Πηγή: Βασικές αρχές πρόωσης πλοίων, ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΝΑΥΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ

Επιμέλεια: Ν.Π. Κυρτάτος ( Καθηγητής ΕΜΠ) 

“Πρόωση και σημεία λειτουργίας της μηχανής”

Ρυπασμένη γάστρα

Όταν το πλοίο έχει ταξιδεύσει για αρκετό καιρό, η γάστρα και η έλικα ρυπαίνονται, προκαλώντας αλλαγή στο πεδίο του όμορου της έλικας και αύξηση της αντίστασης της γάστρας. Εάν ταυτόχρονα ο καιρός δεν είναι καλός µε ανέμους αντίθετους από την κατεύθυνση του πλοίου, η αντίσταση του πλοίου αυξάνεται περαιτέρω. Συνεπώς, η ταχύτητα του πλοίου θα μειωθεί, εκτός εάν η μηχανή μπορεί να δώσει και άλλη ισχύ, δηλαδή, το φορτίο της έλικας θα αυξηθεί και άλλο και θα λειτουργεί, µε αυξημένη φόρτιση (heavy running, HR). Επίσης, τα καινούργια πλοία υψηλών ταχυτήτων έχουν πάρα πολύ λεία επιφάνεια γάστρας και έλικας κατά την διάρκεια δοκιμών όταν παραδίδονται από το ναυπηγείο. Αυτό σημαίνει ότι η αναπόφευκτη αύξηση της τραχύτητας της επιφάνειας της γάστρας και της έλικας λόγω ρύπανσης κατά την διάρκεια της ζωής του πλοίου, θα οδηγήσει σε µια πολύ αυξημένη φόρτιση έλικας, σε σύγκριση µε παλαιότερα πλοία που φτιάχτηκαν µε πιο τραχιά επιφάνεια.

Σχήμα 17: Σημεία λειτουργίας προώσεως και πεδίο λειτουργίας μηχανής

Περιθώριο θάλασσας του διαγράμματος φόρτισης της μηχανής

Εάν, την ίδια στιγμή, ο καιρός είναι κακός, µε μετωπικούς ανέμους, η αντίσταση του πλοίου θα αυξηθεί πολύ περισσότερο, και η έλικα θα λειτουργεί µε πιο αυξημένη φόρτιση. Όταν καθορίζεται η απαιτούμενη ισχύς του κινητήρα πρόωσης, είναι κοινή τακτική να προστίθεται ένα επιπλέον περιθώριο ισχύος, το αποκαλούμενο «περιθώριο θάλασσας», το οποίο είναι παραδοσιακά περίπου 15 % της ισχύος σχεδιάσεως έλικας (PD). Όμως σε μεγάλα πλοία εμπορευματοκιβωτίων το περιθώριο θάλασσας μπορεί να είναι και 20 – 30%. Όταν καθορίζεται η απαιτούμενη ταχύτητα του κινητήρα, για το πεδίο λειτουργίας του, προτείνεται – σε σύγκριση µε την καμπύλη έλικας καθαρής γάστρας και ήρεμου νερού (6) – να επιλέξουμε την πιο φορτισμένη καμπύλη (2), σχήμα 17, που έχει χαμηλότερη ταχύτητα 3-7% σε σχέση µε την καμπύλη (6).

 

Σημείο συνεχούς λειτουργίας (Service Point, SP)

Ο συνδυασμός ταχύτητας και ισχύος που προκύπτει – όταν συμπεριλαμβάνεται η βαριά λειτουργία έλικας (heavy running) και το περιθώριο θάλασσας (sea margin)- ονομάζεται ισχύς πρόωσης συνεχούς λειτουργίας (Service Point, SP) µε ρυπασμένη γάστρα και άσχημο καιρό. Η ισχυρώς φορτισμένη καμπύλη έλικας (καμπύλη 2) για ρυπασμένη γάστρα και άσχημο καιρό θα χρησιμοποιείται κανονικά ως η βάση για την καμπύλη λειτουργίας της μηχανής σε κατάσταση υπηρεσίας, και η καμπύλη έλικας για καθαρή γάστρα και ήρεμο νερό (καμπύλη 6) θα αντιπροσωπεύει την “λειτουργία της έλικας µε μειωμένη φόρτιση” (light running, LR).

 

Βιβλιογραφία / Πηγές

[1] Resistance and Propulsion of Ships, Sv..Aa. Harvald, 1983

[2] Ship Resistance, H.E. Guldhammer and Sv..Aa. Harvald,, 1974

[3] Gartygspropellrar och Fartygs Framdrift, Jan Tronblad, KaMc Wa Publication, 1985

[4] Technical Discussion with Keld Kofoed Nielsen, Burmeister & Wain Shipyard,

Copenhagen

[7] Ρ254-04-04 “Basic Principles of Ship Propulsion” της MAN B&W Diesel A/S, Copenhagen (http://www.manbw.com/files/news/filesof3859/P254-04-04.pdf).

__________________________________________________________

“Η συνεισφορά του γυαλίσματος της έλικας στην καθυστέρηση και την αντιμετώπιση της σπηλαίωσης”

ΑΚΑΔΗΜΙΑ ΕΜΠΟΡΙΚΟΥ ΝΑΥΤΙΚΟΥ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ – ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Σπουδαστής : Δημητρίου Παναγιώτης

Καθηγητής : Γκοτζαμάνης Γεώργιος

Θέμα : «Σπηλαίωση στις έλικες πλοίου . Εμφάνιση του φαινομένου και αντιμετώπισή του.»

