Универзитет у Београду  Машински факултет        Александар П. Симић      Енергетска ефикасност   речних самоходних теретних бродова    докторска дисертација                      Београд, 2012. University of Belgrade  Faculty of Mechanical Engineering        Aleksandar P. Simić      Energy Efficiency of Inland Waterway           Self‐Propelled Cargo Vessels    Doctoral Dissertation                      Belgrade, 2012. Комисија за преглед и одбрану: Ментор: Проф. др Милан Хофман, редовни професор Машински факултет у Београду Чланови Комисије: Проф. др Дејан Радојчић, редовни професор Машински факултет у Београду Проф. др Владета Чолић, редовни професор у пензији Саобраћајни факултет у Београду Датум одбране: i Предговор За одређивање снаге потребне за погон различитих типова морских бродова данас постоји више поузданих метода које су развијене на основу резултата моделских испитивања или испитивања бродова у природној величини. Значај поменутих испитивања се огледа не само у формулисању метода (инжењерских алата) којима се рачунским путем може одредити потребна снага него и у томе што је кроз експерименте систематски спровођена и оптимизација форми бродова. Ово је имало за последицу да су данашњи морски бродови, у односу на бродове који су грађени у прошлости, далеко ефикаснији и то како у погледу нижих трошкова транспорта тако и у погледу очувања животне средине. Међутим, упркос чињеници да данас унутрашњим пловним путевима Европе плови више од 8000 самоходних теретних бродова, укупне носивости од скоро 10 милиона тона, не само да не постоји довољно поуздана емпиријска метода за одређивање потребне снаге, него је и расположив број експерименталних испитивања релативно скроман. Одавде је проистекла идеја о истраживању хидродинамичких појава које се односе на погон самохотки и развоју методе за процену енергетске ефикасности ових бродова. Иако докторска дисертација представља резултат дуготрајног и посвећеног рада појединца, овога рада сигурно не би било без несебичне подршке мог дугогодишњег професора Дејана Радојчића од кога сам, у почетку кроз наставу, а касније и кроз заједнички рад на великом броју пројеката, научио такорећи све што о погону бродова знам, на чему сам му немерљиво захвалан. Искрену захвалност осећам и према мојим професорима Милану Хофману који је увек био ту када је то било потребно и Милораду Мотоку који ме је, нарочито у време израде дисертације, подстицао и бодрио у тренуцима када бих посустао. Велику захвалност дугујем и млађим колегама Игору Бачкалову, Милану Калајџићу и Николи Момчиловићу, али и Јасни Јововић који су ме подржавали и ii који су на себе преузели велики део мојих свакодневних обавеза како бих могао да се посветим истраживању. Без велике подршке на првом месту родитеља и сестре, али и пријатеља, који су имали пуно разумевања за мој рад и честа одсуства, привести дисертацију крају би било далеко теже, на чему сам им свима дубоко захвалан. И на крају, најдубљу захвалност дугујем мојој Јелени која се упоредо самном носила са многим обавезама у мом „одсуству“ и нарочито у последњих годину дана, стрпљиво слушајући сваку моју дилему и трудећи се да ме охрабри, и сама научила пуно о пропулзији брода. Београд, септембар 2012. Александар Симић iii Енергетска ефикасност речних самоходних теретних бродова Апстракт Дисертација је проистекла из вишегодишњег истраживања проблема погона речних самоходних теретних бродова. Хидродинамичке појаве које су последица сложених услова у којима плове речни самоходни теретни бродови чине избор адекватног пропулзивног комплекса при пројектовању веома сложеним, али и изазовним задатком. Посебан проблем представља недостатак метода за одређивање утицаја ограничења пловног пута на хидродинамичку ефикасност. Одатле проистичу и потешкоће при одређивању укупне енергетске ефикасности бродова овог типа. На основу свих података прикупљених из литературе до којих је било могуће доћи, али и доступних извештаја, оформљена је база са основним димензијама и резултатима мерења апсорпције снаге великог броја различитих типова речних самохотки. Формирана база је послужила као основа за истраживања хидродинамичких појава до којих долази при пловидби. У оквиру истраживања је спроведен низ непосредних мерења апсорпције снаге на бродовима у реалним условима. Ово је омогућило проширење формиране базе, али и указало на комплексност поступка мерења из чега проистичу некада и велике разлике између расположивих резултата мерења апсорпције снаге на истом броду, али и између моделских испитивања и испитивања бродова у природној величини. На основу резултата моделских испитивања развијен је математички модел помоћу кога се за познате димензије и носивост брода, као и ограничења пловног iv пута може проценити снага коју је неопходно ангажовати у циљу постизања жељене брзине. Анализом резултата испитивања бродова у природној величини, и поређењима са резултатима моделских испитивања, уз примену постојећих метода за одређивање ефеката спољашњих утицаја, изведене су препоруке за процену додатка за службу. Указано је на пут којим се на основу испитивања бродова у природној величини могу одредити коефицијенти пропулзије у зависности од ограничења пловног пута. Резултати до којих се дошло никако нису коначни. Будућа истраживања ће потврдити и/или унапредити неке од закључака и поставки овог рада. На основу изведених закључака је наговештен пут којим се може одредити индекс енергетске ефикасности и успоставити референтне криве за речне самоходне теретне бродове. Кључне речи: отпор самохотки, ограничења пловног пута, мерење момента на пропелерском вратилу, математички модел, вештачке неуронске мреже, апсорпција снаге, коефицијенти пропулзије, спољашњи утицаји, додатак за службу, индекс енергетске ефикасности Научна област: Машинство Ужа научна област: Бродоградња UDK 629.122:532.543(043.3) v Energy efficiency of inland waterway self-propelled cargo vessels Abstract This dissertation has originated from many years of research on the issue of propulsion of inland-waterway self-propelled cargo vessels (IWV). Hydrodynamic effects stemming from complex conditions related to IWV navigation make selecting the appropriate propulsion system during the project phase a very complex and challenging task. A particularly important issue is the scarcity of methods for determining the influence of waterway restrictions on hydrodynamic efficiency. This produces difficulties when determining the overall energy efficiency of these ship types. Based on all the data collected from the available references and reports, a database was created containing basic dimensions and results of power absorption measurements of many different types of IWV. The data served as a basis for research devoted to navigation-related hydrodynamic effects. During the course of the research, numerous direct measurements of ship power absorption in realistic conditions were performed. This enabled the expansion of the aforementioned base, but also indicated the complexity of measurement methods, which occasionally produce considerable differences between the available results of power absorption measurements of the same ship, but also between examinations of models and corresponding full-scale IWV. Based on the available results of model-scale examinations, a mathematical model was developed that can determine the power required for achieving the desired speed, on the basis of the known ship dimensions and displacement, as well as waterway restrictions. The analysis of full-scale ships examinations and comparisons of model and full-scale measurements, along with the application of existing methods of determining the effects of external influences, led to the formulation of recommendations for estimating power vi power margin. A method was indicated, based on the examination of full-scale ships, whereby the propulsion coefficients depending on waterway restrictions can be determined. Resulting from the derived conclusions, a method was suggested that can determine the energy efficiency index and establish the reference curve/curves for inland waterway self-propelled cargo vessels. Key words: ship resistance, waterway restrictions, propeller-shaft torque measurements, mathematical model, artificial neural network, power absorption, propulsion coefficients, external influences, power margine, energy efficiency design index Scientific discipline: Mechanical engineering Scientific subdiscipline: Naval Architecture UDK 629.122:532.543(043.3) vii Садржај   1 Уводна разматрања ................................................................................................................. 1  2 Улога самохотки у савременом транспорту ......................................................................... 5  2.1  Транспорт робе унутрашњим пловним путевима Европе ............................................ 5  2.2   Специфичности пловних путева Европе ....................................................................... 10  2.3   Типови речних самохотки .............................................................................................. 15  3 Уопштено о погону и енергетској ефикасности самохотки .............................................. 27  3.1  Класичан поступак за одређивање потребне снаге мотора ...................................... 27  3.1.1   Отпор брода ........................................................................................................ 28  3.1.2   Пропулзија брода ............................................................................................... 34  3.2   Значај разматрања енергетске ефикасности бродова ................................................ 40  3.2.1  Еколошки аспект енергетске ефикасности транспорта робе пловним  путевима.............................................................................................................. 41  3.2.2   Индекс енергетске ефикасности при пројектовању – EEDI ............................. 43  3.2.3   Индикатор енергетске ефикасности у експлоатацији – EЕОI .......................... 48  4 База резултата мерења апсорпције снаге речних самоходних теретних бродова ....... 49  4.1   Анализа главних димензија самохотки ........................................................................ 49  4.1.1   Дужина брода на водној линији ........................................................................ 52  4.1.2   Положај тежишта истиснућа .............................................................................. 52  4.1.3   Оквашена површина брода ............................................................................... 53  4.1.4   Област која је покривена прикупљеним подацима ........................................ 54  4.2  Прва група испитивања – Резултати прикупљени из доступних извештаја .............. 58  4.2.1   Прелиминарна анализа поузданости резултата прве групе испитивања ..... 59  4.3  Друга група испитивања – Резултати моделских испитивања ................................... 63  4.3.1   Прелиминарна анализа поузданости резултата друге групе испитивања .... 63  4.4  Трећа група испитивања – Допуна базе директним мерењима на постојећим  бродовима у реалним околностима ............................................................................ 68  4.3.1   Прелиминарна анализа поузданости резултата треће групе испитивања .... 70  viii 5 Експериментално одређивање апсорпције снаге на бродовима у реалним        условима ................................................................................................................................. 74  5.1   Мерења апсорпције снаге ............................................................................................. 75  5.1.1   Мерење броја обртаја пропелерског вратила ................................................. 76  5.1.2   Мерење обртног момента на пропелерском вратилу .................................... 77  5.1.3   Опрема која је коришћена при мерењима ...................................................... 80  5.1.4   Калибрација мерне опреме ............................................................................... 82  5.1.5   Припрема за мерења на броду ‐ тестирање опреме ...................................... 84  5.3   Мерење брзине брода ................................................................................................... 91  5.4   Остали утицаји ................................................................................................................ 93  6 Математички модел .............................................................................................................. 95  6.1   Вештачке неуронске мреже – ANN метода .................................................................. 95  6.2   Разматране концепције математичких модела .......................................................... 96  6.3  Математички модел базиран на моделским испитивањима .................................... 98  6.3.1   Разматрања независних променљивих ............................................................ 98  6.3.2   Разматрања конфигурације вештачке неуронске мреже ............................. 102  6.3.3   Изведени математички модел ........................................................................ 103  6.3.4   Анализа стабилности модела и границе за примену .................................... 108  7 Анализа резултата испитивања бродова у природној величини .................................. 133  7.1  Поређење резултата испитивања бродова у природној величини са        резултатима који се добијају применом усвојеног математичког модела ............ 133  7.2  Анализа тока снаге од мотора до пропелера код морских бродова ...................... 137  7.3  Отпор речних самоходних теретних бродова ........................................................... 140  7.4  Повећање ефективне снаге услед деловања спољашњих утицаја .......................... 147  7.4.1   Утицај ограничења пловног пута ..................................................................... 148  7.4.2   Утицај кормиларења ........................................................................................ 153  7.4.3   Угао курса и позиција брода у односу на ток реке ........................................ 157  7.4.4   Повећање храпавости оплате и пропелера услед обраштања .................... 158  7.4.5   Утицај ветра на отпор брода ............................................................................ 165  7.4.6   Повећање отпора услед утицаја таласа .......................................................... 169  7.4.7   Остали утицаји .................................................................................................. 172  ix 7.5   Додатак за службу ........................................................................................................ 177  7.6  Хидродинамичка ефикасност пропулзивног комплекса .......................................... 178  7.7  Процена вредности квази‐пропулзивног коефицијента за одабране  бродове .... 181  7.8   Предлог поступка за одређивање коефицијената пропулзије на основу    испитивања бродова у природној величини ............................................................. 184  8 Енергетска ефикасност речних самоходних теретних бродова ..................................... 186  8.1   Предлог препорука за утврђивање критеријума неопходних за                  одређивање EEDI .......................................................................................................... 186  8.2   Израчунавање индекса енергетске ефикасности – нумерички пример ................. 187  8.2.1  Процена вредности снаге применом развијеног математичког модела .... 188  8.2.2   Процена вредности снаге на основу прорачуна отпора брода .................... 190  8.2.3   Поређење резултата ......................................................................................... 192  8.2.4   Процена вредности индекса енергетске ефикасности речних          самоходних теретних бродова ........................................................................ 193  9 Закључне напомене и смернице за будућа истраживања ............................................. 197  9.1   Закључне напомене ..................................................................................................... 197  9.2   Смернице за будућа истраживања ............................................................................. 200  Литература ............................................................................................................................... 202    ПРИЛОГ  1 – Основне димензије речних самоходних теретних бродова који су   коришћени при анализи .................................................................................... 211  ПРИЛОГ  2 – База резултата испитивања хидродинамичких карактеристика речних  самоходних теретних бродова.......................................................................... 216  ПРИЛОГ  3 – Принцип рада мерне траке ............................................................................... 232  ПРИЛОГ  4 – Уопштено о ANN методи ................................................................................... 240  ПРИЛОГ  5 – Поређење резултата добијених развијеним математичким моделом са  резултатима моделских испитивања ............................................................... 248  ПРИЛОГ  6 – Поређења резултата добијених модификованим математичким          моделом са резултатима моделских испитивања .......................................... 254  ПРИЛОГ  7 – Повећање отпора брода услед деловања спољашњих утицаја .................... 