată în spatele propulsorului
standard. Localizat pe aceeaşi axă, dar fără nici o altă conexiune fizică, propulsorul azimutal se va
roti în sens contrar în raport cu arborele port elice al propulsorului principal. Această poziţionare
conferă o îmbunătăţire de aproximativ 10% a eficienţei hidrodinamice. Energia propulsorului
principal este utilizată de propulsorul din spate. Diametrul propulsorului Azipod este semnificativ
mai mic decât diametrul propulsorului principal iar viteza propulsorului Azipod este mai mare decât
viteza propulsorului principal pentru a asigura eficienţă maximă pentru ambele propulsoare. Acest
aranjament conferă flexibilitate maximă, conferindu-i conceptului CRP Azipod funcţionarea
împreună cu orice tip de propulsor principal.
Independenţa reciprocă conferă un surplus maxim în cazul unei defecţiuni a unuia dintre
sisteme şi de asemenea permite funcţionarea independentăa ambelor sisteme la manevrarea navei. În
113
Fig. Sistemul C.R.P. Azipod
condiţii de mare liberă ambele sisteme de propulsie răspund comenzilor date de o unitate de
control. Sistemul Azipod include unităţi de control al guvernării care îndeplinesc cerinţele de
standard IMO. Sistemul poate fi folosit împreună cu conceptul DP (Dinamic Positioning-
poziţionare dinamică) dar şi cu Autopilot.
3.Avantaje
Fiabilitatea şi eficienţa de propulsie Azipod a fost dovedită în ultimii zece ani în cele mai
dificile aplicaţii oceanice . La navele de transport mărfuri a fost furnizat un singur sistem Azipod,
iar cazul navelor de croazieră două sisteme pentru o manevrabilitate suplimentară. Azipod sporeşte
meritele sistemului electric de propulsie în următoarele moduri:
3.1.Avantaje tehnice
►Nivel scăzut de zgomot şi vibraţii asociate cu sistemul convenţional de acţionare
electrică sunt datorate poziţionării motorului subacvatic
►Sistemul facilitează spatiu suplimentar faţă de navele convenţionale. Spaţiul din sala
folosită de motoarele de propulsie şi arbore este salvată şi poate fii folosită pentru depozitarea
mărfurilor sau alte cerinţe interne ale navei.
►Contrucţia modulară reduce timpul de instalare şi cheltuielile.
114
►Flexibilitatea operaţională oferă consum redus de combustibil, reducerea costurilor de
întreţinere. Este raportat faptul că eficienţa operaţională dacă este mai mare de 15%, oferă reduceri
substanţiale, anuale, de combustibil , mai puţin emisiile de noxe şi redundanţă adecvată,cu pierderi
de putere în instalare. Conform statisticilor disponibile navă cu capacitatea de 61000 TW
economiseşte până la 40 de tone de combustibil pe săptămână. Acest lucru se datorează în primul
rând îmbunătăţirea eficienţei de ansamblu Azipod
3.2.Avantaje de manevrabilitate
Manevrabilitatea excelentă, asigurată de sistemul de propulsie şi guvernare, se datoreşte :
►poziţiei ansamblului elicei, cu elicea spre prova navei
►formei hidrodinamice a corpului etanş de forma unei păstăi în care sunt amplasate
ansamlul motor electric – elice, şi care permite direcţionarea jeturilor curenţilor de apă respinşi, pe
o direcţie paralelă cu axa sa de simetrie şi perpendiculară pe discul elicei.
►formei simple şi dreaptă a extremitatii pupa care elimina efectul coandă
►parţii verticale a ansamlului ce depăşeşte dicul elicei, care se comportă, în timpul
deplasării navei ca o cârmă, al cărui efect este proporţional cu ungiul pe care îl face planul
diametral longitudinal al navei cu planul discului elicei
►sincronismul motoarelor electrice din modulele propulsoare, care trebuie să producă
acelaşi număr de rotaţii elicelor din borduri la aceeaşi treaptă de viteză pentru a nu scoate nava din
echilibrul dinamic prin abaterea de la drum
►forţei de propulsie care, la schimbarea direcţiei de acţiune, prin modulul ayimutal,
produce un efect de guvernare a cărui mărime depinde de :
■treapta de viteză în care funcţionează propulsorul
■mărimea ungiului pe care îl face ansamblul elicei (planul discului elicei cu planul
diametral longitudinal al navei)
►faptului că ,la o nava în marş, forţa de propulsie există şi numai orientarea ei determină
abaterea pupei în direcţia dorită, în comparaîie cu forţa normală de pe cârmă care începe să apară
şi să se facă simţită, după punerea cârmei
115
►manevrabilitate şi dinamică performantă, excelente capacităţi de marş inapoi; Teste
privind petroliere convertite din unităţi convenţionale la neconvenţionale arată ca reduc cu 45%
distanţa de oprire si implicit avaria asupra instalaţiei convenţionale de propulsie a navei.
