INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

INSTALAŢIA DE BALAST

Instalaţia de balast are rolul de a asigura: stabilitatea navei prin modificarea centrului de greutate a navei balastate; pescajul minim la pupa necesar funcţionării propulsorului; posibilitatea corectării asietei (înclinărilor) navei provocate de încărcarea neuniformă a mărfii la bord sau a eventualelor avarii produse sub linia de plutire a corpului navei.
După gradul de generalitate al utilizării, instalaţiile de balast se pot clasifica astfel:
a) Instalaţii de balast generale – întâlnite pe toate tipurile de nave;
b) Instalaţii de balast specializate – utilizate doar la navele specializate.
a. Instalaţii de balast generale. Se întâlnesc la navele de transport mărfuri generale, cu scopul de a realiza modificarea pescajului mediu şi de a corecta înclinările, longitudinală şi transversală.
b. Instalaţii de balast specializate. Se întâlnesc la spărgătoarele de gheaţă, la navele port-containere, portbarje, la docurile plutitoare şi la submarine.
La navele spărgătoare de gheaţă se pune problema ca instalaţia de balast să realizeze pe timpul staţionării navei oscilaţii cu perioade foarte mari, astfel încât, pe timpul staţionării, nava să nu fie prinsă de gheaţă.
La navele portcontainer, portbarje sau Ro-Ro, ce îmbarcă greutăţi concentrate mari, se pune problema corectării rapide a înclinărilor cauzate de dispunerea excentrică a greutăţii la bord. Există nave portbarje la care încărcarea barjelor, se face prin balastarea navei de bază. Pentru submarine, instalaţia de balast determină condiţia de imersiune şi de ridicare la suprafaţă.

Navele multicorp

Navele multi corp (Multihull) sunt nave ce au mai multe corpuri alaturate. In aceasta categorie se include si navele Proas care au doua corpuri laterale diferite ca simetrie, catamaranele au 2 corpuri cu simetrie longitudinala asemanatoare iar trimaranele au o carena principala in centru si doua corpuri simetrice pe laterale ce stabilizeaza carena. Diferenta intre multicorp si monocorp este una destul de mare si in ultimul timp datorita performantelor obtinute de acestea se observa o trecere spre aceasta categorie de nava mai ales cand se discuta de viteze mari se iau in calcul si aceasta varianta chiar daca ultimile cercetari arata ca dupa 35 noduri incep iarasi sa redevina mai avantajoase navele cu o singura carena.


Navele SWATH (Small Waterplane Area Twin Hull) este o nava cu 2 corpuri construita astfel incat sa micsoreze volumul udat a carenei, nava este construita asfel si foarte stabila pe mare chiar si la vireze foarte mari. Deplasamentul navei necesar pentru a pluti se afla sub suprafata libera a apei unde este mai putin afectat de actiunea valurilor reducandu-se astfel inca o componenta importanta din rezistenta la inaintare a navei. Din aceasta categorie (SWATH) asi dori sa amintesc nava de cercetari numita "Planet" apartinand Marinei germane

Navigaţia în zone cu gheţuri

Gheaţa la fluvii

Gheaţa compactă, sloiuri, iernatice, staţionarea navelor in iernatice (spargerea gheţii).
La fluviu, gheaţa se formează în general începand de la maluri, sub formă de cristale care se aglomerează, pornind în scurgere de sloiuri pe Dunăre.
În aval de confluenţa marilor afluenţi, posibilitatea apariţiei gheţurilor este puţin mai mare decât în sectoarele fluviului în amonte de aceştia, datorită aporturilor de gheţuri aduse de afluenţi.
Dezgheţul fluviului apare atunci când temperatura aerului creşte şi se menţine peste + 5°C, şi corespunde în general cu o creştere mai bruscă a nivelului apei. Pe sectorul românesc al Dunării, îngheţul este posibil după 15 - 20 Decembrie dar mai frecvent începând cu a doua jumătate a lunii Ianuarie, iar dezgheţul este posibil în a doua jumătate a lunii Februarie până la 15 Martie.
Din această cauză, perioada de navigaţie pe Dunăre este limitată la 275 zile/an, respectiv 15 Martie - 15 Decembrie.
Dezgheţul pe Dunăre este mult mai periculos decât îngheţul, în special când sloiurile de gheaţă în curgere au grosimi mai mari; în locuri cu lăţimi reduse şi la coturi prin îngrămădirea de sloiuri.