260    x Номенклатура Ае раширена површина пропелера [m2] AM површина главног ребра [m2] АО површина диска пропелера [m2] АR површина листа кормила [m2] AXV површина попречног пресека надводног дела брода [m2] B ширина брода [m] b ширина пловног пута [m] bR висина листа кормила [m] Cа корелациони додатак [-] CАА коефицијент отпора ветра [-] CB коефицијент пуноће истиснућа [-] CD коефицијент предате снаге [-] CF специфични коефицијент емисије CO2 [t CO2/t] CF коефицијент отпора трења [-] CR коефицијент преосталог отпора [-] CT коефицијент укупног отпора [-] CTh коефицијент потиска пропелера [-] D печник пропелера [m] Dv пречник вратила [m] DWT носивост брода (дедвејт) [t] Е модул еластичности [GPa] FC маса потрошеног горива [t] Fn Фрудов број [-] Fnh Фрудов број на бази дубине [-] G модул клизања [GPa] g гравитационо убрзање [m/s2] h дубина воде [m] i преносни однос редуктора [-] IP поларни момент инерције [m4] xi Ј коефицијент напредовања пропелера [-] k фактор мерне траке [-] KT коефицијент потиска пропелера [-] KQ коефицијент обртног момента пропелера [-] L дужина брода [m] Lvl дужина брода на водној линији [m] Loa максимална дужина брода [m] LCB положај тежишта истиснућа брода по дужини [m] М момент [kNm] n број обртаја пропелера у јединици времена [o/s] nM број обртаја мотора у јединици времена [o/s] P корак пропелера [m] PB снага на спојници мотора [kW] PD предата снага [kW] PЕ ефективна снага [kW] PI индукована снага [kW] PS снага на вратилу [kW] PT снага потиска пропелера [kW] Q обртни момент на вратилу [kNm] QO обртни момент пропелера у слободној вожњи [kNm] R електрични отпор [Ω] RAA отпор ветра [kN] RC електрични отпор калибрационог отпорника [Ω] RF отпор трења [kN] Rh хидраулички радијус [m] Rn Рејнолдсов број [-] RR преостали отпор [kN] RT укупни отпор брода [kN] RV вискозни отпор [kN] RW отпор таласа [kN] Rββ отпор услед заношења [kN] Rδδ отпор услед октлона кормила [kN] xii S оквашена површина брода [m2] SFC специфична потрошња горива [g/kWh] SR реални склиз [-] t коефицијент смањеног потиска [-] T газ брода [m] UE напон напајања мерног моста [V] UМ излазни напон мерног моста [V] V брзина брода [m/s] VA брзина дострујавања воде пропелеру [m/s] Vref референтна брзина брода [m/s] VWR релативна брзина ветра [m/s] z број крила пропелера [-] w коефицијент суструјања [-] α релативни угао таласа [rad] β угао заношења брода [rad] Δ депласман брода [t] δR угао отклона кормила [rad] ε јединична деформација [-] ηB ефикасност пропелера иза брода [-] ηD коефицијент пропулзије [-] ηН коефицијент ефикасности трупа брода [-] ηМ губици у мотору [-] ηО ефикасност пропелера у слободној вожњи [-] ηR коефицијент прелаза [-] ηRED ефикасност редуктора [-] ηS ефикасност вратила [-] ηТ укупна ефикасност пропулзије [-] λR коефицијент виткости кормила [-] μ Поасонов коефицијент [-] ν кинематска вискозност воде [m2/s] ξW висина таласа [m] ρ густина воде [t/m3] xiii ρА густина ваздуха [t/m3] ΨWR релативни угао ветра [rad] ׏ истиснуће брода [m3] Скраћенице коришћене у раду ANN Artificial Neural Network CFD Computational Fluid Dynamics DGPS Differential Global Positioning System EEDI Energy Efficiency Design Index EEOI Energy Efficiency Operational Indicator EFD Experimental Fluid Dynamics EIAPP Engine International Air Pollution Prevention GPS Global Positioning System IMO International Maritime Organization ISO International Organization for Standardization ITTC International Towing Tank Conference MCR Maximum Continuous Rating MEPC Marine Environment Protection Committee У в о д 1 1 Уводна разматрања Добро пројектован брод представља компромисно решење између великог броја, некада и међусобно противречних захтева. Од брода се очекује да буде довољно чврст како би издржао сва оптерећења којима је изложен у експлоатацији, а да при томе буде што лакши. Требало би да има задовољавајући стабилитет, што боље маневарске карактеристикe, да троши што мање горива, итд. Уз то од брода се очекује да може да понесе што више терета како би одговорио потребама тржишта и своме власнику обезбедио што већи профит. Усклађивање споменутих захтева представља крупан инжењерски изазов. Међутим, изазов постаје још и већи уколико су околности под којима брод треба да плови неповољне, а још и променљиве, као што је то случај код речних самоходних теретних бродова. Пловни путеви којима плове речне самохотке су ограничени кривинама, мостовима, плићацима, а некада и сужењима. Уколико се овоме додају и честе осцилације водостаја које утичу и на брзину тока реке, али и на конфигурацију У в о д 2 половног пута, тада изазови при пројектовању ових бродова постају још израженији. Упркос свему, годишње се у западној Европи изгради преко 180 нових самохотки, што је условљено бројим предностима транспорта робе унутрашњим пловним путевима. Међу најзначајнијим предностима издвајају се: велика носивост, нижи трошкови транспорта, безбедност робе и људи и мање загађење животне средине у односу на остале видове транспорта. Значај речних самоходних теретних бродова и њихова улога у савременом транспорту, специфичности пловних путева и најчешћи типовима ових бродова који данас плове европским пловним путевима описани су у Поглављу 2. Један од кључних задатака при пројектовању ових бродова је решавање питања погона. Када је о морским бродовима реч данас постоји велики број метода за решавање различитих проблема бродске хидродинамике везаних за погон брода. Иако су поједини проблеми у погону речних самохотки по много чему другачији у односу на морске бродове, овоме се данас недовољно посвећује пажња и ретки су стручни радови који их обрађују. При истраживању које је спроведено за потребе израде ове дисертације није пронађена одговарајућа метода за одређивање отпора/снаге речних самохотки. Осим тога, није пронађен довољно поуздан поступак за процену вредности коефицијената пропулзије при пловидби ограниченом пловним путем. Ефикасност теретног брода, у енергетском смислу, пре свега зависи од количине терета који је могуће транспортовати, али и од снаге мотора коју је при томе потребно ангажовати. Према томе, анализа енергетске ефикасности речних самохотки, а што је и основна тема овог рада, не може се спровести без проналажења правих одговора на низ питања која се тичу пропулзије ове групе бродова. У Поглављу 3 су рашчлањени основни проблеми које је у том смислу потребно решити. Осим тога описани су и уобичајени поступци који се примењују када је реч о морским бродовима. У в о д 3 У циљу покушаја да се набројани проблеми превазиђу и да се дође до конкретних закључака који би требало да помогну у бољем разумевању погона речних самохотки, у оквиру Поглавља 4 је оформљена база са резултатима великог броја испитивања апсорпције снаге и то како на моделима, тако и на бродовима у природној величини у реалним околностима. Овде је спроведена и прелиминарна анализа расположивих резултата. Том приликом су констатована извесна одступања у резултатима и то: 1) између појединих моделских испитивања и испитивања одговарајућих бродова у пуној величини, 2) између моделских испитивања истог брода при различитим размерама модела и 3) између испитивања истог брода у природној величини која су спроведена са извесном временском дистанцом. Ове нелогичности су отвориле простор за истраживања која су спроведена у наредним поглављима. Важан део овог истраживања представљају експерименти у оквиру којих је на више бродова, при експлоатацији у реалним околностима, измерена апсорпција снаге. Ово је обрађено у Поглављу 5. Спроведени експерименти су били изузетно важни за боље разумевање могућих разлога за поменута одступања у резултатима мерења. У овом поглављу је детаљно описана опрема која је при мерењима коришћена. Указано је на кључна места којима је приликом мерења важно посветити посебну пажњу. Показало се да су коректна мерења апсорпције снаге изузетно захтеван подухват који подразумева истовремено праћење великог броја утицајних фактора, без којих каснију анализу резултата мерења није могуће до краја спровести. На основу прикупљених резултата испитивања апсорпције снаге већег броја речних самохотки (директним мерењима, као и из расположивих извештаја) развијен је применом методе вештачких неуронских мрежа (ANN) математички модел за процену потребне снаге у зависности од основних димензија брода и ограничења пловног пута. При развоју модела су истовремено испитане и У в о д 4 могућности ове, релативно нове математичке методе за развој одговарајућих инжењерских алата у области бродоградње. Овај део истраживања је представљен у Поглављу 6. Можда најзначајнији део истраживања у оквиру кога је, на бази свега што је у претходним поглављима изнето, али и шире, разматран ефекат спољашњих утицаја на пропулзију речних самохотки, обрађен је у Поглављу 7. Овде су наговештена објашњења, некада и великих разлика у мерењима апсорпције снаге на истом броду. Осим тога, разматране су и могућности за одређивање коефицијената пропулзије, односно утицаја трупа брода на рад пропелера и у том смислу дате су извесне препоруке. У претпоследњем, не мање значајном Поглављу 8, применом препорука за процену индекса енергетске ефикасности (EEDI), који је развијен за морске бродове, одређени су показатељи енергетске ефикасности за неколико речних самохотки. Овде је наговештен пут којим би се могло доћи до референтних кривих, које ће највероватније, у блиској будућности, бити веома значајне како при пројектовању нових самохотки, тако и при поређењу постојећих, када је о енергетској ефикасности бродова овог типа реч. Закључци до којих се дошло при истраживању енергетске ефикасности речних самоходних теретних бродова, као и смернице за даљи рад на унапређењу развијене методе за одређивање потребне снаге и понуђених концепција за процену коефицијената пропулзије и одређивање индекса енергетске ефикасности, изнети су у последњем Поглављу 9 овог рада. У л о г а с а м о х о т к и у с а в р е м е н о м т р а н с п о р т у 5 2 Улога самохотки у савременом транспорту 2.1 Транспорт робе унутрашњим пловним путевима Европе Импресиван технолошки развој и незасита потрага за новим тржиштима обележили су протекле деценије. Произвести што већу количину робе, изборити се за тржиште и при томе смањити трошкове у највећој могућој мери, постали су апсолутни приоритети модерног света. Данас скоро да је могуће купити било шта, било где, и то у било којој количини без обзира на то где је произведено. Ово би било незамисливо без добро организованог транспорта робе. Улога транспорта робе између произвођача и крајњег потрошача, чији су трошкови некада и већи од трошкова производње, постала је посебно важна. Тим пре што је трошкове производње данас могуће значајно умањити пресељењем У л о г а с а м о х о т к и у с а в р е м е н о м т р а н с п о р т у 6 производних погона у регије у којима је радна снага јефтинија, ефикасност транспорта је постала веома важан фактор. Према доступним подацима [22] унутрашњу транспортну мрежу Европе чини више од 410 хиљада километара друмова националног и међународног значаја, 210 хиљада километара железничких пруга и свега нешто више од 36 хиљада километара пловних путева. У складу са оваквим стањем путне инфраструктуре, транспорт робе унутрашњим пловним путевима је (са неких 7% укупно превезених тона терета по километру) на трећем месту иза транспорта железницом и друмовима. Међутим, у периоду од 1970. године до данас, забележен је пораст транспорта унутрашњим пловним путевима за око 20%. Упркос далеко развијеније копнене инфраструктуре, бројни су разлози који транспорт робе пловним путевима из године у годину чине све интересантнијим. Неке од значајнијих предности транспорта терета унутрашњим пловним путевима, у односу на остале видове транспорта, су: Велика носивост – један брод носивости 2000 тона може да замени композицију од 50 вагона са по 40 тона терета у сваком, или 80 камиона са по 25 тона терета. Према томе, пребацивањем терета са друмова и пруга на реке и канале, у великој мери се може растеретити веома оптерећена копнена инфраструктура. Ово је изводљиво тим пре што су капацитети пловних путева недовољно искоришћени. Примера ради, свега око 15% пловног потенцијала Дунава је у овом тренутку искоришћено. Нижи трошкови транспорта – када је реч о потрошњи горива за транспорт тоне робе по превезеном километру, железницом је потребно потрошити негде око 50% горива више, а друмовима и читавих пет пута више горива у односу на транспорт бродом [25]. Одавде се јасно види колико је транспорт терета бодовима јефтинији. Уколико се при том има у виду да је количина фосилних горива ограничена и да се сваким даном све више смањује, ова предност постаје још израженија. Безбедност терета и људи – статистички посматрано инциденти на рекама су веома ретки, те се овај вид транспорта може сматрати изузетно сигурним. Овоме У л о г а с а м о х о т к и у с а в р е м е н о м т р а н с п о р т у 7 доприносе и веома строги захтеви, као и контроле по питању безбедности, што је утолико израженије уколико се превозе опасне материје. Мање загађење животне средине – Најзначајнији штетни гасови које погонски и помоћни мотори бродова емитују у атмосферу су:  угљен-диоксид (СО2) - емисија директно зависи од потрошње горива,  оксиди азота (NOx) - емисија зависи од конструкције мотора и од општег стања мотора,  оксиди сумпора (SOx) - емисија зависи од концентрације сумпора у гориву и  честице чађи (РМ) – емисија зависи од врсте горива и одржавања мотора. Како је потрошња горива мања по тона-километру, у односу на остале видове транспорта, бродови емитују знатно мању количину СО2 у атмосферу. Међутим, емисија NOx и честица чађи је већа услед чињенице да су мотори који данас покрећу бродове углавном старије генерације од савремених камионских мотора. Последњих година се овом проблему посвећује велика пажња, и како се показало, уградњом одговарајућих филтера и употребом квалитетнијег погонског горива (с мањим процентом сумпора) постигнути су изузетни резултати. За разлику од осталих видова (друмски и железнички) транспорт бродовима омогућава и превоз неуобичајено великих и тешких терета – специјалних терета који се на други начин не могу транспортовати. Велики потенцијал унутрашњих пловних путева лежи и у доброј повезаности са осталим видовима транспорта услед чега се уз добру логистику може организовати тзв. интермодални транспорт (од врата фабрике до врата потрошача), уз минималне трошкове. На тај начин се комбинују добре стране свих видова транспорта, изузев ваздушног, и на најрационалнији начин користи постојећа инфраструктура. Прем флот терет танк Сл У пе чега брод Слика 2.1 а подацим а западне а укупне ера носиво ика 2.2 – риоду од 2 су 81% с ова, Белги У л о г а – Интермо а који су д Европе је носивости сти око 3.2 Број новои 000-2010. амохотке. ја за 285, с а м о х дални тра оступни н располаг од скоро милиона зграђених године фл Од тога, а Немачка о т к и у нспорт роб а интернет ала са 655 7.5 милио тона. бродова у ота западн Холандиј за 160 бро с а в р е м е од произ страници 2 самохот на тона, к периоду о е Европе је а је своју дова. У и е н о м т вођача до IVR-а [24] ки за пре ао и са 19 д 2000-201 увећана з флоту ув стом перио р а н с п о потрошача у 2011. го воз генера 66 самохо 0 године [2 а 1851 бро ећала за ду Франц р т у 8 дини лног дних 4] д, од 1288 уска, Швај може се у тран И до је си пре с поти У та број, флот Из д само објас прот стагн и доб царска и Л се закључ извесној спорт робе к на запад туација не вега због р скивани са бели 2.1 и али се у п а се још ув оступних хотки на Д нити тим иче кроз з ацији. Ип ра пракса У л о г а уксембур ити да се мери пове унутрашњ но-европск што другач елативно стави. Табела зостављен оследње в ек користи података, унаву у пе е да најве емље које ак, може с из развије с а м о х г повећали западно-ев ћава, што им пловни им пловни ија. Услед мале дубин 2.1 – Пос и су тегљ реме, како , али угла датих у т риоду изм ћи део пл су у екон е очекиват них подруч о т к и у су флоте ропска фл указује н м путевим м путевим специфич е и велик тојећа фло ачи и шле се чини, о вном при н абели 2.1 еђу 2008 и овног пут омском см и да ће да ја Европе с а в р е м за укупно ота у вели а то да ћ а у Европи а доминир них карак е ширине, та на Дуна пови којих д овог кон иском вод , може се 2009. год а Дунава ислу у по љи економ , значајно п е н о м т 118 бродов кој мери п е у време добијати ају самохо теристика овде још у ву [23] на Дунав цепта одус остају. уочити б ине. Ово с (средњи и следње вр ски развој роменити р а н с п о а. Према т одмлађује ну које до на значају тке, на Ду пловног пу век домин у има не таје. Пост лаги пад е донекле м доњи Ду еме у изв ове регије овакво ста р т у 9 оме, и да лази . наву та, а ирају мали ојећа броја оже нав) есној , као ње. У л о г а с а м о х о т к и у с а в р е м е н о м т р а н с п о р т у 10 2.2 Специфичности пловних путева Европе Потенцијал мреже унутрашњих пловних путева Европе је велики и још увек недовољно искоришћен. Читава Европа је покривена разгранатом мрежом река и канала од којих је већина пловна, али и многим мањим и недовољно уређеним токовима, који би се уз одређена улагања могли учинити проходним за бродове. Тренутно више од 36000 километара пловних путева у Европи повезује стотине градова и индустријски значајних области, обезбеђујући десетинама милиона људи квалитетнију егзистенцију. Више стотина лука и пристаништа омогућавају директну везу са осталим видовима транспорта, а пре свега са мрежом железница и друмском инфраструктуром, када је о копненом транспорту реч, односно са поморским линијама, којима је Европа повезана са осталим континентима. Економски значај транспорта робе пловним путевима Европе условио је да се већ деценијама многобројне институције, али и владе земаља широм Европе кроз доношење и спровођење неопходних политичких одлука, баве уређењем и анализама могућности унапређења овог вида транспорта. У том смислу, на нивоу Економске комисије Уједињених нација за Европу (UNECE), као и Европске конференције Министара транспорта (CEMT), кроз документа која су усвојена, успостављена је класификација пловних путева Европе (видети табелу 2.2). Основни критеријуми при овој класификацији су димензије и носивост бродова који безбедно могу да плове појединим пловним путевима. У приказаној табели посебна пажња је посвећена самоходним теретним бродовима, јер је ова категорија бродова од посебног значаја за истраживање у овој дисертацији. Сви пловни путеви у Европи разврстани су у две основне групе: 1. пловни путеви од локалног значаја – класе од 1 до 3 2. пловни путеви од међународног значаја – класе од 4 до 7 Даљ потк Проц след Таб ом класиф атегорија. ентуални ећој табели Табела 2 У л о г а ела 2.2 – К икацијом, удео појед . .3 – Укупн с а м о х ласификац сви плов иних класа е дужине п о т к и у ија европ ни путеви , у укупно ојединих к с а в р е м ских пловн Европе, м пловном ласа пловн е н о м т их путева разврстани путу зема их путева р а н с п о [13] су на с ља ЕУ, да у ЕУ [21] р т у 11 едам т је у У л о г а с а м о х о т к и у с а в р е м е н о м т р а н с п о р т у 12 Као што се из претходне табеле може уочити, у плану је проширење мреже пловних путева за око 1500 километара. Ово ће бити реализовано повећањем капацитета постојећих пловних путева локалног значаја (проширивањем и продубљивањем) или прокопавањем додатних канала, којима би се повезали постојећи капацитети. Нови пловни путеви, који би на овај начин били оспособљени, требало би да буду од међународног значаја. Осим споменуте класификације, у складу са проходношћу, пловни путеви Европе се према политичко-економским факторима који владају у земљама где се налазе могу поделити на четири коридора:  Рајнски коридор – обухвата слив Рајне као и пловне канале у западној Немачкој, Белгији, Холандији, Швајцарској, источном делу Француске и Луксембургу. У погледу водног транспорта ово је најразвијенија област Европе. Овде плови више од 5500 самохотки за транспорт генералног терета просечне носивости од око 1000 тона и нешто више од 1000 самоходних танкера носивости од око 1500 тона. Више од 80% свог терета који се транспортује пловним путевима Европе је концентрисано у овој области. Према томе ова регија има пресудан утицај на развој водног транспорта али и европске флоте бродова.  Дунавски коридор – обухвата слив Дунава са свим пловним каналима у регији, као и канал Дунав-Мајна-Рајна. За разлику од Рајне где су углавном заступљене самохотке, на Дунаву доминирају потискивани састави. Крајем осамдесетих година више од 90% терета на Дунаву је транспортовано потискивачима са баржама. У последње време се ова слика полако мења, међутим потискивани састави су и даље у значајној предности. Иначе, са приближно 4% транспортованог терета на Европском нивоу, овај коридор, упркос могућностима, у великој мери је неискоришћен.  Коридор Исток-Запад – чине га сливови река Елбе, Одре и Висле, заједно са каналима који их повезују са западном Европом. Мали газ је основна одлика ове групе пловних путева. Флота бродова, у овој регији, далеко је мања него н Дунаву.  Коридо Главним на Рајни 360 тона Слик С У л о г а р Север-Ј пловним . Осим то , плови гу а 2.3 – Мр лика 2.4 – с а м о х уг – обух путевима га, више о стом мреж ежа пловни Мрежа пл о т к и у вата пре с ове регије д 850 мал ом канала х путева с овних пут с а в р е м вега плов плове брод их самохот у овој обла еверо-запа ева – слив е н о м т не путеве ови који с ки, чије с сти. дне Европ Дунава [20 р а н с п о у Францу у уобичаје у носивост е [20] ] р т у 13 ској. ни и и до На п у скл Кљу мери 1. П    2. В   ретходним аду са спо чни ограни отежавају риродна о ширина ширину дубина директн кривине дужини ештачка о ширине преводн деценија времена заправо бродови висине може б уколико Слика 2.5 У л о г а сликама с менутом к чавајући пловидбу граничењ пловног брода, пловног п о и на њего на пловн бродова ил граничењ преводни ице, некад и када ј из ког п представ ма, а тиме мостова у езбедно п је мост ни – Брод у п с а м о х у приказан ласификац фактори за , су: а: пута се ди ута утиче ву корисн ом путу и састава а: ца дирек а и на глав е о прохо отичу; ме љају „уск и неомета спрези са роћи испо зак, а водо реводници о т к и у е мапе нај ијом. пловидбу ректно од на најве у носивост могу бити реч. тно огран ним пловн дности ре ђутим, да а грла“ н проток р водостаје д моста; стај висок (лево), бр с а в р е м значајнији рекама и ражава на ћи дозвољ , огранича ичавају ш им путеви ч сасвим нас, када и отежа обе; м значајно ово нароч . од пролази е н о м т х пловних каналима, максима ени газ вајући фа ирину б ма, правље су задовољ су потреб вају прол утичу на ито долаз испод мо р а н с п о путева Ев који у вел лну дозво брода, а ктор када рода – м не су пре авале пот е далеко аз данаш то да ли и до изра ста (десно) р т у 14 ропе, икој љену тиме је о ноге више ребе веће, њим брод жаја У л о г а с а м о х о т к и у с а в р е м е н о м т р а н с п о р т у 15 Природна ограничења пловних путева, осим на споменуте начине, значајно утичу и на хидродинамичке карактеристике бродова:  У хидродинамичком смислу, ширина пловног пута (близина обала) значајно утиче на отпор брода – уколико је пловни пут ужи, утолико је отпор брода већи. Осим тога, таласи који се јављају услед кретања брода могу оштетити обале. Да би се ова појава избегла неопходно је да се смањи брзина кретања брода, а што се значајно одражава на економску ефикасност транспорта.  