►sistemul este aşezat sub linia de plutire la pupa navei, având elice în faţă. În cazul a doua
sisteme azipod unul este montat pe stânga la babord iar altul pe dreapta la tribord. Fiecare Azipod
este montat pe un ax perpendicular pe linia mediană a corpului navei. Arborele poate fi rotit în orice
poziţie, in 360º. Poziţia unghiulară de rotaţie poate schimba direcţia de mişcare a navei sau poate
naviga drept înainte. Astfel, navele cu azipod sunt coordonate fără cârmă. De exemplu, datorită
sistemului azipod nava este capabilă de a da înapoi în timpul manevrei de andocare; în acest caz
păstăile sunt rotite la 180º sau pot fi poziţionate drept înainte (poziţia 0º), în timp ce motoarele sunt
inversate.
►oferă mai multă putere de tracţiune şi elimină utilizarea propulsoarelor laterale.
►Fiecare sistem poate fi manevrat independent, permite de asemenea şi alte manevre ale
navei; au însă raza scurtă de giraţie în comparaţie cu convenţionala cârmă-elice.
►Sistemul Azipod oferta condiţii de navigatie imbunătaţite , în condiţii meteo nefavorabile
si un control mai mare în zone restricţionate. Reducerea vibraţiilor induse de elicea de propulsie a
sistemului Azipod, posibilitatea de a reduce zgomotul produs de motoare , operarea fara angrenaj şi
constant al motorului diesel sunt o binefacere pentru echipaj. În primul rând navele cu sisteme
Azipod au viteze mai mari de croazieră, nu întotdeauna în paralel cu economia de combustibil.
Acest lucru permite, de asemenea, pe unele linii itinerarii pe distanţe mai mari unele
3.2.Protectia Mediului inconjurator
Conceptul de putere electrică oferă un avantaj în atingerea standardelor de nivel scăzut de
emisie. Analiza arată că, emisiile de la motoarele diesel produc oxizi de azot, mai mult atunci când
funcţionează la viteza variabila decât la viteză constantă. Deoarece sistemul Azipod presupune
motoare de putere (generatoare) care funcţionează la viteze constante şi aproape optime a puterii,
emisiile de noxe de mediu sunt reduse. Acest aspect de mediu va deveni, evident, de o importanţă
majoră în viitorul apropiat, în special pentru selectarea maşinilor şi utilajelor pentru navele care
operează pe rute costiere.
116
3.3.Avantaje economice
În cele ce urmează se vor expune câteva din avantajele economice pe care le aduce acest
sistem.
Unul din ele reprezintă cantitatea de energie necesară funcţionării sistemului de propulsie şi
guvernare raportat la aceeaşi viteză de deplasare.
94
96
98
100
102
104
106
108
110
112
Sistem CRP Azipod Sistem Azipod Convențional
Sistem convențional cu un singur propulsor
Sistem convențional cu două
propulsoare
Fig. Graficul indică cantitatea de energie necesară menţinerii aceleiaşi viteze
Se constată superioritatea netă a conceptelor Azipod de propulsie şi guvernare în raport cu
celelalte sisteme.