Hight Speed Craft.

Hight Speed Craft.

O ambarcatiune de mare viteza (HSC) este un nava civila de mare viteza . Primele ambarcatiuni de mare viteză au fost hydrofoils sau hovercraft, dar în anii 1990 au aparut Catamaranele de mare viteza şi chiar navele clasice cu o singura carena incadrandu-se in categoria ambarcatiunilor de mare viteza .Navele care tind sa aiba o viteza cat mai mare incluzandu-se in aceasta categorie sunt feriboturile de pasageri, dar si catamaranele (ce transporta pasageri, autoturisme şi chiar autobuze) . Aceste tipuri de nave au propulsie cu jet antrenata de motoare diesel de mare turatie. Hovercrafturile sunt, de obicei, propulsate de turbinele cu gaz sau motoare diesel cu elice normala sau supracavitante. In 1994 IMO a adoptat codul internationa al sigurante navelor rapide (HSC Code).
HSC-urile nu au semnale speciale de identificare, nu au privilegii speciale sau obligatii nici in Legislatia privind prevenirea coliziunilor pe mare adoptata in 1972 (cu amendamentele ulterioara) insa ele reprezinta un potential pericol in zonele unde exista mult trafic.
HSC-urile se incadreaza in viteze de 35-45 Noduri si mai mult de aceea perspectivele acestui tip de nava se largesc incercandu-se utilizarea acestor tip de nave din ce in ce mai mult.

Turbine

Aceasta adresa fiind un blog si nu un site imi voi permite sa inchei in stilul unu blogger articolul despre turbine , acest lucru imi va permite sa inchei articolul nu doar cu o informatie voi lasa loc de discutii si de ce nu adaugiri. Aceasta tema a turbinelor este una foarte vasta iar eu am tratat-o de-a lungul a 4-5 articole cat se poate de scurt , asa ca voi concluziona prin a spune ca turbinele se folosesc in cele mai diverse domenii, arii si locuri acestea fiind :

• turbine de tracţiune pentru aviaţie ( turboreactoare, turbopropulsoare, turboventilatoare şi turbine pentru antrenarea elicelor elicopterelor)
• turbine de tracţiune navale
• turbine de tracţiune terestre (pentru locomotive, autovehicule, motociclete, tancuri etc.)
• turbine de supraalimentare a motoarelor cu ardere internă
• turbine energetice (pentru termocentrale cu ciclu cu gaze simplu sau cu ciclu combinat abur-gaz)

Si de accea spuneam ca aria turbinelor este foarte larga , in domeniul naval se observa o usoara crestere al folosirii turbinelor folosinduse chiar si pentru generarea energiei electrice (turbo-generatoare) deoarece consumul turbinelor se apropie de cel al motoarelor Diesel daca se considera si consumul de ulei care este de cateva ori mai scump decat cel al combustibililor. Trebuie avut in vedere ca turbinele prefera un combustibil mai usor (daca ne referim la cele cu gaz). Turbinele cu abur sunt foarte folosite mai ales la navele nucleare deoarce din urma reactiunilor nucleare se obtine in primul rand energie termica care urmeaza a fi transformata in alte forme de energie (energie electrica, mecanica) , prin diferite transformari dar care au la baza energia termica obtinuta prin fisiunea nucleara, dar asta e o alta poveste.
Voi incheia articolul despre turbine dar nu si subiectul , puteti face comentarii iar daca credeti ca mai trebuie completat voi mai face adaugiri sau chai voi deschide noi articole, puteti posta si intrebari unde noi vom incerca sa raspundem

Turbina cu abur

Clasificarea turbinelor cu abur

Turbinele se clasifică în funcţie de diferite criterii.

După principiul termodinamic de funcţionare

• Turbine cu acţiune, la care toată căderea de entalpie a aburului, disponibilă pe turbină este transformată în energie cinetică numai în paletele statorului, paletele rotorului având doar rolul de a transforma energia cinetică a aburului în energie mecanică. Turbina cu abur cu acţiune se caracterizează prin existenţa diafragmelor.