Дубина пловног пута такође значајно утиче на отпор брода – уколико је дубина воде мања, утолико је отпор брода већи. Дубина воде утиче и на хидродинамички урон, што може довести до оштећења брода у случају контакта са дном. У плиткој води се значајно мења и слика таласа, а велики таласи могу довести до ерозије обале. Плитка вода се неповољно одражава и на ефикасност пропулзора услед комплексније интеракције између трупа брода и пропелера и чињенице да је дострујавање воде, неопходне за рад пропелера, отежано.  Кривине на пловном путу изискују чешћу употребу контролних уређаја на броду (кормила и прамчани пропелери), што доводи и до појаве заношења брода, а што све заједно додатно повећава отпор брода. Према томе, проблеми који се јављају при пловидби ограниченим пловним путевима (по дубини и ширини), у великој мери могу утицати на ефикасност транспорта. За разлику од морских бродова, који углавном плове „неограниченим“ пловим путевима, код речних бродова су ова ограничења сасвим уобичајена. Према томе, и проблеми са којима се суочавају пројектанти ових бродова могу бити комплекснији. 2.3 Типови речних самохотки Речни самоходни теретни брод – самохотка – је речни депласмански брод са најчешће равним дном, који има сопствени погон. Покреће је најчешће 1 до 3 проп само проп Иза с нала танк се не Таб елера/мото хотки огра елере дово ваког про зи на крми ови) које с може крц ела 2.4 – Н У л о г а ра у зави ничен дуб љно велик пелера се н изнад ма е затвара т ати терет. ајзначајни с а м о х сности о ином плов ог пречни алази једн шинског п елескопски је класе са о т к и у д димензи ног пута и ка, често о до два к ростора, м поклоп мохотки к с а в р е м ја брода. што нере се уграђују ормила. Ко а испред ј цима (сем оје данас п е н о м т Услед то тко није м пропелер мандни мо е велико с у случају т лове рекам р а н с п о га што је огуће угра и у сапниц ст се угла кладиште анкера) на а Европе р т у 16 газ дити ама. вном (или које [14] У л о г а с а м о х о т к и у с а в р е м е н о м т р а н с п о р т у 17 Речне самохотке најчешће не поседују сопствене уређаје за прекрцај терета, мада има изузетака. Услед значајних разлика које карактеришу пловне путеве Европе, данас рекама Европе плови велики број различитих класа речних самоходних теретних бродова (табела 2.4). Основне разлике између класа се огледају у димензијама и корисној носивости, а одатле проистичу и разлике у снагама уграђених мотора. Осим тога, све самохотке се могу поделити и према врсти терета који носе на бродове за превоз :  генералног терета, расутог терета и контејнера,  танкере,  Ро-Ро бродове и  путничке бродове. Први и најстарији бродови су били и најмањи. Да би било могуће одговорити све већим захтевима индустрије и потребама тржишта, носивост самохотки се временом повећавала. Ово је за последицу имало и потребу за уградњом погонских мотора веће снаге. Упоредо са поменутим повећањима, расла је и брзина самохотки. Међутим, техничке могућности, ограничења пловних путева, као и цена горива, успоставили су извесну равнотежу и успорили су даљи пораст димензија и брзина ових бродова. Неки од бродова набројаних класа су показани на следећим сликама. Све слике бродова које су овде дате су преузете са [16], [17] и [18]. ● Бродови класе Peniche (Penische) намењени су за пловидбу малим пловним путевима класе 1. Иако су много чешће грађени у првој половини прошлог века, интересантно је да се бродови Peniche класе још увек граде. Према информацијама које су доступне на http://www.naiades.info 2005. године поринута су три брода намењена за транспорт шљунка на кратким дистанцама на каналима у Француској. Ови бродови се донекле разликују од осталих у класи. Сл Корм бала особ изно пого зона ● Бр Camp југоз ика 2.6 – иларница ста, поседу у. Носивос си око 135 дни за тра ма. одови кла ine региј ападне Хо С У л о г а Брод класе година је помере ју прамча т ових бр kW. Знач нспорт тер са Kempen и која се ландије. Н лика 2.7 с а м о х Peniche; д градње: 1 на на пра ни пропел одова је 2 ајна одлик ета у урб aar и Kemp простир амењени с – Бродови о т к и у имензије: 961; уграђе мац, уграђ ер и број 80 тона на а ових бр аним, као enaar II с е на севе у за плови класе Kemp с а в р е м 39х5.05х2 на снага: 2 ен је ауто чланова п газу од 2 одова је д и за веће у развијен роистоку дбу пловни enaar и K е н о м т .40; носиво 42 kW матски си осаде је см метра, а обра покре бродове н и за плови Белгије м путевим empenaar I р а н с п о ст: 354 тон стем конт ањен на ј уграђена с тљивост, еприступа дбу канали и захвата а класе 2. I р т у 18 e; роле едну нага те су чним ма у део ● К који, нала Кана плов брод клас Носи Брод мета ● Бр који пут с ласа бродо делимичн зи дубоко л је дугач них путев овима клас а бродова G вост ових Сли ови ове к ра са једни одови Joh повезује л пада у кла У л о г а ва Gustav о уз помо у територи ак 269 кил а, спада у е Gustav K ustav Koe бродова у Газ Gus Gus ка 2.8 – Бр ласе најче м до два к ann Welke уку на Рај су 4. с а м о х Koenigs ра ћ природн ји Немачк ометара, и класу 3. oenigs је п nigs II. зависности tav Koenigs tav Koenigs одови клас шће имају ормила у с r класе ра ни у Дуис о т к и у звијена је ог тока ре е, и помор у складу с Као одго овећана ду од газа је 1.5 m II 420 t 500 t е Gustav K један пр труји проп звијени су бургу са Д с а в р е м за пловидб ке Емс, по ску луку а раније о вор на по жина на 8 дата у сле 2.0 m 2 670 t 800 t 10 1 oenigs и G опелер пр елера. за пловид ортмунд-Е е н о м т у Дортмун везује Дор Емден на с писаном к већане за 0 метара и дећој табел .5 m 00 t 100 t ustav Koen ечника из бу Rhine-H мс канало р а н с п о д-Емс кан тмунд, ко еверном м ласификац хтеве трж тако је на и: igs II међу 1.2 и erne кана м. Овај пл р т у 19 алом ји се ору. ијом ишта стала 1.5 лом, овни Брод Разв ове к дана им с Најч мета проп Носи ● брод (Agg брод нема С ови ове к ијани су п ласе који с плове су е крећу и ешће имај ра, са по елере. вост брод Половином оградилиш stein, Dürn ови су се чке компа У л о г а лика 2.9 – ласе се м ре свега д носе конт изведени н до 105 м у 1 до 2 п једним д ова ове кла Газ Johann Ship Eu седамд ту у Лин stein, Gre показали није и 15 б с а м о х Бродови к огу срести а носе ген ејнере (60- а основу о етара. Та ропелера у о два кор се, у завис 1 Welker ropa 6 5 есетих г цу, напра ifenstein, J веома добр родова за У о т к и у ласе Johan широм ерални тер 90 TEU), ве класе – ко је наст сапници, мила по ности од г .5 m 2.0 m 00 t 70 t 940 930 одина д вљена је ochenstein о на Дун крајинце. с а в р е м n Welker и западне Ев ет, међути као и танк имају шир ала и кла чији су п пропелеру аза је дата 2.5 m t t 1280 t 1350 t вадесетог серија од , Kreuzen аву и напр е н о м т Ship Europ ропе, али м данас п ери. Мног ину 9.5 ме са бродова речници и . Често и у следећој 2.7 m - 1500 t века, у 6 бродо stein и Pa ављено је р а н с п о a и на Ду остоје бро и бродови тара, а ду Ship Eu змеђу 1.3 мају прем табели: аустриј ва класе rtenstein). 10 објека р т у 20 наву. дови који жине ropa. и 1.6 чане ском Stein Ови та за Прој брод мета Укуп испо Врло ● Бр Имај једни ● М појав брод конт клас ектовани с ови су ши ра им је ом на висина д мостова. често бро одови кла у један до м или два Га Ste GM асовнија п е JOWI ова је пове ејнера по ш е. У л о г а Слика у да тран роки 11 м огућила д брода из На максим дови ове к се GMS с два проп кормила п з 1 inklasse S римена IS класе – в ћана на 17 ирини. И с а м о х 2.10 – Брод спортују ге етара, док а у склади носи 6.5 м алном газ ласе плове у развијен елера, чији о пропелер .5 m 2.0 - 600 t - 120 O контејне еликих ре метара, та дужина и о т к и у ови класе нерални т су немачк шту носе етара. Ов у од 2.7 ме у саставу и за плов су пречн у. Најчеш m 2.5 m 0 t - 1800 t ра и пове чних конт ко да у ск м је 25 ме с а в р е м Steinklasse ерет, али и шири за четири ред о је нароч тара могу са једном и идбу плов ици измеђ ће имају п 2.7 m 2 1960 t - 2 ћани захте ејнерских ладиште м тара већа у е н о м т и GMS и контејне 40 cm. Ш а контејне ито важно да носе 20 ли више б ним путев у 1.6 и 1.8 рамчани пр .8 m 3.5 - 100 t - 300 ви тржишт бродова. оже да ста односу н р а н с п о ре. Украји ирина од ра по шир због прол 00 тона те аржи. има класе метара, с опелер. m 0 t а довели с Ширина не шест ре а бродове р т у 21 нски 11.40 ини. аска рета. Vа. а по у до ових дова GMS Могу се кр дубљ преч проп ових ● У конт дана да понесу еће измеђ а од Дун ници крећ елеру. Рад бродова, н исто вр ејнера, раз шње време У л о г а 392 TEU у 2.8 и 4 м ава. Најче у између и бољих м ајчешће и еме са ре вијали су с , најзначај Слика 2 с а м о х Слика 2. контејнер етра, угла шће имају 1.6 и 1.8 аневарски мају по два чним сам е и речни није класе .12 – Танк о т к и у 11 – Брод к а сложених вном плов два до тр метара, са х каракте прамчана охоткама самоходни танкера чи ери – GMS с а в р е м ласе Jowi у 4 реда е Рајном к и пропеле једним д ристика, и пропелера за трансп танкери. је су дужи и продуже е н о м т по висини. оја је знат ра у сапн о два лис мајући у в . орт генера Овде су по не веће од ни GMS р а н с п о Због газа, но уређен ицама, чиј та кормил иду диме лног тере казане сам 100 метар р т у 22 који ија и и се а по нзије та и о, за а. Осим брод диме проје Око тзв. метр наведени ова који нзије су п ктовани, а 4300 кило регионалн а. Сли У л о г а Сл х класа бр се свoјим ре свега ли и специ метара евр их пловни ка 2.14 – М с а м о х ика 2.13 – одова, рек димензија одређене фичним за опских пл х путева али конте о т к и у Велики р ама и кан ма не укл карактерис хтевима б овних пут и није при јнерски бр с а в р е м ечни танке алима Евр апају у с тикама пл родовласн ева (око 1 ступачно од и дунав е н о м т ри опе плови поменуте овних пут ика. 5.5%) спад за бродов ски Ro-Ro р а н с п о и велики класе. Њи ева за кој а у катего е шире од брод р т у 23 број хове е су рију 8.2 Прем мало скла мини клас тога, брод у скл Веом Већ Vidin Han за по С Прео Срби комп проје потр два м а томе, е г контејне диште мог мална ши е 4. Ови бр постоје п ове, који б адишту. О а интерес тридесет г (Бугарска Tervel), са требе буга лика 2.15 стала два ји, у бро анију. Ови ктних зах еби, ради р отора од п У л о г а кспанзија рског бро у да стану рина брода одови нај ланови за и били још ви бродов антни су и одина чети ), повезују формама рске комп – Генерал брода (Ha доградили бродови тева био емонта, од о 793 kW. с а м о х транспорт да класе N два реда требала д чешће пло развој тзв. ужи и ко и би могли Ro-Ro бро ри Ro-Ro западну семи-катам аније SOM ни план Ro n Krum и штима у имају фор да се обе чега се к о т к и у а терета у eo Kemp TEU конт а буде 9 м ве каналим Freycinet ји би могл да понесу дови који брода, пло и источну арана, су AT. -Ro семи-к Han Kard Апатину и му катамар збеди мог асније оду с а в р е м контејнер , чија је ш ејнера по етара, што а у Франц 2000 брод и да носе највише 1 су развије већи на ре Европу. Д изграђена атамарана am) су пр Мачванс ана. Инте ућност ра стало. У ов е н о м т има довел ирина при ширини. З би захтев уској и Хо ова, по угл само један 0 контејне ни за плов лацији Pas ва брода ( у Дегендо за пловид ојектовани кој Митро ресантно ј стављања е бродове р а н с п о а је до п лагођена а трећи ре ало пловни ландији. О еду на Pe ред контеј ра. идбу Дуна au (Немач Han Aspar рфу (Нем бу Дунаво и изграђе вици, за е да је једа трупова п су уграђен р т у 24 ојаве да у д би пут сим niche нера вом. ка) – uh и ачка) м ни у исту н од рема а по И на NEW Carr брод обла техн спом два п талас брод С крају сва -LOGISTIC ier, Till De ова обухв сти Медит ичким реш енути. У п огонска п , знатно п ова, могу с лика 2.17 У л о г а Слика 2 како треб S GmbH. ymann, So ата Рајну, ерана, Сев ењима з рамац ови ропелера к оправљају е сматрати – Шематс с а м о х .16 – Futu а спомену До сада с phia Soray доњи ток ерног и Ба начајно ра х бродова, оји осим ш слику тал речно-мо ки приказ и о т к и у ra Carrier ти недавн у изграђе a и Kaja J Елбе (Br лтичког мо зликују о који има ф то допри аса. Имају рским бро принцип с а в р е м и Till Deym о изграђен на четири osephine). unsbüttel – ра. Ови бр д свих б орму сем носе потис ћи у виду довима. рада прам е н о м т ann [19] е бродове брода ово Подручје Hamburg одови се п родова кој и-катамара ку, редуку подручје чаних проп р а н с п о које је ра г типа (F пловидбе ) и приоб о примењ и су до на, уграђе јући прам пловидбе улзора [19 р т у 25 звио utura ових алне еним сада на су чани ових ] У л о г а с а м о х о т к и у с а в р е м е н о м т р а н с п о р т у 26 Прамчани пропулзори, код ових бродова, имају значајну улогу и у побољшању маневарских карактеристика, што се остварује прекретом пропелера са циљем обезбеђивања силе потиска у жељеном смеру. Први пут на европским речним бродовима примењен је систем за смањење отпора трења убризгавањем ваздуха у гранични слој између трупа брода и околне воде. Осим наведених, на овим бродовима је примењен и низ других иновативних техничких решења. У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 27 3 Уопштено о погону и енергетској ефикасности самохотки 3.1 Класичан поступак за одређивање потребне снаге мотора Изузетно важан задатак који се поставља пред пројектанта речне самохотке, када је о бродској хидродинамици реч, је одабир адекватног погонског система који ће броду омогућити захтеване перформансе, а имајући у виду и остале захтеве који се тичу носивости брода, чврстоће, стабилитета, итд. Чињеница да су унутрашњи пловни путеви често ограничени по дубини и/или по ширини значајно отежава овај задатак. Овде ће проблем одабира одговарајућег пропулзивног комплекса бити рашчлањен на низ инжењерских проблема које је неопходно решити, а у циљу добијања јасније слике о обиму задатка. У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 28 3.1.1 Отпор брода На брод који плута на мирној површини воде делује хидростатички притисак околне воде. Силе које делују на брод, а које су последица овог притиска су управне на оплату брода. Сума свих вертикалних компоненти ових сила (резултујућа сила узгона) једнака је тежини брода. Равнотежа ових сила, у складу са Архимедовим законом, обезбеђује плутање брода на површини воде. Међутим, када брод почне да се креће долази до значајног поремећаја у пољу притиска у околној води, што уз појаву трења доводи до нарушавања равнотеже између сила које су деловале на брод у мировању. Код депласманских бродова који се крећу на мирној води нема значајније промене вертикалних сила, услед чега се при кретању газ брода практично не мења. Најизраженије су промене на силама које делују у правцу кретања брода. Отпор брода (RT) је сила којом је потребно гурати (или вући) брод кроз воду да би се кретао жељеном брзином у односу на воду. Ова резултујућа сила је једнака суми свих спољашњих сила које делују на брод у правцу кретања брода, а које су последица и хидродинамичких и аеродинамичких ефеката који се јављају при његовом кретању. Додатну потешкоћу представља и изузетно компликована интеракција између појединих хидродинамичких ефеката. Постоји више начина како се сила отпора брода може рашчланити. Према једном, савременијем, најзначајније компоненте отпора брода су [26]:  отпор трења – јавља се услед тангенцијалних сила које делују на труп брода, што је последица чињенице да је вода по својој природи вискозан флуид;  отпор притиска – јавља се услед поремећаја поља притиска у води око брода, што доводи до низа ефеката који се значајно одражавају на интензитет силе отпора; неке од последица су: ‐ отпор таласа – појава система таласа на чије формирање и одржавање се троши значајна енергија; са повећањем брзине кретања брода ова Упро Поре пост од ф ‐ ком већи (дол али ‐ отпо посл силе изра прит шћена ше д наведен оји и низ д орме брода отпор в оплате површин енергија понента от м брзинам ази до лом односе изв р вискозн едица вис које делу жена у зон иска по тр ма са осно Слика 3.1 их компо ругих ефе и његове ртлога – и на изда е брода и ; У о пора раст а, неретко а) и неста есну енерг ог притиск козних пој ју на бро и крме гд упу брода вним комп – Основне ненти отп ката и спо брзине. Не при опст нцима дол одлазе н п ш т е н о е; осим т долази до ју, па прем ију; а – предст ава, на по д у правц е суструјн ; онентама о компонен ора које с љашњих у ки од ових рујавању ази до п ошени то о п о ога, при к појаве тал а томе не авља утиц ље притис у кретања о поље зна тпора је п те отпора у по инте тицаја на о утицаја су брода на ојаве вртл ком воде, г о н у с ретању бр аса који г опстају у ај гранично ка око бро ; ова поја чајно утич риказана н брода [26] нзитету и тпор брод : изражени ога који чиме се д а м о х о ода, наро убе стабил таласном т г слоја, ко да, а тиме ва је наро е на распо а слици 3. најутицај а, а који за јим прево се откидај одатно ра т к и 29 чито ност рагу ји је и на чито делу 1. није, висе јима у са сипа У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 30 ‐ отпор откидања – код бржих објеката код којих је крмењача уроњена, може доћи до „откидања“ струјница са крмењаче и појаве потпритиска у зони крме што додатно повећава отпор; ‐ отпор изданака – сваки изданак (кормило, скег, скрок, ногавица пропелерског вратила, љуљне кобилице итд.) додатно утиче на повећање отпора; са порастом брзине овај утицај постаје израженији; ‐ отпор храпавости – зависи од храпавости оплате брода и директно утиче на отпор трења; са порастом брзине овај утицај постаје израженији јер је повећање брзине брода праћено смањењем дебљине ламинарног подслоја у граничном слоју услед чега неравнине на оплати могу довести до интензивније турбуленције; ‐ отпор ваздуха – непосредно зависи од изложене површине надводног дела брода; уколико је површина већа, већи је и отпор ваздуха; Услови експлоатације брода, такође значајно могу утицати на отпор брода: ‐ обраштање – са временом оплата брода обраста живим организмима из воде што повећава храпавост оплате и пропелера; интензитет обраштања зависи од специфичности екосистема пловних путева којима се брод креће; повећање храпавости оплате брода има за последицу повећање отпора трења; ‐ утицај кормиларења – приликом сваког отклона кормила, осим жељене попречне силе јавља се и сила у правцу кретања брода која повећава отпор кретању; интензитет ове силе је међутим занемарљив у односу на пораст отпора до кога долази услед заношења брода које је последица скретања; ово је нарочито важно у условима пловидбе ограниченим пловним путевима, какви су унутрашњи пловни путеви – реке и канали, где је неопходно често маневрисање; ‐ ограничења пловног пута – плитка вода и/или узан пловни пут, који су на рекама и каналима уобичајена појава, могу значајно утицати на повећање отпора кретању брода, некада и по неколико пута; ‐ ‐ О в плов Већи мето брод слиц се да Све тачн  утицај део брод утицати интерак покретн пролази утицати ећини пом идбу рекам на наброј дама са д а које су и 3.2 су по нас корист методе по ошћу, се м Експери подразу ветра и та а, ветар је на пораст ција са и (остали довољно на отпор б енутих, а а, ће бити аних комп овољном данас уоб групама ш е за одређ Слика 3 моћу којих огу подели ментална мева моде У о ласа – ос увек праћ отпора бро објектима бродови) и близу рем рода; ли и дру више речи оненти от тачношћу. ичајене уг ематски п ивање отпо .2 – Метод је могуће ти у три о метода лска испит п ш т е н о им пораста ен таласим да; поред к ли непокр ети струј гим утица у поглављ пора дана Према то лавном су риказане ра брода. е за одређи одредити сновне гру (EFD – ивања отп о п о отпора у а; обе поја ојих брод етни сваки но поље јима који у седам. с се не мо ме, метод базиране уобичајене вање отпо отпор бр пе: Experime ора брода г о н у с след утица ве значајн пролази објекат п око брода су карак же решит е за одре на експе инжењер ра брода ода, са мањ ntal Fluid ; ово је н а м о х о ја на надв о могу знач – било д оред кога и тиме м теристичн и аналити ђивање от риментима ске методе ом или в Dynamic ајдиректни т к и 31 одни ајно а су брод оже и за чким пора . На које ећом s) – ји и  најтачни који дан колица динамом закона прерачу поступа паралел данас пр свету по баве ова С Прорач експери ‐ Дан неси разл резу испи прој ји поступ ас постоји дуж базен етром се м сличност навају – к који се но са теор едстављај стоји виш квим испи лика 3.3 – унске ме мената ас постоји стематски ичите типо лтата исп тивања, а екта новог У о ак за одре ; модел б а за мод ери сила и између екстрапол успешно ијским ра у основе о е десетина тивањима; Базен за м тоде (пол низ метод х испитив ве бродов итивања, са циљем брода. п ш т е н о ђивање от рода у одг елска испи којом коли модела ирају на користи зматрањим вог сегмен института оделска и у-емпириј а које су р ања завис а. Ове мет која су сп да се скра о п о пора брод оварајућој тивања о ца вуку м и брод брод реа већ деце а, су и ут та бродске за бродск спитивања ске) – д азвијене н ности отп оде су разв роведена ти време и г о н у с а у току и размери с дговарајућ одел; пото а, добије лних дим нијама и врђене за хидродин у хидроди у Дуизбур иректно а бази сис ора брода ијене угла у базеним смање тр а м о х о зраде про е вуче по ом брзин м се, на ос ни резул ензија; ов на тај н конитости амике; да намику ко гу (DST) проистичу тематских од брзин вном на ос а за моде ошкови из т к и 32 јекта моћу ом и нову тати о је ачин, које нас у ји се из или е за нову лска раде У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 33 ‐ Увођењем рачунара у процес пројектовања брода време потребно за многе рачунске операције је значајно смањено. Међутим, дијаграми на којима су дати резултати моделских испитивања серија бродова у таквој форми нису погодни за примену на рачунарима. Да би се овај проблем превазишао, применом погодног математичког алата – регресионе анализе развијени су математички модели многих серија испитивања отпора. Многи од овако добијених математичких модела су данас саставни део софтверских пакета који се баве проблемима бродске хидродинамике. На овај начин, не само да је значајно смањено време потребно за израчунавање отпора брода, него је и отворена могућност да се кроз оптимизацију лакше дође до најбољег решења. У последње време се за развој нових математичких модела заснованих на испитивањима савремених форми бродова уместо регресионе анализе све чешће користи новија метода базирана на вештачким неуронским мрежама (ANN – Artificial Neural Network).  