Datorită conceptului CRP Azipod de propulsie şi guvernare beneficiile eficienţei
hidrodinamice işi fac simţită preyenţa asupra costurilor de operare, printre acestea incluzând
costurile cu combustibilul, lubrifianţii şi costurile de întreţinere. Exemplificarea s-a realizat pe o
navă port-container cu capacitatea de încărcare de 12000 TEU. Trei sisteme de propulsie şi
guvernare au fost luate în calcul: CRP Azipod, sistemul cu două propulsoare (fiecare propulsor
însoţit de cârmă) şi sistemul convenţionalul cu un singur propulsor (cu o singură cârmă). Operarea
la viteze reduse nu s-a luat în calcul, dar acest calcul ar fi fost chiar şi aşa mai avantajos pentru CRP
Azipod decât operarea la viteze mari. Acest fapt înseamnă economie de combustibil care ar fi putut
117
avea impact major asupra costurilor totale de operare pentru că pe anumite rute viteza maximă nu
este necesară decât pe 50% din totalul voiajului.
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
12000000
14000000
Sistemul
convenționalul cu
un singur
propulsor (cu o
singură cârmă)
Sistemul cu două
propulsoare
(fiecare propulsor
însoțit de cârmă)
CRP AzipodCostul total anual alcombustibilului
Costul total anual allubrifianților
Costul total anual deîntreținere
Unele nave au înregistrat economii de combustibil de până la 20% precum si gamă extinsă
de oportunităţi de transport.
3. Dezavantaje
Dezavantajele sistemului Azipod de propulsie si guvernare sunt net inferioare raportate la
avantajele aduse de acestea, insa printre aceste dezavantaje minimale putem enumera urmatoarele:
►Pierderi de capital mai mari
►Limitarea puterii
►Limitarea vitezei
118
STUDIU COMPARATIV ASUPRA CALITATILOR NAUTICE SI
EVOLUTIVE A SISTEMULUI AZIPOD SI A SISTEMULUI CONVENTINAL
DE PROPULSIE SI GUVERNARE CU UN SINGUL PROPULSOR SI O
SINGURA CARMA
Dupa um este precizat si in titlu, se va efectua analiza manevrabilităţii navelor IBSV
Antarcticaborg şi IBSV Arcticaborg. Este necesar de menţionat faptul că cele două nave sunt nave
gemene cu excepţia unei singure particularităţi şi anume, sistemul de guvernare şi propulsie care la
nava Arcticaborg este compus dintr-un propulsor şi o cârmă dispusă în planul longitudinal al navei
cu scopul de a-i asigura guvernarea şi manevrarea iar la nava Antarcticaborg este de tipul azipod.
119
1.Considerente de manevrabilitate asupra sistemului de propulsie şi guvernare al
navei IBSV Arcticaborg
Cârma navei Arcticaborg este concepută dintr-un material special capabil să reziste la
presiuni şi temperature extreme. Cârma poate fi orientată în borduri pînă la unghiuri de aproximativ
35° babord sau tribord. Suprafaţa activă (imersă) a safranului se calculează în raport cu suprafaţa
planului de derivă al navei. La mersul înainte, cînd cârma este orientată într-un bord apare o forţă
normală pe safran, cu punct de aplicaţie la aproximativ 1/3—1/5 din lăţimea acestuia şi spre partea
sa anterioară, care are ca efect principal girarea navei în bordul în care s-a pus cârma şi ca efect
secundar reducerea vitezei navei.
Propulsorul navei Arcticaborg are ca element principal elicea cu pas variabil.
120
Dacă efectul propulsiv a fost prima calitate a elicei, care i-a determinat pe constructorii
navali să o instaleze la nave, influenţa deosebită asupra manevrabilităţii navei a făcut din elice unul
din cel mai răspândit mijloc de propulsive şi guvernare.
Cele două efecte cu care elicea influenţează manevra unei nave sunt: efectul de propulsive
şi efectul de guvernare. Mişcarea de rotaţie, transformată de elice prin construcţia sa special în
mişcare liniară, este efectul principal ce face ca nava să înainteze.
Produc efectul de guvernare al elicei:
■curenţii de apă determinaţi de mişcarea de rotaţie a elicei, prin acţiunea lor direct asupra
cârmei şi corpului navei, în cartierul pupa tribord sau babord (în funcţie de pas)
■presiunile variabile exercitate diferit pe suprafeţele palelor elicei, ajunse alternative, prin
rotire, când la o adâncime minimă, când la cea maximă.