• Turbine cu reacţiune, la care căderea de entalpie este transformată în energie cinetică parţial în paletele statorului, numite şi palete directoare, iar restul în paletele rotorului. Deoarece aburul se destinde şi în paletele rotorului, forţa tangenţială ce acţionează asupra acestora provine atât din devierea jetului de abur, cât şi din forţa reactivă datorită accelerării jetului.

• Turbine combinate, care au atât trepte cu acţiune (de obicei în partea de înaltă presiune - IP), cât şi trepte cu reacţiune (în partea de joasă presiune - JP).

Faptul că aburul se destinde complet sau nu în ajutaje, adică o treaptă este cu acţiune sau cu reacţiune depinde strict de forma profilelor ajutajelor şi paletelor, cum este ilustrat în figura alăturată.

După numărul de trepte

• Turbine monoetajate, care sunt turbine cu acţiune la care căderea de entalpie este transformată într-o singură treaptă. Un exemplu este turbina de Laval. Aceste turbine sunt simple şi ieftine, însă pot prelucra doar căderi de entalpie relativ mici şi pot livra puteri mici, la turaţii mari, uneori peste 300 rot/s. Necesitatea existenţei unui reductor limitează aplicaţiile practice.

• Turbine cvasietajate, numite şi turbine cu trepte de viteză, sau turbine Curtis (in dreapta 1-ajutaj ; 2-coroana de palete rotorice; 3-palete redresoare) , care sunt turbine cu acţiune la care căderea de entalpie a aburului este transformată în energie cinetică într-o singură coroană de ajutaje (ca la turbina monoetajată), dar energia cinetică este transformată în energie mecanică în două sau trei coroane de palete fixate pe rotor. Între coroanele rotorului sunt plasate coroane de palete redresoare fixe, care reorienteză convenabil jetul de abur care iese din coroana (treapta) precedentă. Turbinele Curtis pot prelucra căderi de entalpie mai mari decât turbinele monoetajate, însă au un randament intern mai mic.

• Turbine multietajate, numite şi turbine cu trepte de presiune, la care entalpia aburului este transformată în mai multe trepte dispuse în serie. Ele pot fi atât cu acţiune, cât şi cu reacţiune. Căderea de entalpie pe treaptă este mai mică, ceea ce duce la turaţii mai mici, preferate la acţionarea generatoarelor electrice, care lucrează la 50 rot/s sau 25 rot/s în Europa, respectiv la 60 rot/s sau 30 rot/s în SUA. Aceste turbine pot prelucra căderi de entalpie mari, pot fi construite pentru puteri foarte mari şi au cele mai mari randamente efective. Au însă construcţii complicate, mase mari, sunt scumpe şi sunt pretenţioase la exploatare şi întreţinere.

După direcţia de curgere a aburului

• Turbine axiale, la care curgerea generală a aburului se face paralel cu axa de rotaţie a rotorului. Ele pot fi de orice tip descris mai sus. Turbinele axiale cu acţiune se mai numesc turbine Rateau, iar cele cu reacţiune turbine Parsons. Aceste turbine au numeroase avantaje: au o distribuţie a eforturilor mai favorabilă, construcţie, montaj şi reglare mai simple şi pot fi construite pentru puteri foarte mari, avantaje care le asigură cea mai mare răspândire.

• Turbine radiale, la care curgerea generală a aburului se face într-un plan perpendicular pe axa turbinei. Curgerea poate fi centripetă sau centrifugă. Ele pot fi cu acţiune sau cu reacţiune, monoetajate sau multietajate. Cea mai cunoscută este turbina Ljungström, care este o turbină cu reacţiune, multietajată, cu curgere centrifugă, cu paletele plasate alternativ pe două rotoare care se rotesc în sensuri contrare. Turbinele radiale au o construcţie foarte compactă, însă, datorită schemei defavorabile de solicitări, nu pot fi construite pentru puteri foarte mari.

După presiunea finală

• Turbine cu condensaţie, la care destinderea aburului se face până la o presiune inferioară presiunii atmosferice, presiune realizată de un condensator în care este evacuat aburul ieşit din turbină.