Аналитичко-нумеричке методе – реч је о групи метода (CFD – Computational Fluid Dynamics) помоћу којих је нумеричким путем, уз извесна ограничења, могуће решити једначине струјања око брода. На тај начин, узимајући у обзир форму брода и физичке карактеристике воде и ваздуха, долази се до вредности појединих компоненти отпора брода. Велика предност овог приступа се огледа у томе што се на овако може анализирати утицај промена у форми брода на поједине компоненте отпора, а без великих материјалних улагања. Тако је могуће оптимизовати форму брода у циљу постизања већег степена енергетске ефикасности брода, а имајући у виду и остале пројектне захтеве. Међутим, велики недостатак овог приступа је недовољна тачност добијених резултата у квантитативном смислу, те се још увек не могу користити у свакодневној инжењерској пракси са довољном поузданошћу. Ипак, на даљем развоју ових метода се интензивно ради, уз сталну верификацију резултата кроз поређења са резултатима експеримената, те се према томе може очекивати да ће се и поузданост ових метода са временом побољшавати. У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 34 На основу свега изнетог може се закључити да је одређивање отпора кретању брода изузетно комплексан задатак. Треба напоменути да међу десетинама постојећих полуемпиријских метода које су доступне у разним програмским пакетима, који се баве проблемима погона бродова, као и у стручној литератури, у току овог истраживања није пронађена ни једна метода за одређивање отпора која је развијена на основу испитивања речних самохотки. Овај проблем се најчешће решава тако што се користе методе које су развијене за одређене типове морских бродова уз примену извесних корекција. Међутим, како су форме морских бродова значајно другачије, остаје питање поузданости оваквог приступа. Према томе, моделска испитивања су тренутно једини довољно поуздан начин да се одреди зависност отпора од брзине речног самоходног теретног брода. 3.1.2 Пропулзија брода Класичан пропулзивни комплекс речне самохотке, у зависности од величине и носивости, састоји се од једног или више погонских мотора, исто толико редуктора који смањују број обртаја на пропелерским вратилима и пропелера који обртни момент који долази од мотора преводе у силу потиска којом се савладава сила отпора кретању брода. Пренос снаге од мотора до пропелера и искоришћење расположиве снаге на пропелеру је процес који је праћен низом механичких и хидродинамичких губитака (видети слику 3.4). Сви ови губици се непосредно одражавају на енергетску ефикасност брода. Сагоревањем погонског горива у цилиндрима, у мотору се развија индукована снага (PI). Услед механичких губитака у самом мотору (ηМ) на спојници мотора је на располагању нешто мања снага – кочиона снага (PB). Ови губици су последица трења између елемената склопа мотора, али и услед тога што се одређени део развијене снаге користи за погон помоћних система мотора који су неопходни за његов рад (погон расхладне пумпе, погон пумпе уља за подмазивање, погон вентила, погон система за убризгавање горива, итд.). За по (400 на сп да у (ηRED врати лежа изме случ прен Степ проп кави обав дост   Ово утиц прек Слика гон речни -600 rpm) и ојници мо систему п ) се крећу ло – PS) н јевима кој ђу 2÷4%, ш ају погона осу снаге с ен корисн елера у тационом ља. Међут рујавање в турбуле доструја значајно у аја трупа б о тзв. коеф 3.4 – Шем х самохот ли брзохо тора прила реноса сн око 2-3%, ешто мањ и носе вра то додатн брода к у нешто в ог дејств слободној тунелу, шт им, прису оде пропел нција у зон вање воде тиче на у рода на х ицијента У о атски при ки најчешћ ди дизел м годио опт аге постој тако да је и а од кочи тило има з о умањује ормиларск ећи. а пропел вожњи у о зависи о ство трупа еру. Овај у и у којој п пропелеру купну ефи идродинам прелаза (ηR п ш т е н о каз тока сн е се корис отори (10 ималном б и редукто злазна сн оне снаге а последиц снагу која о-пропулзи ера (ηO) базену д кавитаци брода ис тицај се н ропелер ра није равн касност пр ичку ефик ), чија вре о п о аге од мот те четворо 00-1800 rp роју обртај р. Механи ага из реду на спојниц у додатне се може п вним уре се одређу за модел оног броја пред проп ајвише одр ди иза бро омерно. опелера, асност пр дност се о г о н у с ора до про тактни, ср m). Да би а пропелер чки губиц ктора (сна и мотора. губитке (η редати про ђајима (К је испити ска испит при коме елера зна ажава на с да је знатн који ради опелера уз дређује ек а м о х о пелера едње-брзо се број об а неопход и у редук га коју пре Даље, тре S) који се к пелеру (P ПУ) губи вањем мо ивања ил се испити чајно утич ледеће: о изражен иза брода има се у о сперимент т к и 35 ходи ртаја но је тору носи ње у рећу D). У ци у дела и у вање е на ија, . Део бзир ално У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 36 из теста аутопропулзије. Уобичајене вредности коефицијента прелаза се према [26] крећу између 0.95 и 1.05, у зависности од броја и карактеристика пропелера, као и форме брода. Према томе, ефикасност пропелера иза брода (ηB) може се одредити из израза: ߟ஻ ൌ ߟை ∙ ߟோ. Узимањем у обзир хидродинамичких губитака на пропелеру, од предате снаге (PD) се долази до снаге потиска (PT), коју пропелер заправо искористи. Снага којом је потребно вући брод да би се кретао жељеном брзином (ефективна снага – PE) се по интензитету разликује од снаге потиска пропелера. Ова разлика је последица интеракције између пропелера и трупа брода, чији део се узима у обзир преко коефицијента корисног утицаја трупа брода (ηН): ாܲ ൌ ்ܲ ∙ ߟு Коефицијент корисног утицаја трупа зависи од форме брода, карактеристика пропелера и брзине кретања, а може бити и мањи и већи од један. Вредност овог коефицијента може се одредити из следећег израза: ߟு ൌ 1 െ ݐ1 െ ݓ где су : w – коефицијент суструјања, t – коефицијент смањеног потиска. Поменуто је да присуство брода испред пропелера значајно ремети дострујавање воде пропелеру и тиме утиче на његову ефикасност. Ово је последица вискозности воде, односно присуства граничног слоја који се простире дуж брода и који је у зони крме најшири. Ово има за последицу да брод при кретању покреће велику количину воде, која се креће са бродом у правцу кретања брода. Отуда проистиче да брзина којом вода дострујава пропелеру (VA) није једнака брзини којом се брод креће (V). Разлика између ове две брзине је последица суструјног поља у зони крме и квантитативно се исказује преко коефицијента ефективног суструјања (w): У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 37 ݓ ൌ ܸ െ ஺ܸܸ Осим тога, пропелер својим радом убрзава воду у зони крме брода, што има за последицу:  повећање тангенцијалних сила које делују на оплату, односно повећање отпора трења и  смањење притиска (у складу са Бернулијевим принципом) испред пропелера што утиче на повећање отпора притиска. Према томе, да би се брод кретао жељеном брзином неопходно је да пропелер оствари нешто већу силу потиска него што се добија мерењем силе отпора при кретању истом брзином када пропелер не ради. Овај ефекат се квантитативно исказује преко коефицијента смањеног потиска (t): ݐ ൌ ܶ െ ்ܴܶ Вредности коефицијента суструјања и коефицијента смањеног потиска се одређују експериментално из резултата теста аутопропулзије. Коначно, укупни коефицијент пропулзије (ηT), који представља укупне губитке пропулзивног комплекса брода, добија се множењем свих набројаних коефицијената: ߟ் ൌ ߟோா஽ ∙ ߟௌ ∙ ߟை ∙ ߟோ ∙ ߟு Ефикаснији пропулзивни комплекс брода свакако доприноси бољој енергетској ефикасности брода. Да би ефикасност пропулзивног комплекса била максимална потребно је да свака од компоненти буде на оптималном нивоу. На смањење механичких губитака у редуктору и у лежајима пропелерског вратила, који су ионако мали, не може се значајније утицати. Међутим, хидродинамички губици, на које одлази некада и преко 50% енергије, могу се умањити: ‐ избором повољније форме брода, ‐ уградњом оптималног/оптималних пропелера, У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 38 ‐ применом разних решења којима се побољшава дострујавање воде пропелерима, ‐ применом решења којима се боље користи енергија одлазног вртлога иза пропелера. За разлику од морских бродова, који у уобичајеним околностима плове у води неограничене дубине, речне самохотке су подређене пловидби у плиткој води. Ово се, између осталога, одражава и на ефикасност пропулзивног комплекса брода. Услед ограничења газа брода, на речним самохоткама често није могуће уградити пропелер довољно великог пречника, који је потребан за остварење максималне ефикасности пропелера. Да би се ово донекле превазишло често се на самохоткама могу срести тзв. тунели на крми (скица дата на слици 3.4), где се крма изнад пропелера „укопава“ да би било могуће уградити пропелер већег пречника и тиме остварити већа ефикасност. Најчешће ни то није довољно, па се уместо класичних пропелера уграђују пропелери у сапницама. На ефикасност погона самохотки, осим примењених техничких решења, значајно утичу и спољашњи фактори. Ограничења пловног пута, брзина тока реке, храпавост оплате услед обраштања итд., осим на вредност отпора брода утичу и на дострујавање воде пропелеру, а тиме и на вредности коефицијената пропулзије. О овоме се данас недовољно зна. Не постоји ни једна метода, а ни препорука, за процену утицаја дубине воде на вредности коефицијената пропулзије. Нека истраживања су показала да укупни коефицијент пропулзије при пловидби у плиткој води може опасти и за више од 20% [29]. Ако се овоме дода пораст отпора до кога долази приликом пловидбе ограниченим пловним путем, може се наслутити са каквим се изазовима суочавају пројектанти речних самохотки. Овде треба имати у виду да су услови за пловидбу који важе на унутрашњим пловним путевима променљиви и да у великој мери зависе од водостаја, а што је последица, између осталог и климатских утицаја. Осим тога, да би се остварила већа економичност транспорта, данас самохотке врло често плове у саставу са једном или више баржи, с тим да им пропулзивни комп такве само појав Прем на м пост проп сист проп могу прил Због речн моде покр Сли На т да би и ин комп лекс, упрк околност хотку веза а је утоли а томе, пр орске брод оји ни је улзије ови ематских улзије так ће искори иком изра свега пом их теретн ла самохо ећу симул ка 3.5 – М у и ај начин м се брод к директно лекса. ос довољ и. Неретко на уз бок, ко изражен облем пог ове, те је дна инже х бродов испитивањ о мало зна стити пода де пројекта енутог, да их бродов тки у које ирајући ре оделско и нституту з ери се снаг ретао жељ њихов ути У о но снаге п су ти саст што додат ија уколик она речни ово веров њерска п а. У том а отпора . Без позна тке о зави пропулзи нас се мод а врло ре су уграђ алне околн спитивање а бродску а која је н еном брзин цај на инт п ш т е н о огонских ави асимет но отежав о је дубин х самохотк атно један рорачунск смислу, п самохот тих вредн сности от вног компл елска исп тко спров ени модел ости. пропулзив хидродина а одређено ом, узима еракцију и о п о мотора, че рични, одн а дострујав а воде мањ и је знатн од кључн а метода оставља ки, када ости коефи пора од бр екса само итивања о оде. Далек и пропеле них карак мику у Дуи м броју об јући у обзи змеђу тру г о н у с сто није о осно једна ање воде а. о комплек их разлог за решав се питање се о к цијената п зине на ад хотке. тпора фор о су чеш ра и који теристика збургу (D ртаја проп р спољаш па брода и а м о х о птимизов од баржи пропелеру снији у од а што дан ање проб оправдан оефицијен ропулзије екватан н ми самохо ћа испити се у базе у плиткој в ST) елера потр ња ограни пропулзи т к и 39 ан за је за . Ова носу ас не лема ости тима није ачин дних вања нима оди ебна чења вног У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 40 Да би брод у реалним околностима могао да одржи захтевану брзину, упркос разним спољашњим утицајима, неопходно је да уграђени мотор/мотори располажу са довољно резерве снаге. За морске бродове постоје препоруке које се односе на резерву снаге у зависности од временских околности које су типичне за подручје пловидбе брода [30]. У случају речних самохотки таквих препорука за сада нема. 3.2 Значај разматрања енергетске ефикасности бродова Проблем енергетске ефикасности бродова је нешто чему се већ доста дуго посвећује велика пажња, а са временом ово питање постаје све значајније. Резерве нафте, чији деривати данас покрећу бродове широм света и који су још увек без праве алтернативе, полако али сигурно се троше. Ово отвара низ питања у погледу одрживости, даљег развоја и унапређења ове значајне гране транспорта, без које је тешко замислити свет у будућности. Већ извесно време чине се велики напори у циљу проналажења алтернативног погонског горива, међутим сва досадашња решења или су недовољно истражена, или је развој пратеће инфрастуктуре скуп и још увек нерентабилан. Ипак, на овом пољу је до сада остварен значајан напредак. Паралелно са трагањем за алтернативним изворима енергије, интензивно се истражују могућности за смањење потрошње горива, не угрожавајући при томе програсиван економски развој. У том смислу, данас постоји низ техничких решења чија је основна сврха смањење губитака, односно редукција потрошње горива, а тиме и повећање ефикасности погона бродова. Нека од ових решења су захтевинија и подразумевају другачију концепцију пропулзивног комплекса уз примену савремених ситема (као на пример могућности које се отварају увођењем комбинованог дизел-електричног погона), те се могу применити искључиво на бродовима који се тек граде. Са друге стране, нека од техничких решења су далеко једноставнија и могу се применити и на већ постојећим бродовима. Овде се пре свега мисли на разне „додатке“ који служе да побољшају дострујавање У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 41 воде пропелеру, или имају за циљ додатно искоришћење енергија која се губи у одлазној струји воде иза пропелера. И истраживања али и досадашња пракса, када је о морским бродовма реч, показали су да би уз релативно ниске трошкове уградње, применом неких од постојећих решења, дугорочно гледано, било могуће постићи добре резултате. Извесно је да се нека од достигнућа могу успешно применити и на речним бродовима. Смањење потрошње горива се повољно одражава на више важних аспеката када је о транспорту робе бродовима реч, од којих су најважнији:  Цена горива је значајна ставка у цени транспорта. Код морских бродова, који и тако немају алтернативу јер ни један други вид транспорта не може да их замени, смањење потрошње горива је веома важно јер се непосредно одражава на смањење трошкова транспорта. Међутим, питање смањење потрошње горива је још значајније за бродове за пловидбу унутрашњим пловним путевима. Речни бродови у железничком и друмском транспорту имају јаку конкуренцију, па би већом ефикасношћу били конкурентнији и лакше долазили до клијената.  Количина штетних гасова, који се при сагоревању горива емитује у атмосферу, директно је пропорционална потрошњи горива. Према томе, у еколошком смислу, свакако да ће смањење потрошње горива повољно утицати на количину штетних гасова који се емитују у атмосферу. Ова тема је изузетно актуелна и из године у годину се утицају транспорта на екологију придаје све већа пажња. У том смислу, активно се ради на успостављању прописа који ограничавају прекомерно загађење, што би дугорочно гледано требало да има значајне резултате. 3.2.1 Еколошки аспект енергетске ефикасности транспорта робе пловним путевима Према подацима који су доступни, а које је објавио MEPC [32], у 2007. години у атмосферу је ослобођено укупно 32 милијарде тона угљен-диоксида. Од тога око 3.3% друм про Овде којих који клим се ос Укол пора коли пода Иако прив екос Имај атмо долази с ски трансп Слика 3 центуално се не жел су неки, су дати се атске пром лобађају с ико се ни ста колич чина СО2 тке из 2007 су бродо редним ак истема изд ући у вид сфере, већ а бродова орт је у ат .6 – Распо учешће п и умањит краткороч односе н ене изузет агоревање шта не би ине транс коју би ем . године [ ви у суш тивностим увним гасо у глобалн неко врем У о широм с мосферу е дела емиси ојединих в 200 и штетан но гледан а СО2 упра но битан. м горива, д предузело портоване итовали бр 32]. тини „мал а, у конт вима став е климат е се актив п ш т е н о вета. Пор митовао ок је СО2 по идова тран 7. године утицај ост о, знатно о во из разл Осим тога алеко је м и уколик робе, про одови у св и“ загађив ексту опш и под конт ске проме но ради на о п о еђења рад о 6.5 пута привредни спорта (де [32] алих гасов паснији п ога што ј , концентр ања. о би се на цењује се ету порас ачи у пор тих насто ролу, ни бр не, које с томе да с г о н у с и, према више СО2 м гранама сно) према а из издув о здравље е утицај С ација остал ставио до да би до ла и до 250 еђењу са јања да с одови нис у узроков е пораст за а м о х о истом из . (лево) и подацима не емисиј људи. По О2 на глоб их гасова, садашњи т 2050. го % у одно неким др е наруша у заобиђен ане загађ гађења уб т к и 42 вору, из е, од даци алне који ренд дине су на угим вање и. ењем лажи У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 43 и да се сагледају све последице климатских промена како би се боље припремили за време које долази. У том смислу, у оквиру активности поткомитета IMO-а који је задужен за заштиту животне средине (МЕРС), последњих година се ради на развоју тзв. индекса енергетске ефикасности, који би требало да омогуће квантитативно поређење енергетске ефикасности постојећих бродова и да успоставе смернице за пројектовање ефикаснијих бродова у енергетском смислу. 