Fiind un factor principal în reuşita şi siguranţa manevrelor navei, efectul de guvernare al
elicei trebuie cunoscut foarte bine de către toţi ofiţerii de punte, fapt pentru care, în continuare, vom
lua în considerare numai efectul de guvernare al elicei.
Elicea, prin învârtire, produce doi curenţi de apă: - current de apă aspirant,
- current de apă respins.
Curentul de apă aspirant al elicei este un curent de apă ale carui filoane sunt paralele cu
axul elicei si axul longitudinal al navei, atât la marş înainte cât şi la marş înapoi. Viteza curentului
aspirat este agală cu jumătatea din viteza curentului respins.
Curentul de apă respins al elicei este un curent de apă ale cărui filoane sunt oblice faţă de
axul elicei şi axul longitudinal al navei, atât la marş înainte cât şi la marş înapoi. În masa apei, acest
curent are forma unui vârtej conic, coaxial cu elicea, filoanele de apă fiind împinse după direcţii
oblice care nu sunt concurente cu linia axei elicei, ele având acelaşi sens de rotaţie ca şi elicea.
Efectul curenţilor de apă produşi de elice asupra cârmei şi corpului navei.
Curenţii de apă ai elicei produc, la rândul lor, efecte asupra:
►cârmei, la marşul înainte şi înapoi al navei
►corpului navei la marşul înapoi
În cele ce urmează se va realiza studiul comparativ asupra manevrabilităţii navelor IBSV
Antarcticaborg şi IBSV Arcticaborg.
121
Nava în marş înainte, menţinerea direcţiei şi sensului de mers înainte
Nava IBSV Antarcticaborg echipată cu sistem Azipod de propulsie şi guvernare îşi
păstrează drumul când unghiul dintre discul elicelor şi planul diametral este de 90˚ şi numărul de
rotaţii egal
Se reaminteşte factorul principal al menţinerii drmului pe direcţia înainte, şi anume efectul
sincronismului motoarelor electrice din modulele propulsoare, care trebuie să producă acelaşi număr
de rotaţii elicelor din borduri la aceeaşi treaptă de viteză pentru a nu scoate nava din echilibrul
dinamic prin abaterea de la drum.
122
Pe măsură ce viteza navei IBSV Arcticaborg creşte, efectul de guvernare al elicei, care
tinde să abată pupa navei la tribord şi prova să gireze la babor, devine tot mai neglijabil, prin
realizarea echilibrului de marş şi a stabilităţii de drum a navei. Menţinerea vitezei determină
egalarea presiunilor pe suprafeţele cârmei. Când în timpul marşului se execută manevra de mărire
bruscă a numărului de rotaţii al elicei, se produce dezechilibrul presiunilor de pe suprafeţele cârmei
– pe durata acestei manevre- se fac din nou simţite efectele de guvernare ale elicei şi curentului de
apă respins. Punctul giratoriu (g), se află în centrul de greutate (G) al navei. Mărirea bruscă a vitezei
de rotaţie a elicei, pentru perioade de timp scurte şi foarte scurte se foloseşte frecvent la manevrele
în porturi, pe fluviu, canaluri, etc., pentru a se produce şi exploata efectul de guvernare al elicei, în
scopul relizării manevrei dorite.
123
Nava în marş înainte, giraţia spre babord
În cazul navei IBSV Antarcticaborg giraţia la babord se execută când planul discului elicei
din tribord face cu planul diametral longitudinal, un unghi egal cu 90˚+α, iar planul discului elicei
din babord, unghiul 90˚-α.
Atunci când discul elicei navei IBSV Antarcticaborg face un unghi mic cu planul
transversal planurile longitudinale ale modulelor propulsoare se comportă ca o cârmă clasică, nava
descriind un cerc de giraţie a cărui rază este în funcţie de mărimea acestui unghi. Punctul giratoriu
se deplasează din centrul de greutate spre prova şi se poziţionează la o distanţă de aproximativ 1/8
din lungimea navei
Fig. Nava IBSV Antarcticaborg, în giraţie la babord. Momentul de giraţie
Mg=RFpTdFpBd x lpp
Prin menţinerea propulsoarelor cu discurile elicelor perpendiculare pe planul diametral longitudinal
al navei şi variaţia forţelor de propulsie se poate obţine giraţia la babord, mai exact, ea se execută
prin menţinerea propulsorului din tribord într-o treaptă mai mare de viteză decât treapta de viteză a
124
propulsorului din Bd. Punctul giratoriu se deplasează în prova centrului de greutate la o distanţă ce
depinde de diferenţa de viteză dintre cele două propulsoare. Raza de giraţie deasemenea depinde de
viteza cu care intră nava în giraţie şi de diferenţa dintre treptele de viteză a
propulsoarelor.