Η εμφάνιση του φαινομένου της σπηλαίωσης, εκτός της διάβρωσης της επιφάνειας των πτερυγίων, προκαλεί θορύβους, κραδασμούς καθώς και σπάσιμο πτερυγίων. Εμφάνιση φυσαλίδων έχουμε επίσης και σε απότομη αναπόδιση ή αύξηση στροφών χωρίς όμως να εμφανίζονται φαινόμενα σπηλαίωσης στα πτερύγια. Έχουμε όμως μεγάλη πτώση του βαθμού απόδοσης. Η σπηλαίωση προκαλεί την αποτυχία –κατάπτωση -αστοχία των υλικών λόγω διάτρησης καθώς και μικρό ποσοστό απώλειας βάρους. Είναι δύσκολο να εντοπιστεί διότι έχει μικρό μέγεθος και επειδή συχνά καλύπτεται από διαβρωτικά παράγωγα. Επίσης είναι δύσκολο να μετρήσουμε ποσοτικά και να συγκρίνουμε το εύρος της σπηλαίωσης λόγω των διαφορετικών βαθών και τον αριθμό κοιλωμάτων. Είναι επίσης δύσκολο να προβλεφθεί από την πραγματοποίηση εργαστηριακών πειραμάτων. Μερικές φορές οι σπηλαιώδεις απαιτούν αρκετό χρονικό διάστημα ώστε να εμφανιστούν και να μπορούν να επισκευαστούν.

Η σπηλαίωση παρουσιάζεται κυρίως στα άκρα των πτερυγίων λόγω της περιφερειακής ταχύτητας εξαιτίας της μεγαλύτερης ακτίνας που απέχουν. Επίσης εμφάνιση του φαινομένου γίνεται και στην επιφάνεια ώσεως (πρυμναία) καθώς και στη πρωραία επιφάνεια.

Η παρουσίαση σπηλαίωσης στην επιφάνεια ώσεως δηλαδή προς το μέρος της ακμής εξόδου επιδρά αρνητικά μεν αλλά σε μικρό ποσοστό δε στο θέμα βαθμού αποδόσεως αλλά προκαλεί σημαντική μηχανική διάβρωση. Όσο αναφορά για την παρουσίαση σπηλαίωσης στην επιφάνεια αναρροφήσεως δηλαδή προς το μήκος της ακμής εισόδου η επίδραση στο βαθμό απόδοσης γίνεται αισθητή και παρατηρείται σοβαρή διάβρωση.

Η καταστροφή μιας προπέλας γίνεται με την κατ’ εξακολούθηση εμφάνιση της σπηλαίωσης και συνεχή απομάκρυνση μετάλλου από τα πτερύγια της προπέλας. Η λεία επιφάνεια της προπέλας είναι επιθυμητή γιατί καθυστερεί την εμφάνιση σπηλαίωσης αλλά δεν είναι εφικτή για μεγάλο χρονικό διάστημα.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΣΠΗΛΑΙΩΣΗΣ-ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΜΦΑΝΗΣΗΣ ΤΗΣ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΕΜΦΑΝΙΣΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ

• Ταχύτητα εμφάνισης και αποτέλεσμα της σπηλαίωσης

Η σπηλαίωση συνήθως απαιτεί μεγάλο χρονικό διάστημα για την δημιουργία της μέχρι να μπορούμε να την διακρίνουμε ορατά. Η περίοδος αυτή μπορεί να κυμαίνεται από μήνες μέχρι χρόνια ανάλογα από το είδος μετάλλου και το διαβρωτικό υλικό.

Από τη στιγμή όμως που θα αρχίσει η διάτρηση του μετάλλου (μέσω του φαινόμενου της σπηλαίωσης), αυτή γίνεται ολοένα και αυξανόμενη.

Η δημιουργία φυσαλίδων υπό την σπηλαίωση δημιουργούν υψηλές τοπικές πιέσεις έως και 1000 bar. Αυτές οι πιέσεις με την σειρά τους αυξάνουν τα κύματα πίεσης που προσκρούουν το σκάφος, τα οποία προκαλούν συνήθως δυνατούς θορύβους και δονήσεις. Ο ήχος που δημιουργείται είναι τόσο δυνατός και μεταλλικός όπου μπορεί να ξεγελάσει με την εντύπωση ότι παρασύρεται κάποιο μεταλλικό αντικείμενο κάτω από την προπέλα και χτυπά την επένδυση του πλοίου.

Σε περίπτωση όπου οι φυσαλίδες ενεργούν κοντά ή επάνω στην επιφάνεια του πτερυγίου, το υλικό της επιφάνειας υπόκειται σε τοπική κόπωση. Πρώτα αλλάζει το χρώμα της επιφάνειας, μετά δημιουργούνται βούλες και στην συνέχεια δημιουργείται πορώδης υφή. Η διάβρωση αυτή συνοδεύεται και από χημική διάβρωση η οποία αν συνεχιστεί και προχωρήσει σε βάθος θα δημιουργηθεί σπογγώδη υφή.

Αν προσβληθούν μεγάλες περιοχές πτερυγίων από το φαινόμενο υπάρχει μεγάλη πιθανότητα στην πτώση της απόδοσης της προπέλας.