3.2.2 Индекс енергетске ефикасности при пројектовању – EEDI На првом састанку радне групе која је формирана у оквиру МЕРС-а са циљем успостављања критеријума који се односе на емисију гасова који утичу на климатске промене, а који је одржан 2008. године, предложено је увођење индекса енергетске ефикасности при пројектовању – ЕЕDI (Energy Efficiency Design Index). По својој суштини овај показатељ представља однос количине емитованог угљен-диоксида у атмосферу (цене која је плаћена у еколошком смислу) и количине терета која је при томе превезена, односно добити која је при томе остварена: ܧܧܦܫ ൌ ஻ܲ ∙ ܵܥܨ ∙ ܥܨܭ ∙ ௥ܸ௘௙ ൤ ݃ COଶ ݐ ∙ ݇݉൨ где су : PB – ангажована снага мотора, SFC – специфична потрошња горива, CF – специфични коефицијент емисије СО2, K – капацитет брода, Vref – референтна брзина брода. Предложени образац пре свега је осмишљен као показатељ енергетске ефикасности новог брода у току израде пројекта. У том случају вредности величина које су неопходне за израчунавање EEDI није могуће непосредно мерити, него се одређују на основу пројектне документације. При томе, подразумева се да брод плови у неограниченој води и без спољашњих утицаја, који би на било који начин могли реметити кретање брода. Ово свакако не значи У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 44 да се на пробним вожњама не може директним мерењима проверити израчуната вредност. Међутим, у случају провере треба водити рачуна да се из измерених резултата елиминишу сви спољашњи утицаји који су уочени приликом мерења. Према препоруци, ангажована снага која се користи за израчунавање индекса EEDI треба да износи 75% од номиналне снаге мотора на спојници која је умањена за снагу коју директно са мотора користе остали помоћни уређаји. Специфична потрошња горива, за главне погонске моторе, очитава се из EIAPP (Engine International Air Pollution Prevention) сертификата, при оптерећењу мотора које одговара ангажованој снази. Овај документ се издаје у складу са IMO прописима и представља сведочанство о емисији оксида азота при раду мотора. Количина ослобођених NOx, у складу са прописима, не би смела да пређе дозвољене границе. Специфични коефицијент емисије подразумева масу СО2 која се ослободи сагоревањем једне тоне горива. Према подацима који су дати у [33] вредност овог коефицијента се може усвојити, у зависности од горива које се користи за погон брода, из следеће табеле: Табела 3.1 – Специфични коефицијент емисије СО2 Врста горива CF [t CO2/t горива] Дизел гориво 3.206 Лако дизел гориво (LDF) 3.151 Тешко дизел гориво (HDF) 3.114 LPG 3.000 – пропан 3.030 – бутан LNG 2.750 Под капацитетом брода подразумева се оптерећење брода за које се прорачун спроводи. Према препорукама, за капацитет брода у зависности од типа брода, треба усвојити:  65% дедвејта уколико се ради о бродовима за превоз контејнера,  максималну дозвољену количину терета у тонама (остали теретни бродови), У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 45  код путничких бродова се користи GT у складу са међународном конвенцијом о тонажи из 1969. године. Референтна брзина је брзина коју брод може да развије при ангажованој снази мотора у пловидби без спољашњих утицаја (таласи, ветар, морске струје, плитка вода, итд.) и при захтеваном оптерећењу. На овај начин је дефинисан поступак за одређивање индекса енергетске ефикасности при пројектовању брода у својој најједноставнијој форми. Како би при одређивању индекса EEDI, у фази пројектовања брода, било могуће узети у обзир:  утицај помоћних мотора (генератора),  иновативна решења у систему погона, која су примењена у циљу повећања ефикасности,  поједине специфичности пројекта попут ојачања конструкције за пловидбу кроз лед итд.  разна техничка ограничења у погледу носивости брода кроз низ допуна дошло се до коначног обрасца за одређивање индекса EEDI, који има следећи облик [34]: ܧܧܦܫ ൌ ൫∏ ௝݂ ெ௝ୀଵ ൯ሺ∑ ெܲா௜ ∙ ܥி ொ௜ ∙ ܵܨܥொ௜௡ொ௜ୀଵ ሻ ൅ ሺ ஺ܲா ∙ ܥி ஺ா ∙ ܵܨܥ஺ாሻ ௜݂ ∙ ்݉ ∙ ௥ܸ௘௙ ∙ ௐ݂ ൅ ൅ ቀ൫ ∏ ௝݂ெ௝ୀଵ ∙ ∑ ܲܶܫ௜௡௉்ூ௜ୀଵ െ ∑ ௘݂௙௙ሺ௜ሻ ∙ ܲ஺ா௘௙௙ሺ௜ሻ௡௘௙௙௜ୀଵ ൯ ∙ ܥி ஺ா ∙ ܵܨܥ஺ாቁ ௜݂ ∙ ்݉ ∙ ௥ܸ௘௙ ∙ ௐ݂ െ െ ൫∑ ௘݂௙௙ሺ௜ሻ ∙ ௘ܲ௙௙ሺ௜ሻ ∙ ܥி ொ ∙ ܵܥܨொ ௡௘௙௙ ௜ୀଵ ൯ ௜݂ ∙ ்݉ ∙ ௥ܸ௘௙ ∙ ௐ݂ Више детаља о појединим члановима овог израза може се пронаћи у документу [33]. У овом раду неки чланови нису додатно објашњени из разлога што би за њихово узимање у обзир при израчунавању индекса EEDI требало располагати са много више информација о броду, а што је и иначе ретко доступно. Врло често, при вожњ До вред рефе ново Пред изра диме које разм енер На о енер или проје На с брод одређивањ и, из прак данас су ности инд рентне вр г брода. Сл ложена ре чунатих вр нзија. Сва су се знача атрање. К гетском см снову дат гетске ефи да је већ ктоване/о личан нач ове која је у вреднос тичних раз за поједи екса EEDI едности ко ика 3.7 – З и п ферентна едности и ка тачка у јније разл ао што с ислу утоли ог предлог касности б постојећи стварене ен ин успост приказана У о ти овог и лога кори не типове за велики је се могу ависност и редложен крива за т ндекса EED дијаграму иковале од е могло и ко ефикас а није теш ило ког бр брод) са р ергетске е ављена је на следеће п ш т е н о ндекса, ал сти се једн морских број бро користит ндекса EE а референт анкере је I за велик представљ осталих (п очекиват нији уколи ко упоред ода који ј еферентни фикасност референтн м дијаграм о п о и и при в оставнија бродова, дова истог и за оцену DI од вели на крива [ добијена к и број мор а један бро лаве тачке и, показа ко им је н ити вредн е танкер (б м вредно и. а крива и у. г о н у с ерификац форма. на основ типа, усп енергетск чине танк 34] ао средња ских танк д. При том ) одбачене ло се да осивост ве ост израч ило да је у стима, а у за морск а м о х о ији на про у израчун остављене е ефикасн ера вредност ера различ е су вредн и нису уз су бродо ћа. унатог инд фази про циљу про е контејне т к и 46 бној атих тзв. ости свих итих ости ете у ви у екса јекта вере рске Осим типо Из ефик оств 1 2 3 4 Слика 3.8 за танкер ве морских формулац асности ј арити на сл ) оптимиз против о ) оптимиз побољш пропулз ) примено енергије ) употреб – Зависно и п е и конте бродова. ије предл е сасвим едеће начи ацијом фо браштања ацијом пр ање достру ији, м техничк и ом горива У о ст индекса редложен јнерске бр оженог и јасно да не: рме брода – како би опулзивног јавања во их решењ са мањим п п ш т е н о EEDI од в а референт одове овак зраза за се већа е и приме се смањио комплекс де пропеле а која би роцентом о п о еличине ко на крива [ ве анализ одређива нергетска ном саврем отпор бро а и приме рима, чим имала за угљеника г о н у с нтејнерски 34] е постоје и ње индек ефикаснос ених пре да, ном технич е би се сма циљ бољ . а м о х о х бродова за неке д са енерг т брода м маза за оп ких решењ њили губи е искориш т к и 47 руге етске оже лату а за ци у ћене У о п ш т е н о о п о г о н у с а м о х о т к и 48 3.2.3 Индикатор енергетске ефикасности у експлоатацији – EЕОI Поткомитет IMO-a задужен за заштиту животне средине (МЕРС) је на свом 59. заседању 2009. године предложио увођење и индикатора енергетске ефикасности брода у експлоатацији. Сврха увођења овог показатеља је да се квантификује енергетска ефикасност бродова у експлоатацији. На тај начин је могуће поредити различите постојеће бродове истог типа у погледу енергетске ефикасности, али и пратити како се енергетска ефикасност једног брода мења у зависности од начина експлоатације (одабрана брзина, количина терета, изабрани пловни пут, итд.) и у зависности од динамике одржавања стања оплате и пропелера. Према датој препоруци, индикатор EEOI (Energy Еfficiency Оperational Indicator) за једно путовање може се израчунати из следећег израза: ܧܧܱܫ ൌ ∑ ܨܥ௝ ∙ ܥܨ ௝௝ ݉௖ ∙ ܦ где су : FC – маса потрошеног горива, CF – специфични коефицијент емисије СО2, mC – маса терета, број контејнера или путника, одсносно GT у зависности од типа брода, D – пређени пут, ј – врста горива. Индикатор EEOI може се посматрати и у одређеном временском периоду у коме брод може обавити више (i) путовања: ܧܧܱܫ ൌ ∑ ∑ ሺܨܥ௜௝ ∙ ܥܨ ௝ሻ௝௜ ∑ ሺ݉௖ ௜ ∙ ܦ௜ሻ௜ Овај показатељ је развијен пре свега у циљу оптимизације процеса експлоатације брода. Б а з а р е з у л т а т а м е р е њ а а п с о р п ц и ј е с н а г е 49 4 База резултата мерења апсорпције снаге речних самоходних теретних бродова 4.1 Анализа главних димензија самохотки У циљу шире анализе енергетске ефикасности речних самохотки, формирана је база са подацима са 102 испитивања речних самоходних теретних бродова до којих је било могуће доћи. За сваки од бродова на располагању су осим основних димензија и резултати мерења апсорпције снаге, било да је реч о моделским испитивањима или испитивањима у природној величини. Ово је посебно важно јер је циљ овог истраживања управо анализа енергетске ефикасности речних самохотки. Иако је прилично тешко организовати директно мерење апсорпције снаге на броду, понекад је теже доћи до резултата мерења која су обављена од стране других институција. Један од разлога за ово је што данас не постоји уређена база резултата испитивања, већ постојећи резултати сачувани у разним Б а з а р е з у л т а т а м е р е њ а а п с о р п ц и ј е с н а г е 50 извештајима, који су се у протеклим деценијама „погубили“ по разним архивама. Други разлог је и сасвим комерцијалне природе. Институтима за бродску хидродинамику, које се иначе баве овим истраживањима, далеко се више исплати да продају своја искуства, него да их објављују у научним и стручним часописима. Према томе, база података која је формирана за потребе израде ове дисертације је вероватно једна од обимнијих које данас постоје у овој области. Табела са основним димензијама разматраних бродова дата је у прилогу 1. Базу података чине три групе испитивања:  Прва група се састоји од 53 испитивања бродова, који су за потребе различитих истраживања коришћени, а потом заједно са резултатима представљени у разним часописима или доступним извештајима. Неки од разматраних бродова су и концепти чији је циљ сагледавање могућих праваца у даљем развоју овог типа речних бродова. Оно што треба споменути је да у подацима из ове групе често није било наглашено да ли се ради о моделским испитивањима или о испитивањима у природној величини. Ова чињеница је нарочито важна, како се касније показало, за анализу резултата мерења апсорпције снаге, а што је детаљно разматрано у наредним поглављима.  Друга група података се односи на доступне извештаје са 20 моделских испитивања, а која су углавном спроведена у институту за бродску хидродинамику у Дуизбургу и који су добијени кроз директну сарадњу са поменутим институтом. Димензије ових бродова одговарају димензијама, раније описаних, постојећих класа речних самохотки.  Трећу групу чини 29 испитивања бродова у природној величини, на пробном вожњама или у експлоатацији. Расположиви подаци су прикупљени из доступних извештаја, а међу овим бродовима су и они на којима су обављена директна мерења, у оквиру истраживања које је спроведено при изради дисертације. Имај дост прим у нек дужи депл оква мате обух пода   ући у вид упне, а кој етна је не им извешт на на вод асман бро шена повр матички м ваћени фо така који с На осно димензи успостав коришће податак На осно слици 4 AutoShip истисну приступ основу р је да на писања Сли Б а з у да је б е потичу и довољна си ајима је б ној линији да, а негде шина, а з одел и спр рмираном у недостај ву распол је биле п љена вез ни за про а. ву усвојен .1, варијаци одређена ћа и оква коришћен асположи овај начин овог рада н ка 4.1 – П а р е з у л аза форм з различи стематичн ила дата ду , а у трећ носивост а неке ниј овести ана базом пода али. У том оживих п ознате, ра а између цену диме их форми јама дужи је промен шене пов је за пр вих подата процењен ије било п ланови реб т а т а м ирана на тих извора ост у при жина брод им дужин . За неке о е. Да би лизу енерг така, било циљу даљ одатака за звијен је поједини нзија оних (са једним не, ширин а дужине н ршине. О оцену они ка није би е димензиј оузданијег ара бродов Lvl, S и е р е њ а а основу ин и различи купљеним а између п а „преко д разматр било могу етске ефи је неопхо а анализа с бродове низ емпир х величин бродова з и са два п е и газа, по а водној л вај, у из х величин ло довољ е нису сас начина. а који су к LCB п с о р п ц формација тих време подацима. ерпендику свега“. Не аних бродо ће развит касности б дно процен е одвијала за које су ијских из а. Изведе а које није ропелера) моћу прог инији, пол весној мер а за чије но информ вим тачне, оришћени и ј е с н које су нских пер Примера лара, у др где је био ва је наве и одговар родова, ко ити вредн у два прав све потр раза којим ни израз било дов које су да рамског п ожаја теж и, прибл одређивањ ација. Изв али у трен за процен а г е 51 биле иода, ради, угим дат дена ајући ји су ости ца: ебне а је и су ољно те на акета ишта ижан е на есно утку у Б а з а р е з у л т а т а м е р е њ а а п с о р п ц и ј е с н а г е 52 Основне димензије бродова, које су на описани начин процењене, у табели датој у прилогу 1 посебно су назначене (косим фонтом). На описани начин изведени су следећи изрази: 4.1.1 Дужина брода на водној линији Дужина водне линије брода, у зависности од дужине „преко свега“ и газа, приближно се може одредити помоћу следећег израза: Lwl = 0.9776 · Loa + 1.429 · T - 3.03, где су: Т [m] - газ брода Loа [m] - дужина „преко свега“ Приликом извођења овог израза максимална дужина брода је варирана у интервалу између 63 и 135 метара, а газ је мењан у интервалу између 1.25 и 3 метра. Према томе, ове границе треба сматрати и границама за примену предложеног израза. 4.1.2 Положај тежишта истиснућа Положај тежишта истиснућа, мерено од главног ребра, може се приближно одредити помоћу следећег израза: LCB [m] = (4.505 - 1.114 · T) / (2.329 - 0.012 · Loa) У свим разматраним случајевима положај тежишта истиснућа је био испред главног ребра и имао је позитиван предзнак. Границе за примену израза су исте као у случају израза за дужину водне линије брода. 4.1.3 При усвој лини изра пост што (вид На о S[ где с Окваш одређивањ ене су тр ји. Како са за, за изв упак, па је једноставн ети слику 4 С писани нач m2]=(Tanh 0.109 у: Т L B Б а з ена пов у зависно и независн да имамо ођење је изабрана A ијег модел .2). Ова м лика 4.2 – ин изведен (1.89057-0 1.572 99)/0.0003 [m] - vl [m] - vl [m] - а р е з у л ршина б сти окваш е променљ три незави било нео NN (Аrtif а усвојена етода је де Конфигур је следећ .41128*Ta 02*Tanh(- 14 газ брод дужина ширина т а т а м рода ене повр иве: дужи сне проме пходно к icial Neura је мрежа таљније об ација усво и израз: nh(0.8828 1.0 0.2 4.32258+1 1.7 0.58 а брода на в брода на в е р е њ а а шине брод на, шири нљиве, за ористити l Network) са 2 чвора јашњена у јене неуро 3-0.81019* 4232*(0.06 7655*(0.51 .80883*(0.0 995*(0.062 573*(0.514 одној лини одној лини п с о р п ц а од оста на и газ б разлику од сложенији метода. У у једном с прилогу 4 нске мреж (0.012074* 2937*Bvl-0 4286*T-0.5 12074*Lvl 937*Bvl-0 286*T-0.59 ји ји и ј е с н лих диме рода на во претходн математ циљу доби кривеном . е Lvl-0.6697 .40315)- 9286))+ -0.66973)+ .40315)+ 286)))+ а г е 53 нзија дној а два ички јања слоју 3)- Упрк рела мате моде одст проц метр није 4.1.4 На о изра кара слик Сли ос приме тивно ком матичког м л даје до упање усв енити окв а, али уз о довољно п Облас снову при за и који с ктеристика ама 4.3 и 4 ка 4.3 – За Б а з не најједн пликован одела, пок бре резул ојеног мод ашена пов през јер ов роверена. т која је купљених у дати у п разматра .5. висност од а р е з у л оставније израз. М азало се д 60 m 7 m 1 тате без ела износи ршина бр а област, п покриве података рилогу 1, них бродо носа дужи т а т а м конфигур еђутим, а у следећи ≤ Lvl ≤ 1 ≤ Bvl ≤ 20 m ≤ T ≤ 3 знакова 1.74%. П ода и у сл ри анализи на прику , који су одређени ва и прик не и шири линији е р е њ а а ације неур провером м граница 35m m m нестабилно рименом и учају кад стабилно пљеним допуњени су неки од азани су н не брода о п с о р п ц онске мре стабилно ма: сти. Сред зведеног а је газ бр сти матема подацим променом односа из а дијаграм д дужине б и ј е с н же добиј сти извед ње квадр израза мож ода већи тичког мо а предлож међу осно има дати рода на во а г е 54 ен је еног атно е се од 3 дела, ених вних м на дној Из д прик изме Вред пода Са п кара груп као и дужи брод кара су у вели али и даље мета ијаграма упљеним ђу поједин ности у д така. ретходног ктеришу б исане, јасн приложен не брода ова из груп ктер проме овој групи ки контејн бродови г развоја ра и/или ду С Б а з (слике 4.3 подацима, их дименз ијаграмим дијаграм родове из о указујућ ом једнач на водној е 1 је при не. Овакв и нетипич ерски, бро који су исп речних са жи од 110 лика 4.4 – ( а р е з у л и 4.5) м односно м ија речних а дате су а (слика група 2 и на карак ином, опи линији, з метно знач е резултате ни бродов дови попу итивани у моходних метара). Самоходн самохотка т а т а м оже се са огу се саг самоходн у складу 4.3) може и 3, а чи тер завис сана је зав а бродове ајније раси је лакше и који су р т брода к циљу сагл теретних и теретни + припада е р е њ а а гледати о ледати не их бродова са раниј се уочит је дужине ности. Пре исност одн краће од пање вред разумети азвијани з оји је прик едавања п бродова брод дужи јућа баржа п с о р п ц бласт која ке од рела . е дефини и да су в не прела ма томе, п оса дужин 110 мета ности, одн уколико се а посебне азан на сл отенцијалн (бродови ш не 171 мет ) и ј е с н је покри ција које саним гру редности зе 110 ме уном лин е и ширин ра . У сл осно друга има у вид намене (R ици 4.4, и их могућн ири од ар а г е 55 вена важе пама које тара, ијом, е од учају чији у да o-Ro, тд.), ости 11.45 Б а з а р е з у л т а т а м е р е њ а а п с о р п ц и ј е с н а г е 56 4. 0 3.5 3.0 2. 5 :§ :2. 0 . . . . 1. 5 1. 0 0. 5 0.0 80 00 70 00 60 00 50 00 ~4 00 0 <Э 3 00 0 20 00 10 00 о r- о о . . ,. ' ' ! ~ . + . . х Гр уn а 1 < + . . о Гр уn а 2 ~~- . 6 Гр уn а3 . ! 6 + о 35 00 1 S = 0.33 6'l~ 'B'T + 4 74 ~ х 30 00 1 x l х . . 1 х . х х 25 00 + 6 6 - О_ ~ . . . . . ~ ~ Ь. 6,. х ~ ь 20 00 t:i "' . s 15 00 (/) 10 00 1 ~:Xl · 1 1 i • х Гр уn а 1 . . . + . : : ; . : 6 50 0 - ,. . О Гр уп а 2 . . . 6 Гр уп а З ! о 50 0 10 00 15 00 20 00 25 00 30 00 о 20 00 40 00 60 00 80 00 10 00 0 В * L vl [m 2] Lv r• в• т ' 30 00 6 : 0. 9' Lv i'B 'T + . . . ' + . " r • 25 00 х . . . ;. ' ; + " ' 20 00 +· . ' хх х . . •· ,. . . ~ k жх . : . . ,. х Гр уп а 1 ' ~1 50 0 ~ б 1 00 0 ~ ~ + . . о Гр уn а 2 F 6Гр упа 3 - - · + 1 ' 50 0 о 20 00 40 00 60 00 80 00 10 00 0 о 10 00 20 00 30 00 40 00 50 00 Lv i*B *T Lv i*B *T Сл ик а 4 .5 - Не ке о д ка ра кт ер ис ти чн их в ел ич ин а у з ав ис но ст и од д уж ин е, ш ир и н е и га за б ро да Б а з а р е з у л т а т а м е р е њ а а п с о р п ц и ј е с н а г е 57 Из дијаграма на коме је дата зависност газа брода од производа дужине и ширине, а који је дат на слици 4.5, може се приметити да су испитивања некада рађена за исти брод на више различитих газова како би се стекао бољи увид у снагу коју је потребно ангажовати у циљу постизања жељене брзине. Иначе, у последње време све ређе се спроводе мерења на реалним бродовима на начин да је могуће унапред задати газ брода или га је у току мерења могуће прилагођавати специфичним захтевима истраживања. На ово данас углавном утичу економски фактори. У складу са тим, мерења се најчешће обављају у току комерцијалне пловидбе брода, на оном газу који зависи од количине уговорене робе која се превози. На преосталим дијаграмима, који су дати на слици 4.5, може се уочити јасна корелација између оквашене површине, депласмана и дедвејта брода у зависности од тзв. кубног модула. У случају вредности оквашених површина, бродова из групе 1, уочљиво је нешто веће расипање, при чему су разлози за овакву расподелу раније наговештени. На основу уочених корелација између појединих димензија постојећих самохотки и приложених израза који су изведени на основу прикупљених података у фази пројектовања је могуће проценити основне димензије брода. Овде треба водити рачуна о томе да су дати изрази базирани на подацима који се односе на бродове чије дужине не прелазе 110 метара. Према томе, изрази се не могу користити за процену карактеристика дужих бродова. Taбела 5.1 – Изведени емпиријски изрази којима је успостављена веза између основних геометријских карактеристика разматраних самохотки Дужина у зависности од ширине брода: Lvl = (5.577 * B) / (1 – 0.036 * B) Oквашенa површина: S = 0.336 * Lvl * B * T + 474 Депласман брода: Δ = 0.9 * Lvl * B * T Носивост брода: DWT = 0.779 * Lvl * B * T – 269.6 Б а з а р е з у л т а т а м е р е њ а а п с о р п ц и ј е с н а г е 58 Раније је констатовано да је ширина самохотке у великој мери ограничена карактеристикама пловног пута, те је израз за одређивање дужине брода који је дат на слици 4.3 модификован, и томе прилагођен. Дате изразе никако не треба прихватити као обавезујуће, већ као смернице, које уз остала ограничења и пројектне захтеве треба да олакшају одабир главних димензија брода. 