Fig. Momentul de giraţie Mg= RFpTdFpBd x lpp
În cazul navei IBSV Arcticaborg în timpul marşului înainte, când cârma este pusă stânga,
la babord, efectul de guvernare al cârmei, creat de cuplul de forţe F şi F', se manifestă imediat şi
puternic, făcând să abată pupa la dreapta, la tribord, iar prova să gireze la stânga, la babord.
125
Efectul de guvernare al elicei, dat de cuplul de evoluţie P şi P’, care apare odată cu
punerea cârmei la stânga (manevră ce scoate nava din echilibrul de marş şi stabilitatea de drum)
tinde să abată pupa navei la dreapta, la tribord. Faptul că efectele de guvernare ale cârmei şi elicei
coincid ca direcţie în abaterea pupei, ele se însumează, determinând:
►un efect de guvernare mai puternic
►o întoarcere a navei la stânga, la babord, mai repede, decât la dreapta
►o deplasare mai rapidă a punctului giratoriu spre prova
►o înclinare a navei în bordul opus întoarcerii, mai mare decât în cazul punerii cârmei la
dreapta, la ceeaşi viteză a naveiş
►o abatere a pupei pe un spaţiu mai mare
►o scădere a vitezei navei mai mare
126
Nava stă pe loc, întoarcere spre babord
În cazul navei IBSV Antarcticaborg, la viteză nulă, întoarcerea se poate efectua pe loc
când planul discului elicei este paralel sau aproape paralel cu planul diametral longitudinal al
navei (90˚=α). Raza de giraţie este invers proporţională cu mărimea unghiului α.
127
Giraţia la babord, în cazul navei IBSV Antarcticaborg, se mai poate realiza prin
schimbarea sensului de marş al unuia din propulsoare, menţinându-i discul elicei perpendicular pe
planul diametral longitudinal al navei. Pentru giraţia la babord se păstrează propulsorul din tribord
în marş înainte şi se roteşte propulsorul din tribord cu 180˚ şi se pune în marş înapoi. Raza de
giraţie se micşorează dacă se reduce cu o treaptă sau două de viteză propulsorul păstrat în marş
înainte. Propulsorul din babordul întoarcerii se află în treapta de viteză “toată viteza înapoi”
128
Giraţia este produsă de cuplul de forţe paralele şi inegale FpTd şi FpBd. Nava IBSV
Antarcticaborg poate executa manevra de giraţie şi prin inversarea sensului de marş al
propulsorului din bordul în care se va executa giraţia. Giraţia se poate executa şi prin menţinerea
propulsoarelor în treapta de viteză toată forţa la unul înainte şi altul înapoi în funcţie de bordul în
care se doreşte întoarcerea (nava întorcând întotdeauna în bordul maşinii înapoi)
La plecarea de pe loc, nava IBSV Antarcticaborg , poate executa întoarcerea şi prin
stoparea unui propulsor şi menţinerea lui cu discul elicei perpendicular pe planul diametral
longitudinal al navei.Această manevra este posibilă datorită rezistenţei apei pe suprafaţa discului
elicei, (rezistenţa elicei din tribord sau rezistenţa elicei din babord ReTd sau ReBd),care împreună
cu forţa de propulsie a propulsorului rămas în funcţiune formează cuplul de giraţie.
În cazul navei IBSV Arcticaborg, atunci când nava stă pe loc şi se cuplează maşina pe
sensul de mers înainte, cârma stânga, efectul elicei tinde să abată pupa la tribord. Curentul de apă
respins de elice creazăo suprapresiune pe faţa din babord a cârmei, determinînd efectul de guvernare
al cârmei. Manifestându-se de la primele rotaţii ale elicei, efectul de guvernare al cârmei determină
abaterea pupei la tribord şi giraţia provei la babord. Creşterea numărului de rotaţii ale elicei măreşte
efectul de guvernare al cârmei. Punctul giratoriu (g), odată cu creşterea vitezei navei, se deplasează
şi ocupă o poziţie în prova centrului de greutate (G), determinând creşterea momentului de giraţie
prin creşterea braţului forţei F. Nava, de la prima rotire a elicei, girează puternic în bordul în care s-a
pus cârma, deoarece efecul de guvernare al elicei se însumează cu efectul de guvernare al cârmei.
