7. brodski vijak3
TRANSCRIPT
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
1/13
Brodski vijakOsnove brodogradnje, 3.B.
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
2/13
Otpor i propulzija broda
Potrebna snaga za pogon broda traenom brzinom ovisi o otporu koji trup broda
prua gibanju i o iskoristivosti propulzora koji stvara silu poriva.
Propulzija se moe ostvariti
veslima,jedrima,
mehaniki pogonjenimlopatinim kolima,
brodskim vijcima,
mlaznim propulzorima,
Oblikovanjem trupa nastoji se
smajiti otpor dok se djelotvornostpropulzora osigurava oblikovanjemkrmenog dijela broda i projektiranjem optimalnog propulzora.
Danas jeveina brodova pogonjena vijanim propulzorom smjetenim na krmibroda.
Brzi brodovi koriste posebni oblik propulzije (vodo)mlaznim propulzorom koji je uosnovi vijana pumpa.
Oblikovanje brodske forme vezano je s izborom vrste propulzora jer tompropulzoru treba osigurati pritjecanje vode uz im manje neeljenih pojava(kavitacije, vibracija, buke itd.).
Otpor je sila (N) koja se suprotstavlja kretanju broda.
Da bi se tijelo kretalo odreenom brzinom u nekoj tekuini, za savladavanje otpora
potrebno je upotrijebiti odreenu silu.
Kretanju broda kroz tekuinu suprotstavljaju se hidrodinamikesile tekuine i
aerodinamike sile zraka.
Pri plovidbi broda kroz tekuinu zapaaju se slijedee osnovne pojave:
u neposrednoj blizini brodskog trupa formiraju se vrtlozi zbog trenja vode obrodski trup (granini sloj),
po krmi broda opaaju se veliki virovi,
stvaraju se valovi koji prate brod.
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
3/13
Vrste otpora (trenja, valova, zraka, privjesaka,)
Otpor broda dijeli se na otpor:
podvodnog dijela broda
nadvodnog dijela broda
dodatne otpore Ro.
Otpor podvodnog dijela brodadijeli se na otpor:
trenja RF;
valova RW;
pritisaka (tlakova) RP;
privjesaka RPR;
Otpor trenja
osnovna komponenta ukupnog otpora za veinu brodova te iznosi od 50% do 90%od ukupnog otpora.
posljedica je viskoznosti vode
u tankom sloju vode uz povrinutijela, koji se zove pograninisloj, odvija seprijenos energije s broda na okolnu vodu i generiranje otpora trenja.
pogranini sloj se proiruje od krme prema pramcu jer se poveanjem duljine broda
sve vea povrina vode obuhvaena trenjem
na otpor trenja utjee slijedee:
hrapavost vanjske oplate broda, utjee 15 do 20%
veliina podvodne povrine,
brzina broda,.
duina broda,
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
4/13
Vrste otpora
Reynoldsov broj
bezdimenzionalni broj: Re = (Lv) /
L = duljina broda [m]
v = brzina broda [m/s]
= koeficijent viskoznosti [m2/s] ovisi i ogustoi tekuine
= dinamiki koeficijent viskoznosti
[Ns/m2]
temeljem ovog broja se npr. odreuje ako se radi o
vrlo brzom brodu ili o deplasmanskom brodu.
Otpor valova
nastaje zbog otpora vode koja se odupire promjenivlastitog stanja.
poveanjem brzine broda, poveavaju se valovi,odnosno otpor valova.
razilazni valovi
popreni valovi.broj razilaznih i poprenih valova se mijenja s
brzinom broda
valovi se javljaju samo kod brodova koji plovepovrinom
otpor valova ovisi o:
poveanju brzine (raste veliina i
otpor poprenih valova)formi broda,
poveanjem duine brodasmanjuje se otpor valova
pramanom bulbupriveim brzinama smanjujeotpor i do 18%
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
5/13
Uobiajeno irenje valova s poprenim i razilaznim valovima
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
6/13
Otpor broda
Otpor pritisaka (virova)
strujnice vode na krmi ne prianjaju tono uz formu trupa broda.
tlak na krmi nema istu vrijednost kao i tlak na pramcu pa razlika tlakova ini otpor
virova.ovisi o brzini i formi krme
Otpor zraka
zbog kretanja nadvodnog dijela broda kroz
izgraditi to nie nadgrae,
zaokruiti nadgrae i dati mu strujni oblik, koliko je to mogue,
izvesti strukturu nadgraa stupnjevanu prema pramcu i prema krmi.
Otpor privjesaka
zajedniki otpor ljuljne kobilice, skrokova, kormila, stabilizatora i sl.
Odreivanje otpora broda
radi odreivanjakvalitete izabrane forme trupa brodada bi se odredila potrebna snaga pogonskog stroja za eljenu brzinu.
vuenjem broda u ispitnom bazenu.
esto je dovoljan i priblian proraun otpora
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
7/13
Openito o propulziji broda
Brod moe ploviti odreenom brzinom ako na njega djeluje porivna sila vea ili
jednaka sili otpora vode i suprotnog smjera.
Najstariji tip mehanikog propulzora je brodski kota (1543).
Godine 1819. brod Savannah je preao Atlanski ocean s kotaem kao pomonimsredstvom propulzije.