• Turbină cu emisiune în atmosferă la care aburul este evacuat direct în atmosferă, la o presiune cu foarte puţin mai mică decât presiunea atmosferică. Aceste turbine au randament termic redus şi se utilizează doar ca turbine auxiliare pentru puteri foarte mici.

• Turbină cu contrapresiune, la care aburul este evacuat din turbină la o presiune mai mare decât presiunea atmosferică, în vederea utilizării lui în scopuri tehnologice sau de încălzire (termoficare industrială).

După prizele de prelevare a aburului

• Turbine fără prelevare, la care întreaga cantitate de abur ce intră în turbină străbate toate treptele.

• Turbine cu prize nereglate, la care o parte din abur este preluată dintre trepte şi folosită pentru preîncălzirea regenerativă a apei de alimentare a cazanelor. Presiunea la aceste prize nu este necesar să aibă valori fixe (să fie reglată), de unde denumirea lor.

• Turbine cu prize reglate, la care o parte din abur este preluată dintre trepte şi folosită în scopuri tehnologice sau de termoficare. Presiunea la aceste prize este necesar să aibă valori fixe.

Parti componente ale turbinelor cu gaze

-CONTINUARE-

Turbina

Trbinei este de a realiza destinderea agentului termic (de obicei gaze de ardere), realizând transformarea 3 – 4 din ciclul Joule. Turbina transformă entalpia a gazelor întâi în energie cinetică, prin accelerarea prin destindere a agentului termic şi transformarea de către palete a acestei energii în lucru mecanic, transmis discurilor turbinei şi apoi arborelui.

Piesele esenţiale sunt ajutajele turbinei (a nu se confunda cu ajutajul unui turboreactor) şi paletele, piese supuse unor solicitări termice şi mecanice extreme. De aceea ele trebuie construite din materiale speciale, rezistente la temperaturi cât mai mari şi se prevăd cu sisteme de răcire. Actual, temperaturile la intrarea în turbină au depăşit în unele cazuri (turbine pentru avioane militare) temperatura de 1800 °C, paletele fiind făcute în acest caz din materiale ceramice poroase, prin porii lor circulând aer provenit de la compresor, relativ rece.

Arborele

Arborele turbinei asigură transmiterea puterii între turbină, compresor, cuplă, demaror, pompe etc. Un singur arbore nu asigură turaţiile optime pentru toate componentele, aşa că există construcţii pe unul sau pe mai mulţi arbori coaxiali.

• Schemele cu un arbore sunt specifice primelor turbine cu gaze. Aceste scheme permit antrenarea compresorului la turaţia turbinei şi, printr-un reductor a elicelor, pompelor sau generatoarelor electrice.
• Schemele cu doi arbori au pe arborele exterior turbina de înaltă presiune şi compresorul de înaltă presiune, iar pe arborele interior turbina de joasă presiune, compresorul de joasă presiune şi eventual acţionarea reductorului. Aceste scheme sunt obişnuite la turbinele de aviaţia actuale.
• Schemele cu trei arbori au pe arborele exterior turbina de înaltă presiune şi compresorul de înaltă presiune, pe arborele intermediar turbina de medie presiune şi compresorul de joasă presiune, iar pe arborele interior turbina de joasă presiune şi acţionarea reductorului. La schemele cu trei arbori este foarte dificilă coordonarea lor şi foarte puţini producători din lume dispun de tehnologia necesară în aceste caz.

Parti componente ale turbinelor cu gaze

-CONTINUARE-

Camera de ardere

Rolul camerei de ardere este de a realiza introducerea căldurii în ciclu prin arderea unui combustibil, realizând transformarea 2 – 3 din ciclul Joule. Camerele de ardere au în interior o cămaşă răcită cu aerul de diluţie, cămaşă care ecranează flacăra şi protejează astfel corpul exterior al camerei. Aprinderea iniţială se face cu o bujie.

Camerele de ardere pot fi:

• individuale;
• inelare.

Camerele de ardere individuale sunt de formă tubulară şi se montează mai multe în jurul axului agregatului. În camerele de ardere individuale este mai uşor de asigurat stabilitatea arderii, adică se evită ruperea flăcării, iar în caz de rupere, ruperea nu se propagă în celelalte camere, ba din contră, acestea, prin canalizaţii prevăzute special în acest scop ajută la reaprindere. Nu întotdeauna fiecare cameră de ardere are bujie proprie, deoarece, cum s-a spus, camerele comunică între ele şi flacăra se transmite.