129
130
131
Nava în marş înainte, giraţia spre tribord
În cazul navei IBSV Antarcticaborg giraţia la tribord se execută când planul discului elicei
din babord face cu planul diametral longitudinal, un unghi egal cu 90˚+, iar planul discului elicei din
tribord, unghiul 90˚-α.
Aşa cum am menţionat în cazul marşului înainte, giraţia la babord, atunci când discul elicei
navei IBSV Antarcticaborg face un unghi mic cu planul transversal planurile longitudinale ale
modulelor propulsoare se comportă ca o cârmă clasică, nava descriind un cerc de giraţie a cărui rază
este în funcţie de mărimea acestui unghi. Punctul giratoriu se deplasează din centrul de greutate spre
prova şi se poziţionează la o distanţă de aproximativ 1/8 din lungimea navei
Prin menţinerea propulsoarelor cu discurile elicelor perpendiculare pe planul diametral
longitudinal al navei şi variaţia forţelor de propulsie se poate obţine giraţia la tribord, mai exact, ea
se execută prin menţinerea propulsorului din babord într-o treaptă mai mare de viteză decât treapta
132
de viteză a propulsorului din Td. Punctul giratoriu se deplasează în prova centrului de greutate la o
distanţă ce depinde de diferenţa de viteză dintre cele două propulsoare. Raza de giraţie deasemenea
depinde de viteza cu care intră nava în giraţie şi de diferenţa dintre treptele de viteză a
propulsoarelor.
În cazul navei IBSV Arcticaborg în timpul marşului înainte, când cârma este pusă dreapta,
la tribord, efectul de guvernare al cârmei, creat de cuplul de forţe F şi F', se manifestă imediat,
făcând să abată pupa la stânga, la babord, iar prova să gireze la dreapta, la tribord.
133
134
Momentul evolutiv se măreşte odată cu creşterea unghiului de cârmă , prin creşterea forţei
utile F şi mărirea braţului D, de la D0 la D1 prin deplasarea din centrul de greutate (G), a punctului
giratoriu (g), spre prova navei.Efectul de bandare şi de derivă a navei IBSV Arcticaborg, este dat
de de forţa fd, componenta forţei F, perpendiculară pe planul longitudinal al navei , mărimea
unghiului de înclinare fiind proporţională cu: viteza navei, unghiul de cârmă, distanţa dintre poziţia
centrului de greutate (G) şi centrul de presiune (C), de pe cârmă şi punctul de aplicaţie al forţei F.
Efectul de rânare al vitezei navei este dat de forţa fv, componenta forţei F din planul longitudinal,
procentul de micşorare a vitezei navei fiind dependent de : viteza navei, timpul de punere a cârmei
la ungiul dorit, unghiul de cârmă, pescajul navei, etc.
135
Nava stă pe loc, întoarcere spre tribord
La fel cum am menţionat mai sus în cazul navei IBSV Antarcticaborg, la viteză nulă,
întoarcerea se poate efectua pe loc când planul discului elicei este paralel sau aproape paralel cu
planul diametral longitudinal al navei (90˚=α). Raza de giraţie este invers proporţională cu
mărimea unghiului α.