Propulzori se dijele u tri osnovne skupine:
mlazni propulzori (vodi zadaju impuls prema natrag)
kotai koji se okreu oko horizontalne osovine, s uvrenim ili pokretnim
lopaticama
vijanipropeleribrod pokreu sile uzgona na njihovim pokretnim dijelovima
Titanikovi propeleri
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
8/13
Brodski vijak, povijesni razvoj
u treem stoljeu prije Krista, Grki filozof i prirodoslovac Arhimed konstruirao je
puni vijak (Arhimedov vijak) za prebacivanje vode s niih na vii nivo u cilju
navodnjavanja.
neki tragovi vode do stare Kine gdje je propeler pokretala neka tadanja plovila.prve nacrte propelera izradio je Leonardo da Vinci
prvi rotirajui propeler je na svoj parni stroj ugradio James Watt.
prvi brodski vijak pokretan petrolejskim motorom ugradio je na manju brodicuFrederick Lanchester.
Isambard Kingdom Brunnel, britanski inenjer, ugradio je brodski vijak na preko-oceanski brod SS Great Britain.
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
9/13
Vijani propulzor
Vijani propulzor ili brodski vijak
najraireniji tip brodskog propulzora.
dva do osam krila (najee tri ili etiri), postavljena na koninu glavinu.
Krila i glavina obino su lijevani iz jednog komada
lijevokretni ili desnokretni. gledajui u vijak od krme prema pramcu.
ijelovi propelera:
1-glavina;
2-strujna kapa;
3-propelerna osovina;
4-krilo propelera
pri plovidbi mora biti dovoljno uronjen u vodu kako ne bi uzrokovao usisavanjezraka, te da ne bi izlazio iznad povrinevode kod malog pramanogtrima ili priposrtanju broda na valovima.
Maksimalni promjer propelera je 0,7 gaza na KVL.
Brodski vijak s prekretnim krilima
krila se pomou posebnog mehanizma mogu zakretati oko vertikalne osi. Stroj pri
tome stalno radi pod optimalnim uvjetima.
Za zaustavljanje broda ili vonje krmom nije potreban poseban prekretni pogonski
ureaj ili spojka, jer se smjer poriva mijenja s prekretanjem krila vijka.
kod brodova koji rade pod vrlopromjenljivim optereenjima i koji
esto moraju manevriratitegljai, trajekti, ribarski brodovi,
ledolomci, ratni brodovi
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
10/13
Azipod sustav i Voith Schneiderov propeler
Azipod sustav
Azimuth Pod propulzor jeokretan oko vertikalne osi za 360
Azipod se sastoji od strujnooblikovanhog tijela i glave (POD)koja u sebi ima smjeten
elektromotor.
Voith-Schneiderov propeler
sastoji se od etiri ili est
lopaticarasporeenih po oboduokomito na plou vodoravnoga
rotirajueg kotaa.
Rotacijom kotaa voda struji oko
lopatica i stvara poriv, ija veliina
i smjer ovise o poloaju lopatica.
sluiujedno i kao kormilo.
komplicirana konstrukcija, velika
teina,osjetljivost premaoteenjimai visoka cijena.
ugraujese u brodove kojima jeod primarnevanostidobrasposobnost upravljanja
Vijak u sapnici
na brodovima koji moraju imatimali gaz
npr. remorkeri
vijak manji od optimalnog.
poboljanje stupnja djelovanja
vijka.
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
11/13
Jet-propulzija
ubrzava vodu koristeu pumpu koja senalazi unutar broda, umjesto da koristi
vijak koji se nalazi izvan broda.
Voda se usisava na dnu broda, ubrzavau pumpi i izbacuje na krmistvarajui potisak ili poriv.
vrlo je dobra upravljivost
unutarnja povrna pumpe i brzinesu jako velike, to ima za posledicu velike gubitke.
stupanj korisnog djelovanja manji nego kod otvorenog vijka.
Ugradnjom jet (vodomlaznog) propulzora na vrlo brze poludeplasmanske brodove(> 30 v.) istisnine vee od100 tona ukupna iskoristivost propulzije vea je nego zakonvencijonalni otvoreni vijak.
jedini je nedostatak to brodovi s vodomlaznim propulzorom stvaraju visokerazizlazne valove, za oko 15 do 20% vi.e od valova koje stvara isti brod s ugraenimotvorenim konvecijonalnim vijkom.
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
12/13
Pramani propeler
bow thruster
popreno postavljeni vijak na
pramanom djelu broda
olakava manevriranjevijak smjeten u tunelu a na
stijenkama (trupu) moe biti mrea ili
poklopac kako bi se smanjio otportijekom plovidbe
moe se ugraditi jedan ili viepropelera.
-
5/20/2018 7. Brodski Vijak3
13/13
Kavitacija
Uslijed pada tlaka vode oko lopaticavijka na vrijednost tlaka isparavanjavode pojavljuju se mjehurii pare
kavitacija. Mjehurii pare bivaju noeni u
podruje vieg tlaka, gdje
implodiraju (ponovo se pretvaraju ukapljevitu fazu) pri emu ako
implodiraju u blizini lopatica vijkadolazi i do oteenja stijenke vijka.
Kavitacija se prvo javlja na
vrhovima krila gdje je najveabrzinastrujanja
Posljedice kavitacije
1) Pad uinkovitosti propelera
2) Oteenja vijka
3) Vibracije
4) Buka