4.2 Прва група испитивања – Резултати мерења прикупљени из доступних извештаја При истраживању које је спроведено за потребе израде дисертације није пронађена ни једна поуздана инжењерска метода за одређивање зависности отпора од брзине за ову групу бродова, као и за одређивање утицаја дубине и ширине пловног пута на коефицијенте пропулзије. Према томе, експериментална испитивања су једини довољно поуздан пут. Међутим, како је раније речено, до резултата испитивања хидродинамичких карактеристика речних самоходних теретних бродова није лако доћи. Како би се умањили трошкови пројектовања често се самохотке пројектују у складу са позитивним бродограђевним искуством – по узору на друге бродове истог типа који су се добро показали у пракси. Међутим, на тај начин се осим добрих страна на нове пројекте преносе и потенцијалне грешке са постојећих бродова. Осим тога, без могућности аналитичког приступа проблемима бродске хидродинамике тешко је очекивати било какав искорак у погледу побољшања енергетске ефикасности бродова који ће бити грађени у будућности. Како би се начинио искорак, у оквиру овога рада, систематично је прегледана комплетна документација која је на почетку истраживања била на располагању и оформљена је база свих до тада доступних резултата испитивања која су обављена у протеклих неколико деценија. Због утицаја дубине воде на коефицијенте Б а з а р е з у л т а т а м е р е њ а а п с о р п ц и ј е с н а г е 59 пропулзије који је значајан, а који раније није систематски испитиван из чега би проистекла метода за процену вредности, одлучено је да се у овом раду истраживање ограничи на доступне резултате мерења апсорбоване снаге. Према томе, сва расположива мерења отпора бродова овде су изостављена јер се из тих вредности не може поуздано одредити снага која је потребна за постизање захтеване брзине, односно за даљу анализу енергетске ефикасности брода. Значајан извор података, који су коришћени у раду, су извештаји са мерења која су обављена у институту за бродску хидродинамику у Дуизбургу (некадашњи VBD, а данас DST), а која су доступна на интернет презентацији института. Осим тога, неки од коришћених извештаја су добијени кроз директну сарадњу између Катедре за бродоградњу и поменутог института. Резултати испитивања који су овде дати спадају у испитивања бродова из групе 1 и приказани су у форми дијаграма у прилогу 2. Ова група података садржи испитивања бродова чије се димензије крећу у следећим границама: Табела 4.2 – Област обухваћена испитивањима бродова из групе 1 Димензије брода Минимална вредност Максимална вредност Параметар брода Минимална вредност Максимална вредност Loa 67 170 L/B 4.8 11.3 B 8.2 22.4 B/T 3.3 14.7 T 1.4 3.5 M 5.7 10.3 Сви резултати из ове групе испитивања су дати на сликама П2.1 – П2.3 у прилогу 2. 4.2.1 Прелиминарна анализа поузданости резултата прве групе испитивања Већ је речено да неки од резултата који су овде дати нису добијени систематским испитивањима утицаја форме брода и дубине воде на потребну снагу проп којих кара спро На с шири слик резул С Сли улзивног к су пре ктеристика ведена је а лици 4.6, не 14 мет ама 4.7 и 4 тате мере лика 4.6 – ка 4.7 – У Б а з омплекса дочени р самохотк нализа из ч као приме ара при га .8 су пока ња. Утицај газ тицај шир а р е з у л него су пр езултати и. У циљу ега су изв р, дати су зовима од зани утица а брода и L = 1 ине брода L = т а т а м икупљени различити провере п едени одре резултат 2 и 3 мет ји промен дубине вод 10m и B = и дубине в 110m и T = е р е њ а а из различ х истражи оузданост ђени закљ и испитив ра у разли е ширине, е на резул 14m оде на резу 2m п с о р п ц итих изве вања хид и прикупљ учци. ања брода читим дуб односно ду тате испит лтате испи и ј е с н штаја у ок родинами ених резул дужине 1 инама вод жине бро ивања бро тивања бр а г е 60 виру чких тата 10 и е. На да на да ода Сли Из д и ду пост   Једи изра h = што На с кара ка 4.8 – У обијених р бине воде игао одређ са смањ са повећ на нелоги женији неп 10m и h = се може ви лици 4.9 д ктеристичн Сл Б а з тицај дуж езултата с на снагу ену брзину ењем дуби ањем диме чност у д овољан ут 18m на сл дети на сл ати су уп а типа реч ика 4.9 – П н а р е з у л ине брода и B = е јасно уоч коју је п : не воде рас нзија брод атим резу ицај дубин ици 4.6). О ици П2.2 к оредни ре них самох оређење и ајчешћих т т а т а м дубине в 14m и T = ава утицај отребно п те снага п а (дужине лтатима е воде при во је још оја је дата зултати м отки. змерених ипова сам е р е њ а а оде на резу 2m промене о редати пр отребна за , ширине и мерења ог мањем га изражениј у прилогу ерења апсо вредности охотки [37 п с о р п ц лтате испи сновних д опелеру (P постизање газа) тако леда се у зу брода (в е у случај 2. рбоване с предате сн ] и ј е с н тивања бр имензија б D) да би исте брзи ђе расте с томе шт идети кри у ширег б наге за че аге а г е 61 ода рода брод не нага о је ве за рода, тири Испи Депл на и већи мања Δ = могу На с дуби запр пред потр – кр остал брод 41 им позн резул тивања су асмани пр стој слици м од 17 km снага нег 1620t). Да ће обавити Слика лици 4.10 не 5 метар аво мерењ стављени ебна већа ива за бро е карактер под редни ају пропе ато да су тат и није Б а з обављена и којима с . Може се /h за пого о у случају би ови р на основу 4.10 – Пор дати су р а на три р е које је на слици снага овак д са газом истике ов м бројем 3 лере пречн пропеле нелогичан а р е з у л при газу б у испитива уочити, п н брода GM значајно м езултати б располож еђење изме езултати н азличита г обављено 4.9. Ако ав резултат од 2.5 м их бродова 8 има проп ика 1.6 ме ри већег . т а т а м родова од ња обавље рема дати S (L = 11 ањег брод или прове ивих подат рених вре езависних аза, с тим у оквир се зна да се на прв етара је н (табела П елере пре тара (веро пречника е р е њ а а 2.5 метар на су прик м резулта 0m, B = 1 а Johann W рени једин ака је дато дности пре мерења н да је мере у испити је за пого и поглед м ајнижа. М 1.1 у прил чника 1.76 ватно је ре потенција п с о р п ц а у води ду азани на д тима, да је 1.4m, Δ = 2 elker (L = о поређењ на слици дате снаге а GMS бро ње под ред вања чији н брода с оже учини еђутим, ак огу 1) мож метара, до ч о истом лно ефик и ј е с н бине 5 ме есном граф при брзи 752t) потр 80m, B = е које је 4.10. за GMS довима у ним броје су резул а већим г ти нелоги о се погл е се уочи к бродови броду). Ка аснији, ов а г е 62 тара. ику, нама ебна 9.5m, било води м 38 тати азом чним едају ти да 40 и ко је акав Б а з а р е з у л т а т а м е р е њ а а п с о р п ц и ј е с н а г е 63 Пречник пропелера испитаног брода Johann Welker (мерење под редним бројем 37 на слици 4.9) је износио 1.55 метара те је могуће да при већој брзини његова „неефикасност“ долази до изражаја. Остале вредности које су дате у овој групи испитивања се чине логичним. 4.3 Друга група испитивања – Резултати моделских испитивања У циљу проширења базе са резултатима испитивања прикупљен је известан број резултата моделских испитивања аутопропулзије и исти су дати у оквиру друге групе резултата у прилогу 2. Димензије бродова који су обухваћени овом групом испитивања се крећу у следећим границама: Табела 4.3 – Област обухваћена испитивањима бродова из групе 2 Димензије брода Минимална вредност Максимална вредност Параметар брода Минимална вредност Максимална вредност Loa 67 105 L/B 7.848 9.446 B 8.16 11.40 B/T 3.138 7.418 T 1.1 3.0 M 6.152 8.123 Може се уочити да су границе знатно уже у односу на димензије бродова који су обухваћени првом групом испитивања. 4.3.1 Прелиминарна анализа поузданости резултата друге групе испитивања Увођењем доступних резултата моделских испитивања у анализу омогућена су додатна поређења са раније датим резултатима мерења, а у циљу провере поузданости резултата мерења и сагледавања утицаја промене појединих параметара форме брода, као и ограничења пловног пута на потребну снагу. Мод усло изме мере плов Из п плов Међу брод закљ Овде прав проп тип-с дати проп На с клас вели елска испи вима који ђу 2.75 m ња (за h ног пута о Слика риказаних ног пута тим, ако с овима 55- учак да ан је као к ило да су п елера осим ерија, опт сви потре елера. ледећем ди е Gustav K чини (36). Б а з тивања бр одговарај и 5.00 m. = 5m) са д 400 m. 4.11 – Ут резултата не утиче н е зна да пр 57 уграђе ализирана ритеријум ропелери од пречн ерећење). бни подац јаграму д oenigs (54 и а р е з у л одова под у пловном На слици мерењима ицај ширин би се могл а снагу п ечници пр ни нешто ширина за оцену већег преч ика зависи У подаци и да би би ато је поре 58) са исп т а т а м редним бр путу ши 4.11 дат апсорпци е пловног о закључи отребну з опелера бр мањи пр пловног п ефикасн ника ефик и од оста ма који су ло могуће ђење резу итивањем е р е њ а а ојевима 5 рине 125 је упоредн је снаге и пута на ап ти да разм а постизањ одова 58- опелери ( ута ипак у ости проп аснији у ра лих карак доступни детаљније лтата мод брода ист п с о р п ц 8 – 66 спр m и при и приказ стог брод сорбовану атрана раз е анализи 64 износе 1 D = 1.4 тиче на п елера кор ду. Међут теристика за ова ис анализир елских исп их дименз и ј е с н оведена су дубинама резултата а при ши снагу лика у ши раних бр .5 m, док m), намећ отребну с ишћено о им, ефикас (Ae/Ao, P/ питивања ати ефикас итивања б ија у приро а г е 64 при воде ових рини рини зина. су на е се нагу. пште ност D, z, нису ност рода дној Пош газов могл изме проп вели Ипак редн анал резул С Слика 4 ис то је газ б и који су р о би се о рених на елером чи чини чини , нејнелог им бројев изиран је тате мере лика 4.13 Б а з .12 – Поре питивањи рода прил азматрани чекивати д моделима. ји је преч се нелогич ичнијим се има 71, 72 утицај в ња апсорпц – Утицај р а р е з у л ђење резул ма из прве иком мер приликом а измерен Тим пре ник мањи ним да се чине резу и 73 (та еличине ије снаге азмере мо т а т а м тата модел групе расп ења у при моделски а крива с што је ис од пропел криве 54 и лтати мод бела П1.2 модела, о истог брод дела на рез е р е њ а а ских испи оложивих родној ве х испитив наге на бр питивање ера при и 36 практи елских исп , прилог 1 дносно ко а. ултате мер п с о р п ц тивања (54 мерења (3 личини из ања су бил оду буде модела (54 спитивању чно поклап итивања к ) [40]. У ефицијент ења апсор и ј е с н и 58) са 6) носио 2.5 и 2.1 m и 2 између кр ) обављен брода у п ају. оји су дати извештају а размер пције снаг а г е 65 m, а .6 m ивих о са уној под [40] е на е Осим моде мета мета дате Та Прил потп проп изве проп одно вожњ тога, преп Насу зави непо појед пров конс одно прес одби коефици ла спрове ра за брод ра. За пог у следећој бела 4.4 – иком испи уности од елери из сне разлик елера који с површин и могла не треба оручује уп прот очек сности од знавања св иним слу ером крит татовано ј с површин ека базена ја од зидо Б а з јента разм дена при д . Дужине м он ових м табели. Карактери тивања н говарали п постојеће е које су су коришћ а (Ae/Ao) бити приб заборави отреба про ивањима п величине их околно чајевима, еријума з е да посто е уроњено (A) већи ва базена а р е з у л ере мењан убинама к одела који одела су к стике проп ису прављ ропелеру колекције у табели ени имали те би, сас лижно јед ти да се пелера чиј оказало се модела сти под ко тешко је а појаву т ји утицај г дела глав од 0.005 на резулт т а т а м а је и ду оје одгов су размат оришћени елера који (71-73) ени модел који је уг (stock pr 4.4 посебн су нешто вим грубо нака ефик при спров и су пречн да се резу и то без јима су ме објаснити зв. блока на резулт ног ребра може доћи ате мерењ е р е њ а а бина воде арају дуби рани су и пропелер су коришћ и пропеле рађен на opellers). о назначе већи корак гледано, и асности пр ођењу тес ици мањи лтати мер обзира рења спро заиста в де у току ате мерењ модела (A до утица а што мо п с о р п ц па су та нама воде зносиле из и чије су ени при и ра који би брод него Услед тог не (коса с (P/D), али ефикасно опелера н това ауто од 15cm. ења значај на дубину ведена у ов елика одс моделски а. Према [ M) и површ ја струјањ же довест и ј е с н ко испити од 3.5, 5 међу 4.2 и карактерис спитивањи геометриј су кориш а су пост лова). Мо и нешто м ст у слобо а броду. О -пропулзиј но разлик воде. У ом тренут тупања. И х испитив 38] уколи ине попре а воде ко и до греш а г е 66 вања и 10 10.5 тике ма ом у ћени ојале дели ањи дној сим е не ују у след ку, у пак, ања, ко је чног ја се ке у мере конс Испи мета Из д гран позн циљу њима. У татовано је Табела тивања су ра. обијених ични одно ато да ли ј отклањањ Слик Б а з случају м следеће: 4.5 – Пров спроведе резултата с површин е спровед а грешке у а 4.14 – Бр а р е з у л оделских ера утицај на у вели може се у а прекора ена корекц след ефек од чија су т а т а м испитива а ефеката ком базен очити да чен (видет ија измере ата блокад моделска е р е њ а а ња чији блокаде на у у DST-у је у свим и последњ них вредн е. испитивањ п с о р п ц су резулта резултате чија шир испитани у врсту та ости апсор а овде пок и ј е с н ти овде мерења ина износ м случаје беле 4.5). боване сн азана а г е 67 дати и 9.8 вима Није аге у Б а з а р е з у л т а т а м е р е њ а а п с о р п ц и ј е с н а г е 68 Коначно, приликом моделских испитивања која се спроводе у базенима, иако нема спољашњих утицаја какви се јављају приликом пловидбе брода у реалним околностима, може доћи до грешака у мерењима услед великог броја разлога, што у овом раду неће бити детаљније објашњено. 4.4 Трећа група испитивања – Допуна базе директним мерењима на постојећим бродовима у реалним околностима Упркос повећаном интересовању стручне јавности широм света и бројним међународним пројектима који се, између осталог, баве истраживањима могућности за унапређење ефикасности транспорта робе унутрашњим пловним путевима, мерења апсорпције снаге на самоходним речним теретним бродовима у нашој земљи се на жалост последњих година веома ретко спроводе. У ранијем периоду, у више прилика, ова мерења су обављана у оквиру истраживања која су спровођена на Модулу за Водни саобраћај и транспорт на Саобраћајном факултету у Београду. Нека од ових испитивања су и објављена и могу се пронаћи у монографији [39]. У том смислу, у оквиру истраживања које је обављено за потребе израде ове дисертације, спроведено је више непосредних мерења на самохоткама које плове Дунавом. На жалост, околности у којима се у последње време налазе домаћа бродарства у великој мери су утицале на могућности истраживања. Наиме, од укупно седам мерења која су у протекле две године реализована на три самохотке, део резултата се не може директно применити за ову анализу јер није било могуће утицати на околности под којима су мерења спроведена. Највећи проблем се огледа у томе што су услед финансијских разлога најчешће приликом мерења уз самохотке биле придодате од једне до четири барже, а што значајно утиче на измерене вредности апсорбоване снаге. Сли Иако знач дире оглед сагле боље утиц мере Прем две г груп били Дим след Ди бро Lo B T ка 4.15 – С обављени ајно унапр ктних мер а не сам давању те разумева аја, као и ња. а томе, п одине на д е (прилог доступни ензије бро ећим грани Табела мензије да a Б а з амохотке м мерењи еђена, мер ења апсор о у про шкоћа које ње могући околности оред резул унавским 2) су се н , а која су р дова који цама: 4.6 – Обл Минималн вредност 67 8.16 0.6 а р е з у л Југословен на којима ма база ис ења која пције сна ширењу б мерења н х грешак под који тата који самохотка ашли и ос еализовал су обухв аст обухва а Максим вреднос 110 22.8 3.22 т а т а м ског Речно су обавље питаних б су обавље ге на бро азе са ре осе, што ј а при мер ма се мер су добијен ма, у резул тали резул е друге ин аћени ово ћена испит ална т П бр L/ B M е р е њ а а г Бродарс на мерења родова, из на су виш довима у зултатима е такође ва ењима, ал ења спров и директн татима ко тати мере ституције. м групом ивањима б араметар ода М в B 4 /T 3 6 п с о р п ц тва „Земун поменути еструко к реалним о испитива жно. Одав и и знача оде за ана им мерењи ји су дати ња на бро испитивањ родова из инимална редност .504 .264 .253 и ј е с н “ и „Делиг х разлога, орисна. З колностим ња него де происти ја спољаш лизу резул ма у прот у оквиру т довима кој а се кре групе 3 Максима вредност 10.331 13.818 8.137 а г е 69 рад“ није начај а се и у че и њих тата екле реће и су ћу у лна 4.3.1 Кона испи мере Тако брод се уо шири брод проп разли могу обав евен у ток конк прав Прели испити чно, када тивања), м њима, а са , на приме ова класе чити вели на пловно а 74. Иак елера који ка у потр ћа и да љена. Ста туални ути у мерења ретном сл и разлог за Слика 4. Б а з минарн вања је база огуће је с циљем пр р, са слик Gustav Koe ко одступ г пута од о је преч је уграђен ебној сназ су најверо ње храпа цај отклон могу за п учају на показане 16 – Поређ а р е з у л а анализ испитани провести д овере поуз е 4.16 на nigs при д ање. Уз р 400 метара ник пропе на броду и. Ипак, тр ватније п вости опл а кормила оследицу и основу ра разлике јер ење резулт класе т а т а м а поузда х бродов одатна по даности ре којој су да убинама в езултате м , док овог лера брод 36, овим еба напом оследица ате брод и заношењ мати овак сположиви нема дода ата мерењ Gustav Ko е р е њ а а ности ре а компле ређења вр зултата. ти упоред оде од 4.9 ерења бро а податка н а 74 за се тешко енути да с околности а, квалите а брода, у о велике х податак тних инфо а апсорбов enigs п с о р п ц зултата тирана (с едности ко ни резулта , односно да 36 бил ије било у 10 центим може објас у тако вел под који т површи тицај тала разлике у а није мо рмација о ане снаге и ј е с н треће гр ве три г је су доб ти испити 5 метара, а је нагла опису ме етара већ нити изме ика одсту ма су ме не пропе са и ветра резултатим гуће утвр мерењима два брода а г е 70 упе рупе ијене вања може шена рења и од рена пања рења лера, , итд. а. У дити . На с три р резул    Упрк пока лици 4.17 д азличита тата може Мерењи потребн потребн Иако су спровед снаге у о је изграђ године) Велика резултат Прилико била дов Слика 4. ос велики заних ре Б а з ата су пор брода кла се извести ма 82 и 83 у снагу. Ја о уложити пречници ена уз иста вим случа ен 1965. г уграђен је разлика и а у највећ м мерења ољно вели 17 – Поређ м одступ зултата и а р е з у л еђења изм се Johann више закљ (исти бро сно се уоч више снаг пропелер ограничењ јевима се одине, угр пропелер B змеђу изм ој мери је која су об ка да није ење резулт клас ањима ко спитивањ т а т а м ерених вре Welker у в учака, од д) показан ава да је п е за постиз а бродова а пловног поклапају. ађен је пр 3-70. ерене апсо последица ављена н било непо ата мерењ е Johann W ја се јављ а, а кој е р е њ а а дности ап оди дубин којих су н је утицај ри пловид ање исте б 75 и 82 пута, резу На брод п опелер B4- рбоване с ограниче а броду 37 вољних хи а апсорбов elker ају прил а се м п с о р п ц сорбоване е 4 и 5 ме ајзначајниј ширине п би ужим рзине. различити лтати мер од редним 85, а на бр наге брода ња ширине ширина п дродинами ане снаге иком поре огу донек и ј е с н снаге у сл тара. Из д и: ловног пу пловним п , а мерењ ења апсорп бројем 75, од 82 (из 37 и ост пловног ловног пу чких утиц три брода ђења до ле разум а г е 71 учају атих та на утем а су ције који 1957. алих пута. та је аја. сада ети, најне прик брод Сли Сли Не с 4.19, и ко проб логичнији азани резу ова у прир ка 4.18 – П испит ка 4.19 – П амо значај него и дру д брода, ш лем. Б а з м се чине лтати мо одној вели оређење р ивањима и оређење р не разлике гачији кар то се нар а р е з у л резултати делских и чини. езултата м стог брода езултата м у пу у вредно актер про очито уоч т а т а м дати на с спитивања оделских и у природн оделских ној велич стима, кој мене снаге ава на сл е р е њ а а ледећим д упоредо спитивањ ој величи испитивањ ини е се могу у у зависно ици 4.18 п с о р п ц ијаграмим са испити а (испреки ни (пуна ли а са испит очити на сти од брз (лево), ука и ј е с н а, на којим вањима и дана линиј нија) ивањима б сликама 4 ине код мо зују на ду а г е 72 а су стих а) са рода .18 и дела бљи Б а з а р е з у л т а т а м е р е њ а а п с о р п ц и ј е с н а г е 73 Према свему изнетом, може се закључити да се у појединим случајевима јавља значајно одступање између резултата моделских испитивања и испитивања истих бродова у природној величини. Међутим, било какав покушај да се разлози који су довели до оваквих резултата објасне подразумевао би познавање свих околности под којима су мерења спроведена. Значај спроведене анализе расположивих резултата мерења, а која је обављена кроз поређења измерених вредности за бродове сличних карактеристика и уз слична ограничења се огледа у:  прелиминарној оцени поузданости резултата мерења, у циљу одбацивања из даљих разматрања резултата који се не могу објаснити,  сагледавању најзначајнијих фактора који утичу на потребну снагу погонских мотора, а на којима треба базирати даље истраживање енергетске ефикасности речних самохотки. Један од основних закључака који се намеће из свега што је изнето у овом поглављу се може сажети следећом реченицом: да би се стекла јасна слика о хидродинамичким карактеристикама брода потребно је у току мерења апсорпције снаге пратити све релевантне факторе који утичу на његово кретање.   Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 74 5 Експериментално одређивање апсорпције снаге на бродовима у реалним условима Кретање брода на слободној површини – граници између две, у физичком смислу, значајно различите средине (вода и ваздух), праћено je низом веома комплексних хидродинамичких и аеродинамичких ефеката. Раније је речено да се неки од ових ефеката не могу до краја аналитички решити, те да се са довољном тачношћу могу одредити једино експериментима. Најдиректнији начин подразумева мерења на реалним бродовима у реалним околностима. Сазнања до којих се на овај начин долази драгоцен су извор информација које треба да:  пруже јаснију слику о карактеристикама брода на коме се мерења обављају, али и  пруже информације које су драгоцене за даље унапређење ове комплексне научне дисциплине из области бродоградње. У том циљу, у оквиру истраживања које је реализовано при изради ове дисертације, обављено је више непосредних мерења на речним самоходним теретним бродовима. Кроз та мерења, не само да су прикупљене корисне Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 75 информације за даље истраживање енергетске ефикасности ове групе бродова, него су, што је можда и важније, јасније сагледане потешкоће које прате покушаје да се успоставе теоријско/емпиријски модели којима би проблем погона ових бродова био решен. Приликом реализације овог задатка, већ на самом почетку, решен је низ конкретних техничких проблема:  у сарадњи са домаћом фирмом „Electronic Design“, која је превасходно оријентисана на развој индустријског хардвера, развијен је оригинални уређај за безконтактну аквизицију сигнала са мерног сензора,  развијен је софтвер за праћење, снимање и анализу измереног сигнала у реалном времену са изузетно једноставним корисничким интерфејсом у LabView окружењу,  овладано је методологијом калибрације мерне опреме,  спроведен је низ тестова у лабораторијским условима чиме су, у оквиру припреме за реална мерења, отклоњене недоумице везане за непосредну примену развијене опреме. Према томе, за потребе истраживања енергетске ефикасности речних бродова развијена је и у примену уведена сасвим нова генерација опреме за мерење апсорпције снаге. Може се констатовати да је на тај начин учињен мали али изузетно важан искорак који ће бити окосница многих будућих истраживања у овој области. 5.1 Мерења апсорпције снаге Снага мотора коју пропелер апсорбује при кретању брода мери се индиректно. Сасвим упрошћено, на једном крају вратила је мотор који је у суштини генератор обртног момента, а на другом крају је пропелер који овај момент преводи у силу Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 76 чија аксијална компонента савладава отпор при кретању брода одређеном брзином. Снага која се мери (PS), снага на вратилу, одређена је изразом: ௌܲ ൌ 2 ∙ ߨ ∙ ݊ ∙ ܳ Према томе, истовременим мерењем обртног момента на пропелерском вратилу (Q) и брзине обртања вратила (n), применом датог израза може се израчунати снага на вратилу. Ако су познати губици у лежајевима (ηS) може се одредити и снага која се у разматраном режиму рада мотора предаје пропелеру: ஽ܲ ൌ ௌܲ ∙ ߟௌ Снага на спојници мотора (кочиона снага) може се одредити ако су познати губици у редуктору (ηRED): ஻ܲ ൌ ௌܲ/ߟோா஽ Приликом мерења зависности потребне снаге мотора од постигнуте брзине брода неопходно је спровести низ мерења при различитим бројевима обртаја – од минималног броја обртаја при коме мотор може безбедно да ради до номиналног броја обртаја мотора. На тај начин се долази до пропелерске криве – криве која дефинише колико снаге пропелер апсорбује од мотора у зависности од броја обртаја и како се ово одражава на брзину којом се брод креће. У резултатима мерења који су описани у претходном поглављу дата је зависност PD = f(V), док број обртаја често није био на располагању. 5.1.1 Мерење броја обртаја пропелерског вратила Приликом мерења апсорпције снаге на броду, у свим испитаним случајевима, број обртаја пропелерског вратила при различитим режимима рада мотора је истовремено праћен на два уређаја. Један од уређаја је бродски индикатор који је у склопу опреме за праћење рада мотора најчешће смештен у кормиларници. Податак који се одавде добија односи се на број обртаја мотора (nM). Да би се одредио број обртаја пропелерског вратила (nS) потребно је знати преносни однос редуктора (i). Као прет Velle Прин сноп врати Прил Брод неис изме 5.1.2 У то прек опте угао врати дефо осу најве Е к с други ур ходног, ко man DTO6 Сл цип рада а који ем ла) која је иком мер арства „ правности рених вред Мерењ ку пловид о пропеле рећено вра ну деформ ла. Усле рмација је вратила. ћих напон п е р и м е еђај за ме ришћен је 234N. ика 5.1 – овог уређа итује тах залепљен ења која Земун” уо бродског у ности бро е обртн бе брода с рског вра тило, дола ацију, у е д правца најинтенз Јединична а је одређе н т а л н о рење број ручни диг Мерење бр ја се оглед ометар бе а за пропел су обав чено је и ређаја. Пр ја обртаја и ог момен нага која тила. Ус зи до изве ластичној деловања ивнија у п деформац на следећо о д р е ђ ݊ௌ ൌ ݊ெ/݅ а обртаја итални без оја обртај а у мерењ лом рефле ерско врат љена на звесно од и осталим з оба изво та на пр се развија лед обртн сног увиј области, к максима равцима к ија површ м релацијо и в а њ е а , који је контактни а пропелер у учестано ктујућом ило. самохотки ступање мерењим ра. опелерск у мотору ог момен ања вратил оја је нај лних нап оји су под ине врат м: п с о р п ц служио и ласерски ског врати сти преки тракицом Југослов које је б а је конста ом врат до пропел та, којим а. Ово им израженија она смиц углом од 4 ила у пр и ј е с н као конт тахометар ла дања ласер (при обр енског Ре ило после товано сла илу ера се пре је при а за после на површ ања поме 5˚ у одно авцу дело а г е 77 рола типа ског тању чног дица гање носи томе дицу ини нута су на вања Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 78 ߝ ൌ ∆݈݈ ൌ ܦ௩ ∙ ܳ 4 ∙ ܩ ∙ ܫ௣ где су: ɛ [m/m] јединична деформација ܦ௩ [m] пречник вратила Q [kNm] обртни момент G [GPa] модул еластичности на смицање (модул клизања) Ip [m4] поларни момент инерције Модул клизања зависи од материјала од кога је пропелерско вратило направљено и може се одредити из следећег израза: ܩ ൌ ܧ2 ∙ ሺ1 ൅ ߤሻ У претходном изразу са Е је обележен модул еластичности, а са μ Поасонов коефицијент. Вредности ових величина које важе за челик су: ܧ ൌ 2.1 ∙ 10ହ ܩܲܽ, ߤ ൌ 0.33, ܩ ൌ 78.947 ܩܲܽ Како је пропелерско вратило кружног попречног пресека поларни момент инерције се може одредити из израза: ܫ௣ ൌ ߨ ∙ ܦ௩ ସ 32 Заменом последњег израза у израз за јединичну деформацију долази се до: ߝ ൌ 8 ∙ ܳߨ ∙ ܩ ∙ ܦ௩ଷ Уколико је позната јединична деформација вратила одавде се може одредити обртни момент којим је оптерећено пропелерско вратило: ܳ ൌ 18 ∙ ߨ ∙ ܩ ∙ ܦ௩ ଷ ∙ ߝ Прем проп једин Уоби плов поме nm ( отпо Сл Осно проп где с Прем дефо дефо елек Е к с а томе, да елер апсор ичну дефо чајене де идби речн рања су се 10-9m). Ме рника који ика 5.2 – П вна карак орционала у: ΔR [Ω] - R [Ω] - k [-] - а томе, у рмација рмацију м тричног от п е р и м е би се изм бује од м рмацију в формације их самохо показале рна трака су међусо римена ме теристика н деформа промена декларис фактор м колико се на површ ерне тра пора. На н т а л н о ерио моме отора на ратила. које се тки су ре најпогодн (пун мост) бно повеза рне траке мерних тр цији [41]: ∆ електричн ани отпор ерне траке мерна тр ини врат ке (слика основу изм о д р е ђ нт на врат задатом бр на проп да величи ије мерне је пасива ни у Витст за мерење ака је да и ܴ ൌ ߝ ∙ ܴ ∙ ог отпора м мерне трак (прописуј ака залеп ила, при 5.2) што ерене про и в а њ е а илу, а ода оју обрта елерским не 100 μm траке, чија н елемент онов мост момента н м је резул ݇ ерне трак е (пропису е произвођ и на неоп ликом ра ће дове мене изла п с о р п ц тле израчу ја, потребн вратилима . За мере тачност д који се сас . а пропелер тујући еле е услед деф је произво ач) терећено да мотор сти до п зног напо и ј е с н нала снага о је изме јављају ње тако м осеже и д тоји од че ском врат ктрични о ормације ђач) вратило, с а, иници ромене њ на мерне т а г е 79 коју рити при алих о 1.5 тири илу тпор вака раће еног раке Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 80 прорачунским путем се може одредити степен увијања вратила, а одатле и момент који је до деформације довео. У прилогу 3 је дато детаљно извођење зависности јединичне деформације мерне траке од измерене вредности напона, која је последица увијања вратила. Овде је закључено да је јединична деформација (ɛ) директно пропорционална излазном напону (UM), а обрнуто пропорционална напону напајања (UE) мерног моста. ߝ ൌ 1݇ ∙ ܷெ ܷா Заменом овог израза у једначину за одређивање обртног момента долази се до: ܳ ൌ 18 ∙ ݇ ∙ ߨ ∙ ܩ ∙ ܦ௩ ଷ ∙ ܷெܷா где је успостављена директна веза између измереног излазног напона на мерној траки и обртног момента на пропелерском вратилу. 5.1.3 Опрема која је коришћена при мерењима За прикупљање напонског сигнала са мерне траке, приликом мерења апсорбоване снаге у зависности од режима кретања брода, коришћена је опрема WSGS (Wireless Strain Gauge Sensor) која је за ту намену развијена 2008. године. Реч је о уређају базираном на ZigBee технологији, која омогућава висок ниво бежичне комуникације применом IEEE 802.15.4 протокола уз минималан утрошак енергије. Уређај се састоји од две јединице:  мобилна јединица се монтира на пропелерско вратило заједно са мерном траком и може да очитава сигнал са мерне траке, конвертује га у дигитални облик и користећи фреквенцију од 2.4 GHz у домету од око 100 метара (на отвореном простору) га шаље до стационарне јединице,  стационарна јединица прима сигнал са мобилне јединице и прослеђује га до рачунара преко USB порта. На р пром изме засеб за м (Ope унап Техн мере тржи су N Micr Е к с Слика ачунару се ена оптер рени сигн ном моду ерења и ан n Source S ређење. Та Парамета Напон нап Потрошњ Брзина уз Радио фре Напон екс Улазни оп Захтевана Врста ком Домет Температ ологија ко ња, спада шту посто ational In oStrain (ww п е р и м е 5.3 – Мере у програм ећења пр ал се мож лу у оквир ализу сиг oftware) чи бела 5.1 – р ајања а орковања квенција цитације сег мерна тра уникације урни опсег ја је кори у сам врх ји неколик struments w.microstr н т а л н о ње апсорп у, који је р опелерско е снимити у истог пр нала је ра ји је прог Техничке к Стаци 4 – 5.5 42 mA - 2.4 GH - - ка - USB, 100 m 0 – 70 шћена при савремен о реномир (www.ni.co ain.com), и о д р е ђ ције снаге азвијен у г вратила за даљу ограма. Ра звијен за п рамски код арактерис онарна је V USB z 802.15.4 (без препр C˚ ликом раз их достиг аних прои m), Bensf тд. Треба и в а њ е а на самохо LabView о у реално обраду и чунарски п отребе ов доступан тике кориш диница М 7 2 2 ± ± ± 8 ека) 0 воја опрем нућа у ов звођача ов eld Engine напоменут п с о р п ц тки „Transf кружењу, д м времен анализу к рограм ко ог истраж за модиф ћене опре обилна ј .2 – 10 V б 104 mA ksps .4 GHz 7 V 14 V 2 mV/V 02.15.4 100 m (без – 70 C˚ е, као и с ој области акве опре ering (ww и да је 200 и ј е с н erium” иректно п у. Осим оја се врш ји је кори ивања као икације и ме единица атерија препрека) ама опрем . Тренутн ме међу ко w.binsfeld. 7. године, а г е 81 рати тога, и у шћен OSS даље а за о на јима com), када Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 82 је започет рад на развоју опреме у сарадњи са домаћом фирмом Electronic Design (www.ed.rs), само National Instruments имао у понуди сличан уређај. Са временом све више компанија које се баве производњом мерне опреме у своју понуду уводи опрему базирану на овој технологији. 5.1.4 Калибрација мерне опреме Излаз са мерне траке је напонски аналогни сигнал. Конверзија овог сигнала у дигитални подразумева извесне модификације сигнала. У том смислу, сигнал са мерне траке се конвертује и у дигиталној форми представља у опсегу бројева између 0 и 4095. Да би овакав сигнал био употребљив неопходно је да се изврши калибрација. Калибрацијом се низу бројева враћа физички смисао и успоставља одговарајућа размера у зависности од карактеристика пропулзивног комплекса брода. Уобичајени начин калибрације мерне опреме, у општем смислу, подразумева подешавање излазног сигнала мерног уређаја који се калибрише према еталону који се сматра тачним. Многе мерне уређаје је довољно калибрисати повремено у циљу отклањања могућих грешака мерења. Међутим, поступак мерења обртног момента на пропелерском вратилу је утолико специфичан што подразумева потребу за калибрацијом приликом сваког мерења. Сваком монтажом мерне траке на вратило уноси се известан поремећај који је последица савијања траке ради бољег налегања на површину вратила. Осим тога, електрични отпор каблова који се користе за пренос сигнала између мерне траке и мобилне јединице такође може утицати на измерени сигнал. Калибрација мерне траке подразумева познавање две карактеристичне вредности измереног сигнала:  сигнал који одговара растерећеном вратилу – без обзира на одзив мерне траке ову вредност треба прогласити нулом, Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 83  сигнал који одговара максималном очекиваном оптерећењу вратила – одзив мерне траке при оваквом оптерећењу вратила треба кориговати у складу са тачном вредношћу. Максимално очекивано оптерећење вратила се може одредити на основу познате максималне расположиве снаге на мерном месту и одговарајућег броја обртаја: ܳ ൌ ܲ2 ∙ ߨ ∙ ݊ Нулти сигнал се може кориговати већ након монтаже мерне опреме, док је вратило растерећено, док би за подешавање горње границе сигнала требало оптеретити вратило до очекиване максималне вредности момента. Ово је у пракси немогуће остварити јер на броду нема услова за механичку симулацију оваквог оптерећења. Због тога се калибрација мерне траке на броду обавља нешто другачије – без натезања вратила познатим моментом. Познато је да је мерна трака изузетно осетљива на промену електричног отпорна. Уколико би се увођењем спољашњег отпорника (RC) у коло Витстоновог моста симулирала промена отпора мерне траке која би одговарала максималном оптерећењу вратила тада би се овакво симулирано оптерећење могло искористити за прецизирање горње границе оптерећења приликом баждарења. Овакав поступак баждарења се назива шантовање. Како је то показано у детаљном извођењу које је дато у прилогу 3, вредност електричног отпора потребног отпорника за калибрацију мерне опреме зависи од пречника пропелерског вратила на коме се поставља мерна трака, модула клизања (G) материјала од кога је направљено вратило, карактеристике мерне траке која се калибрише и оптерећења вратила – момента која се симулира: ܴ஼ ൌ ܴ4 ∙ ቆ ߨ ∙ ܩ ∙ ܦ௩ଷ 8 ∙ ܳ ∙ ݇ െ 3ቇ У пр отпо врати Прил опте моме разли 5.1.5 Рани лабо мере испи скиц Сл Умес преч цеви лежа сред трак Е к с илогу 3 oп рник, чији ла за потр иком кал рећење вр нта, али ј кују, како Припр је је рече раторијски ња коришћ тивања је и: ика 5.4 – то пропел ника 88.9 спречена ј ју на десно ини распон а HBM 1-V п е р и м е исан је на је отпор о ебе калибр ибрације н атила. Мо е погодно би резулт ема за м но да је у м условим ена сасвим направљен Скица инс ерског вр mm и деб е ротација м крају. С а између Y41-6/350 н т а л н о чин на кој дређен дат ације. ије неопх же се за да се доња ати мерења ерења на оквиру п а спроведе нова опр а инстала талације к атила кор љине зида док се цев ензор за м носача цев (пун мост о д р е ђ и се у кол им изразом одно да с калибрац и горња били у ка броду - рипрема з н низ тест ема, базир ција која оја је кори ишћена је од 3.2 mm несметан ерење мом и. Прилик ) код које и в а њ е а о мерне тр , а у циљу е симулир ију усвој граница пр либрисани тестирањ а реална ова. Ово је ана на ново је шематск шћена за т шупља (Ip = 15 о могла ро ента – мер ом испити су сва че п с о р п ц аке додаје симулира а максима ити било и калибра м граница е опрем мерења на било неоп ј технолог и приказа естирања м челична ц 8.4117 cm тирати око на трака је вања је ко тири отпо и ј е с н калибрац ња оптере лно очеки која вред цији што ма. е бродовим ходно јер ији. За пот на на сле ерне опре ев спољаш 4). Левом уздужне поставље ришћена м рника акти а г е 84 иони ћења вано ност више а, у је за ребе дећој ме њег крају осе у на на ерна вни, Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 85 односно деформишу се приликом оптерећења цеви. Сва каснија мерења на бродовима у реалним околностима обављена су помоћу мерних трака истог типа. Мењајући крак (х) на полуги, која је монтирана на десном крају цеви, као и интензитет силе (F), додавањем тегова познатих маса, мењан је интензитет момента којим је цев била оптерећена. На тај начин цев је оптерећивана познатим моментом, док је истовремено на одзиву мерне траке праћена промена сигнала. На описани начин је реализовано више од 300 мерења, при чему су се задата оптерећења цеви кретала у интервалу између 30 и 365 Nm. У теоријском смислу, овакав начин мерења момента делује прилично једноставно. Међутим, у практичном смислу, читав низ околности може довести до грешака при мерењу. Приликом тестирања опреме симулиране су разне ситуације до којих може доћи при реалним мерењима и анализиран је њихов утицај на резултате мерења. Утицај грешке у напајању мобилне јединице опреме за мерење Један од могућих разлога за грешке при мерењима је неадекватан напон напајања мобилне јединице за аквизицију сигнала, која се напаја помоћу батерије. На самом уређају не постоји индикатор истрошености батерије, тако да на основу измерених вредности није лако препознати да ли су резултати мерења добри или нису. Пример оваквог сигнала је показан на слици 5.5. Пошто је приликом мерења уочено одступање измерених од тачних вредности момента, након провере, констатовано је да је опао напон напајања мобилне јединице. Из добијених резултата може се уочити да је карактер промене остао исти, с тим да су измерене вредности момента ниже од тачних. Закљ мере отпо кака да је скла крају мере Ути Посе кали кори Овак мање наба крећ бажд Осим Е к с учено је ња понови рника у ко в је добије батерија о ду са разл мерења. У ња. цај избора бна пажњ брацију о шћења отп ви отпорн тачности вљена су ч е у границ арења при ових, на п е р и м е Слик да се ова о поступ ло мерног н на почет слабила и иком у на случају отпорник а у окви преме. У орника ви ици су до доступн етири отпо ама ±0.01% ликом ме бављен је н т а л н о а 5.5 – Ути појава мо ак калибр моста мо ку мерења да се изм пону која да је ова р а за калиб ру испит литерат соке тачно ста скупи и и веом рника (20 . Процењ рења на бр и већи б о д р е ђ цај истрош же препоз ације. Нак ра се доби . Уколико ерене вред је очитана азлика вел рацију на ивања по ури се н сти (до ± 0 и до њих а јефтини 0 kΩ, 400 k ено је да с одовима к рој отпор и в а њ е а ености ба нати укол надним д ти исти си се добије ности сиг при кали ика треба резултат свећена ј арочито .02%) за к се теже д . У оквир Ω, 600 kΩ у ова чети оји су пр ника мањ п с о р п ц терије ико би се одавањем гнал (одзи мања вред нала морај брацији н размислит е мерења е избору наглашава алибрацију олази, док у припре и 800 kΩ) ри отпорн едмет овог е тачности и ј е с н по заврш калибраци в мерне т ност извес у коригов а почетку и о понављ отпорник неопход мерне опр су отпор ма за ме чија се тач ика довољ истражив и урађен а г е 86 етку оног раке) но је ати у и на ању а за ност еме. ници рења ност на за ања. о је поре се ко Овде отпо се по мере спро кори свак опре отпо (изм У д дефо слиц Е к с ђење резул ристи при су