Giraţia la tribord, în cazul navei IBSV Antarcticaborg, se mai poate realiza prin
schimbarea sensului de marş al unuia din propulsoare, menţinându-i discul elicei perpendicular pe
planul diametral longitudinal al navei. Pentru giraţia la tribord se păstrează propulsorul din babord
în marş înainte şi se roteşte propulsorul din babord cu 180˚ şi se pune în marş înapoi. Raza de
giraţie se micşorează dacă se reduce cu o treaptă sau două de viteză propulsorul păstrat în marş
înainte. Propulsorul din tribordul întoarcerii se află în treapta de viteză “toată viteza înapoi”
136
Giraţia este produsă de cuplul de forţe paralele şi inegale FpTd şi FpBd. Nava IBSV
Antarcticaborg poate executa manevra de giraţie şi prin inversarea sensului de marş al
propulsorului din bordul în care se va executa giraţia. Giraţia se poate executa şi prin menţinerea
propulsoarelor în treapta de viteză toată forţa la unul înainte şi altul înapoi în funcţie de bordul în
care se doreşte întoarcerea (nava întorcând întotdeauna în bordul maşinii înapoi)
Se va aminti, pentru o cât mai bună interpretare a imaginii faptul că la plecarea de pe loc,
nava IBSV Antarcticaborg , poate executa întoarcerea şi prin stoparea unui propulsor şi menţinerea
lui cu discul elicei perpendicular pe planul diametral longitudinal al navei.Această manevra este
posibilă datorită rezistenţei apei pe suprafaţa discului elicei, (rezistenţa elicei din tribord sau
rezistenţa elicei din babord ReTd sau ReBd),care împreună cu forţa de propulsie a propulsorului
rămas în funcţiune formează cuplul de giraţie.
137
În cazul navei IBSV Arcticaborg, atunci când nava stă pe loc şi se cuplează maşina pe
sensul de mers înainte, cârma dreapta, efectul elicei tinde să abată pupa navei la tribord.Curentul
de apă respins de elice crează o suprapresiune pe suprafaţa din tribord a cârmei, determinând
efectul de guvernare al cârmei. Acest efect se manifestă puternic odată cu primele rotaţii ale elicei,
determinand abaterea pupei la babord şi giraţia provei la tribord. Creşterea numărului de rotaţii ale
elicei măreşte efectul de guvernare al cârmei. Punctul giratoriu (g), odată cu creşterea vitezei
navei, se deplasează şi ocupă o poziţie în prova centrului de greutate (G), mărind momentul de
giraţie prin creşterea braţului D al forţei F, de la D0 la D1 Nava girează în bordul în care s-a pus
cârma. Efectul de guvernare al cârmei fiind puternic, anulează efectul de guvernare al elicei, chiar
dacă nava nu a căpătat încă viteza de deplasare înainte.
138
139
3.3.Efecte ale manevrabilităţii
Posibilitatea de a obţine putere maximă prin inversarea RPM-ului , rotire azimutală
precisă, viteză azimutală, posibilitatea de a înclina unitatea, eficientizare prin folosirea
materialelor de ultimă generaţie, multe dintre ele fiind mai rezistente dar în acelasi timp cu o masă
mai mică decât materialele clasice care erau folosite la construcţie sunt câţiva factori atribuiţi
sistemul Azipod de propulsie şi guvernare cu care este dotată nava IBSV Antarcticaborg.
140
Unul dintre cele mai importante aspecte care pot fi observate la sistemul Azipod de
propulsie şi guvernare poate fi considerat manevrabilitatea pe timpul acţiunii unităţii de propulsie
şi guvernare. În situaţia în care unitatea de propulsie şi guvernare a fost modificată cu un anumit
unghi babord sau tribord, faţă de linia axiala a navei, nava IBSV Antarcticaborg va intra într-o
curbă de giraţie cu diametru semnificativ mai mic decât diametrul navei IBSV Arcticaborg, şi
reducerea de viteză implicată este mult mai mare. Similar la alte unghiuri de giraţie aplicate la
toată viteza înainte fenomenul capăta proporţii mai accentuate. Când unitatea Ayipod este rotită cu
mai mult de 15° în oricare bord produce apariţia unui strat special de apă pe marginea elicei , astfel
la extremitate formându-se un vârtej. Un fenomen şi mai accentuat se observă la rotirea
propulsorului Azipod cu 35° în oricare din borduri la viteza “ toată viteza înainte ” . În situaţia în
care se ordonă giraţia maximă în unul din bordori se crează anumite formaţiuni de bule de aer
provocate de una din extremităţile navei. Este evident de înţeles faptul ca în situaţia în care
propulsoarele sunt rotite cu un unghi cât mai mic faţă de linia axială a navei vârtejurile provocate
de propulsoare devin mai mici.
141
Recommended