Camerele de ardere inelare au un spaţiu de ardere unic, inelar. În aceste camere este mai greu de stabilizat flacăra, dozajul aer-combustibil, vitezele de introducere a aerului prin diversele secţiuni şi geometria camerei fiind critice. Camerele inelare însă au mai puţine repere şi sunt mai uşoare, fiind din punct de vedere tehnologic mai evoluate.

Combustibilii folosiţi la turbinele cu gaze sunt:

• combustibili lichizi - nu sunt necesari combustibili cu fracţiuni uşoare, cum ar fi benzina, se pot folosi combustibili mai grei, ca petrol, kerosen (petrol de aviaţie), gazolină, combustibil lichid folosit la încălziri şi, la instalaţiile staţionare, chiar păcură.
• combustibili gazoşi - gaz natural, biogaz, gaz de aer, gaz de apă, gaz de gazogen, gaz de sinteză, gaz de furnal, gaz de cocserie şi chiar hidrogen (experimental).

Deşi camerele de ardere pot arde şi combustibili solizi (cărbune sub formă de praf), cenuşa conţinută de acest tip de combustibili este abrazivă, astfel că ei nu sunt folosiţi. Dacă totuşi se doreşte folosirea lor drept combustibili pentru turbine cu gaze, cea mai bună soluţie este gazeificarea lor prealabilă. De asemenea, gazele care conţin praf trebuie în prealabil desprăfuite.

Parti componente ale turbinelor cu gaze

Partile principale ce intra in componenta unei instalatii de turbina cu gaze sunt:

• compresorul,
• turbina cu gaze,
  
• camera de ardere,
  
• recuperatoarele de caldura

Compresorul
Este prima componentă a dispozitivului, fiind format din multe discuri cu pale ataşate pe acelaşi arbore. Compresorul absoarbe şi comprimă aerul împingându-l treptat în spaţii tot mai mici şi în final forţându-l să intre în camera de ardere.
Rolul compresorului este de a realiza comprimarea agentului termic (de obicei aerul), realizând transformarea 1 - 2 din ciclul Joule. Se folosesc exclusiv compresoare cu palete.
Compresoarele pot fi:

1. centrifugale;
2. axiale.

1. Compresoarele centrifugale au un raport de compresie pe treaptă mai mare, deci pentru un raport de compresie total dat trebuie mai puţine trepte, deci agregatul rezultă mai uşor. Randamentul acestor compresoare este însă mai mic. Compresorul centrifugal s-a folosit la primele motoare cu reacţie ale lui Frank Whittle, inclusiv la motorul Rolls-Royce Nene. Actual este folosit pe scară largă la turbinele cu gaze pentru elicoptere mici, agregate care trebuie să fie cât mai uşoare.
2. Compresoarele axiale au un raport de compresie pe treaptă mai mic, deci pentru un raport de compresie total dat trebuie multe trepte, deci agregatul rezultă mai lung, însă de diametru mai mic. Randamentul acestor compresoare este mai bun. Compresorul axial este folosit pe scară largă la turbinele cu gaze pentru toate turbinele pentru propulsia avioanelor, unde contează diametrul mic şi randamentul bun, şi toate turbinele energetice, unde contează randamentul bun.

Navigaţia în zone cu gheţuri

Navigaţia prin gheaţă

-- este permisă navelor specializate;
-- se închid porţile etanşe;
-- se ridică lochul;
-- se întăreşte veghea;
-- se intră cu viteză mică şi se măreşte treptat;
-- nu se stopează nava;
-- când se pune maşina înapoi, carma să fie la zero pentru protejarea elicei;
-- controlul cât mai des al poziţiei navei;
-- se merge în urma spărgătorului ;
-- se impune cunoaşterea caracteristicilor navei (viteză, tonaj, putere) şi cunoaşterea caracteristicilor spărgătorului de gheaţă;
-- se reglează viteza;
-- se evită oprirea şi distanţa mare între nave.
Zonele libere de gheţuri au ca indiciu petele întunecate.