за кали рности од казало тач ња. Ово ведена са шћена тач ог отпорни ме за мер рници мањ ереном) вр аљем исп рмације, о и 5.7 дата 1. кали симу моме п е р и м е тата мерењ калибраци Слика 5.6 брацију пр 800 kΩ, а ности кали се може о декларисан на вредно ка помоћу ење мом е деклари едношћу о итивању дносно ве су два екст брација је лирана јед нту од Q н т а л н о а у зависн ји. Део до – Утицај т и мерењи различите брационо бјаснити им отпор ст отпора унимера ( ента на п сане тачн тпора. извршена личине кал ремна исп обављена инична де = 2475.4 N о д р е ђ ости од д бијених ре ачности о ма коришћ деклариса г отпорник тиме што ом од 800 која је Voltcraft V ропелерск ости, укол је прове ибрацион итана случ помоћу о формација m, и в а њ е а екларисане зултата је тпора за ка ена три от не тачност а заправо калибрац kΩ него ј добијена C-820). Пр ом вратил ико се у п ра утицај ог отпора, аја: тпорника од ɛ = 43 п с о р п ц тачности показан на либрацију порника ис и (0.01%, 1 није утица ија при м е при свак мерењем ема томе, у могу с оступак у а величин на резулт од Rc = 9 9.92 · 10-6 и ј е с н отпорника слици 5.6. те деклари % и 5%). ла на резул ерењима ој калибра карактерис за калибра е користи лази са та е симули ате мерењ 6 kΩ, чим , што одго а г е 87 који сане Како тате није цији тика цију ти и чном ране а. На е је вара У п расп били Иако симу физи друг укол Ути Прил мора гран темп Међу прег Е к с 2. кали симу моме рвом слу оложивих редно вез је у првом лирано оп чки прове и испитани ико се при цај темпе иком кали се водити ице. Позн ературе ш тим, пост реје није в п е р и м е брација је лирана јед нту од Q = чају кали отпорника ани. Слика 5.7 разматра терећење рити, мере случај је калибраци ратуре на брације о рачуна да ато је да то може до упак калиб елика укол н т а л н о обављена инична де 118.9 Nm брациони високе та – Утицај в ном случај далеко из њем моме показао д ји симули калибрац преме за се отпорни електричн вести до г рације тра ико се о ов о д р е ђ помоћу от формациј , отпорни чности, а у еличине о у за калиб ван реалн нта су доб а се при м ра мање оп ију и мере мерење мо к не загре а отпорн решке при је довољн оме повед и в а њ е а порника о а од ɛ = 2 к је доб другом сл тпора за ка рацију кор их вредно ијене доб ерењу до терећење ње мента пом ва значајни ост отпор калибрац о кратко т е рачуна. п с о р п ц д Rc = 20 1.13 · 10-6 ијен пара учају су и либрацију ишћен отп сти које ј ре вреднос бијају доб од реалног оћу додат је у однос ника раст ији, а тиме ако шанса и ј е с н 00 kΩ, чи , што одго лелном в сти отпор орник кој е било мо ти. Осим ре вреднос . ног отпор у на пропи е са пора и при мер да се отпо а г е 88 ме је вара езом ници им је гуће тога, ти и ника сане стом ењу. рник Међу да је нешт може за м мерн темп мерн јављ мерн У ци прил доби У то и оч утиц Е к с тим, мерн у машинс о вишој т реаговати ерења кор и мост, ак ературе н е компоне ају иденти е траке. љу провер иком тест јени су рез Слик ку испитив екивано, п ала на резу п е р и м е а трака кој ком прост емператур на утицај исте мерн тивни (као а мерења нте излож чне, чиме е утицаја ирања је ултати кој а 5.8 – Ути ања мерно оказало се лтате мер н т а л н о а је монти ору на бро и. Материј температу е траке ко што је би сведен на ене истој т се пониш повишене загревана и су показ цај повиш место је з да повиш ења. о д р е ђ рана на пр ду често и ал од кога ре и тиме д којих су о случај п најмању м емператур тава утиц температу зона инста ани на сли ене темпер агревано д ена темпе и в а њ е а опелерско преко 50 је направ унети греш сва чети риликом огућу мер и па су и ај темпера ре мерне т лације у ци 5.8. атуре на р о темпера ратура ме п с о р п ц вратило, у ºС, може љена мерн ку у мере ри отпорн тестирања) у. У том промене к туре на п раке на ре околини м езултате м туре од ок рне траке и ј е с н след чиње бити изло а трака та ње. Уколи ика, који тада је у случају су оје се на њ ромену от зултате ме ерног мес ерења о 40 ºС. Ка није знача а г е 89 нице жена кође ко се чине тицај све има пора рења та и ко је јније Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 90 Остали могући узроци грешака у мерењу Уколико се при мотажи мерне траке на пропелерско вратило погреши у углу и тиме се активне мерне компоненте траке не поставе на правце деловања главних напона смицања извесно је да ће доћи до грешке при мерењима. Приликом монтаже мерне траке на цев приликом тестирања опреме трака је била постављена под коректним углом. Испитивање утицаја грешке при монтажи мерне траке на резултате мерења није спроведено јер би то подразумевало употребу више мерних трака. До грешке при мерењу може доћи и услед утицаја влаге. Влага неповољно утиче, не само на квалитет споја између мерне траке и пропелерског вратила, него и на саму карактеристику мерне траке, као и на контакте преко којих се сигнал са мерне траке преноси до опреме за аквизицију. Овај проблем се превазилази тако што се мерно место са мерном траком након монтаже и лемљења свих контаката заштити лаком или специјалном пастом. Уколико се мерно место не заштити мерења се могу обављати, али не у дужем временском периоду. Приликом тестирања мерне опреме инсталација није била изложена утицају влаге тако да није било неопходно да се мерно место посебно штити. Један од могућих узрока грешке при мерењима може бити и евентуална неизбалансираност мерног моста. Под неизбалансираним мерним мостом се подразумева мост са отпорницима различите електричне отпорности у истом колу. Ово се превазилази додавањем спољашњег отпорника колу моста у циљу успостављања равнотеже. Употребом пуног моста, какав је коришћен при испитивањима, а који се састоји од четири идентична отпорника, грешка услед неизбаласираности моста је искључена. Макар и краткотрајно механичко преоптерећење мерне траке може имати за последицу „померање“ свих резултате мерења реалних оптерећења. Интензитет померања свих резултата зависи од степена преоптерећења мерне траке. Иако овакво механичко „оштећење“ мерне траке није честа појава извесно може довести до грешака при мерењима. Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 91 5.3 Мерење брзине брода За анализу енергетске ефикасности брода изузетно је важно знати колику брзину брод постиже при одређеном броју обртаја пропелера, односно при одређеној ангажованој снази. Према томе, у току спроведених мерења, при сваком од разматраних режима кретања, мерена је и постигнута брзина. Код речних бродова разликујемо две карактеристичне брзине брода:  апсолутна брзина брода – мери се у односу на дно реке (обалу) и  релативна брзина брода – мери се у односу на воду. За мерење апсолутне брзине данас се најчешће користи опрема базирана на GPS (Global Positioning System), или нешто модернијој DGPS (Differential Global Positioning System) технологији која се у последње време као стандардна уграђује на бродове. Обе споменуте технологије се заснивају на одређивању положаја брода на основу удаљености транспондера који се налази на броду од најмање три различита сателита (од укупно 24 који чине овај систем). DGPS подразумева допунску корекцију позиције брода на основу стационарних станица које се налазе на земљи и чије позиције су познате. Осим споменутих уређаја, данас постоје и други који се могу користити за мерење апсолутне брзине брода. На морским бродовима се често уграђују стационарни уређаји који на бази Доплеровог ефекта мере брзину кретања брода. Ови уређаји емитују одређени сигнал у одређеном правцу, а потом на основу модификације фреквенције рефлектованог сигнала, од дна или других препрека, одређују брзину брода. За анализу хидродинамичких карактеристика брода далеко је значајнија релативна брзина брода, односно брзина коју брод постиже у односу на воду. У зависности од карактеристика пловног пута (дубине, ширине, као и од водостаја) брзина тока реке може значајно утицати на релативну брзину брода. Висок водостај на рекама некада може условити и обуставу пловидбе, јер брзина тока реке може обесмислити узводну пловидбу, а низводну учинити недовољно безбедном. Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 92 Данас постоји више различитих уређаја који се могу користити за мерење брзине брода у односу на воду, од којих су неки овде наведени:  Питометар – основни принцип рада заснива се на мерењу динамичког притиска узрокованог кретањем брода, одакле се директно долази до тражене брзине брода у односу на воду. Уређај се састоји од једне “U” цеви која се налази у броду и која је монтирана у близини кобилице. Отвори на цеви су изведени ван брода и то тако да је један окренут ка прамцу (мери укупни притисак pT), а други је под углом од 90˚ у односу на правац кретања брода (мери статички притисак pS). Из разлике између укупног и статичког притиска, а на основу Бернулијевог закона, може се одредити брзина брода у односу на воду: ܸ ൌ ඨ2 ∙ ሺ݌் െ ݌ௌሻߩ  Електромагнетна сонда – уређај ради на принципу електромагнетне индукције. Струја која протиче кроз калем уређаја, који се налази у броду, генерише магнетно поље које се простире кроз воду ван брода. Вода која струји око брода и која се понаша као проводник, доводи до поремећаја овог магнетног поља, што има за последицу појаву електромагнетне силе. Индуковани напон, који се мери на сензору уређаја, пропорционалан је брзини струјања воде око оплате брода.  Хидрометријско крило – састоји се од малог импелера и струјно обликованог носача који се монтирају испод водне линије, испред прамца брода. Основни принцип рада заснован је на директној вези између брзине обртања импелера и брзине којом се брод креће у односу на воду. Битно је да импелер буде окренут у смеру кретања брода. Овај уређај је једноставан и лаган и често се користи као преносни уређај за мерење брзине струјања око брода, односно брзине кретања брода у односу на воду. За мерење брзине брода, приликом испитивања која су спроведена за потребе овог истраживања, коришћена је опрема на бази GPS технологије. У време испитивања није било могуће прибавити одговарајући уређај којим би било могуће мерити Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 93 брзину брода у односу на воду. Према томе, да би се ово превазишло, мерења су обављана при истим режимима рада мотора у узводној и у низводној вожњи на истој деоници (кад год је то било могуће), те је на основу разлика у постигнутим брзинама процењена брзина брода у односу на воду. На овај начин није могуће одредити потпуно тачну зависност брзине брода од броја обртаја пропелера, али се може сматрати да грешка није велика. 5.4 Остали утицаји Спољашњи утицаји и околности под којима се мерење спроводи у великој мери могу утицати на снагу коју је неопходно ангажовати у циљу постизања жељене брзине брода. Бројна ограничења пловних путева за унутрашњу пловидбу, која се у зависности од водостаја често мењају, у великој мери компликују успостављање јединствених критеријума када је реч о енергетској ефикасности речних самоходних теретних бродова. Према томе, потребно је приликом мерења апсорпције снаге повести рачина и о осталим факторима који утичу на измерену снагу, а који се могу поделити у две групе: 1. Стање брода приликом спровођења мерења  Оптерећење брода – на ком газу се спроводи мерење  Трим  Храпавост оплате  Храпавост пропелера  Утицај кормила и заношења брода  Угао курса и позиција брода у односу на ток реке 2. Спољашњи утицаји под којима се мерења спроводе  Дубина и ширина пловног пута  Ветар  Таласи  Температура воде  Брзина тока реке Е к с п е р и м е н т а л н о о д р е ђ и в а њ е а п с о р п ц и ј е с н а г е 94  Утицај других бродова на истом пловном путу  Гравитациони отпор  Структура дна Што се тиче анализе резултата мерења апсорбоване снаге морских бродова, када је о енергетској ефикасности реч, препоручује се од стране МЕРС-а да се мерења обављају под околностима при којима је утицај набројаних ефеката сведен на најмању могућу меру. Како често није могуће у потпуности искључити све неповољне спољашње утицаје препоручено је да се утицаји на резултате мерења, који су уочени у току мерења, одстране накнадним прорачунима. У том смислу, могу се користити препоруке међународног стандарда ISO-15016 [56] који је у примени од 2002. године. Овим документом су дате смернице за спровођење анализе резултата мерења на бродовима приликом пробних вожњи, а у циљу одређивања перформанси брода под прописаним околностима, које се најчешће прецизирају у уговорима о градњи бродова. Поступци за спровођење прорачуна који су овде описани могу се применити и на речне бродове, у домену у коме је реч о спољашњим утицајима који су документом обрађени. Остале утицаје, који споменутим резолуцијом нису посебно разматрани, а који у случају морских бродова нису посебно интересантни, треба накнадно анализирати. Да би овакву анализу било могуће спровести неопходно је познавати све околности под којима су мерења обављана. У истраживању које је спроведено приликом израде овог рада углавном није било довољно података што је анализу чинило комплекснијом. О поступцима и препорукама за спровођење поменутих корекција детаљније ће бити речи у поглављу 7. Из свега што је наведено у овом поглављу може се закључити да је поступак коректног мерења апсорбоване снаге изузетно комплексан и да велики број фактора може значајно утицати на измерене резултате. Према томе, при анализи разлика у резултатима мерења које су споменуте у претходном поглављу не треба искључити и могућност да су неки од набројаних утицаја приликом мерења занемарени што је могло довести до извесних грешака при мерењима, а чиме се донекле могу објаснити неки од резултата који се чине нелогичним. М а т е м а т и ч к и м о д е л 95 6 Математички модел 6.1 Вештачке неуронске мреже – ANN метода Метода базирана на тзв. вештачким неуронским мрежама (ANN – Arifitial Neural Network) проистекла је из више деценија дугог истраживања у области развоја интелигентних технолошких система, односно вештачке интелигенције у производним технологијама. Основни циљ ових истраживања је био и остао исти: развити машину – алат - индустријског робота који „разуме“ производни задатак и који је способан да у току процеса рада, на основу сензорских система препознавања и интегрисаних алгоритама учења, оствари известан ниво аутономности у раду. Данас се ова математичка метода може срести осим у индустрији и у многим научним истраживањима, у разним областима, као поуздан алат за идентификацију, анализу, контролу, прогнозу и обраду података. Иако могућности ANN методе далеко премашују проблем који је овде решаван, при развоју математичких модела у оквиру истраживања енергетске ефикасности речних самоходних теретних бродова, одабрана је управо ова метода. Један од разлога за овакву одлуку је тај што се у последње време све чешће појављују М а т е м а т и ч к и м о д е л 96 математички модели – инжењерски алати за решавање различитих инжењерских проблема из области бродоградње, а који су развијани управо применом методе вештачких неуронских мрежа. У том смислу, осим потребе да се дође до поузданог математичког модела који ће бити коришћен за даља истраживања пропулзије речних самохотки, намера је била и да се истраже могућности ове методе. Детаљније о овој методи дато је у прилогу 4. 6.2 Разматране концепције математичких модела У поглављу 4.4 показано је да између прикупљених резултата моделских испитивања и испитивања истих бродова у природној величини постоје некада и велике разлике. Моделска испитивања се најчешће спроводе без утицаја разних спољашњих фактора који могу утицати на резултате мерења (видети поглавље 5.4), изузев утицаја дубине и ширине пловног пута. Овакве околности могу се сматрати „идеалним“ околностима. Уколико се искључи могућност грешака при мерењима добијени резултати могу се сматрати релевантним за анализу утицаја форме брода, односно пропулзивног комплекса на енергетску ефикасност самохотки. Са друге стране, мерења апсорпције снаге на бродовима који плове у реалним околностима и који су изложени деловању многобројних утицаја, иако се чине релевантнијим за оцену енергетске ефикасности бродова, управо због ових утицаја не могу бити коришћена за споменуту анализу у изворном облику. Ове резултате би било могуће употребити за оцену ефикасности уколико би било могуће одстранити спољашње утицаје. Један од начина за добијање употребљивих резултата би могао подразумевати контролисано мерење апсорпције снаге, под следећим околностима:  пловни пут без препрека (кривине, други бродови, мостови, промене конфигурације пловног пута, ...)  познат пресек пловног пута са профилом брзина тока реке М а т е м а т и ч к и м о д е л 97  мирно време (нема таласа ни ветра)  познато стање пропелера и оплате брода (храпавост и евентуална оштећења)  брод утоварен тако да плови на равној кобилици (без трима)  употреба кормила сведена на минимум Други начин би подразумевао мерење свих значајних спољашњих утицаја у току спровођења мерења апсорпције снаге са циљем да се накнадном анализом резултата спољашњи утицаји елиминишу, нпр. према препорукама које су дате у [56]. Пошто у подацима који чине трећу групу испитивања (видети поглавље 4.4), а који се односе на испитивања бродова у природној величини, нису биле констатоване околности при којима су мерења обављана, одлучено је да даља истраживања буду базирана на математичком моделу који ће бити развијен на основу расположивих моделских испитивања. У том смислу, од свих расположивих резултата мерења, формиране су две групе података:  Моделска испитивања - друга група мерења, која садржи моделска испитивања, допуњена је испитивањима из прве групе резултата (видети прилог 1) за које је процењено да су добијени моделским испитивањима. Критеријум за процену извора резултата је била систематичност мерења. Уколико су дати резултати испитивања истог брода при више различитих газова, или при више различитих дубина воде, а да су при томе вариране вредности дате са одређеним кораком, процењено је да се ради о моделским испитивањима.  Мерења на бродовима – трећа група испитивања (прилог 1) допуњена је испитивањима из прве групе за које је процењено да не потичу од моделских испитивања. На тај начин су разврстани сви расположиви резултати мерења у две групе и формиране су базе које су послужиле за даљу анализу. М а т е м а т и ч к и м о д е л 98 Taбела 6.1 – Класификација свих расположивих резултата мерења апоспције снаге База Испитивања (прилог 1) Број испитивања Број мерења Моделска испитивања 1÷35, 42÷49, 54÷73 63 631 Испитивња на бродовима 36÷41, 50÷53, 74÷102 39 261 Укупно 102 892 6.3 Математички модел базиран на моделским испитивањима Базу за формирање математичког модела заснованог на моделским испитивањима апсорпције снаге речних самоходних теретних бродова чине 63 испитивања са укупно 631 мерењем. Треба напоменути да су у највећем броју случајева резултати били представљени у форми дијаграма код којих је на ординати била предата снага, а на апсциси постигнута брзина. Према томе, први корак је подразумевао дигитализацију резултата мерења - очитавање вредности из дијаграма и формирање нумеричке базе података. За потребе очитавања вредности сви расположиви дијаграми су скенирани и потом софтверски обрађени у циљу отклањања грешака приликом каснијег очитавања вредности. Применом програма TechDig извршено је очитавање вредности и формиране су табеле са резултатима мерења, које су погодне за даљу припрему за формирање математичког модела. Ради припреме улазне матрице за програм aNETka V2.0, којим је обављено „тренирање“ вештачке неуронске мреже приликом развоја математичког модела, развијен је програмски код у Visual Basic- у оквиру Excel-a. Овај програм, у каснијим фазама анализе, проширен је допунским модулима који су служили за проверу математичке стабилности и анализу поузданости добијеног математичког модела. 6.3.1 Разматрања независних променљивих За разлику од регресионе анализе која се већ деценијама користи за развој математичких модела у бродоградњи (у даљем тексту ММ) и којом су скоро сви М а т е м а т и ч к и м о д е л 99 ММ који данас постоје и развијени, када је реч о ANN методи избору независних променљивих приликом развоја ММ је потребно посветити нешто више пажње. Приликом развоја ММ применом регресионе анализе независне променљиве (улазне вредности које се приликом мерења задају) се састоје од две групе података:  основне независне променљиве које чине подаци који су варирани приликом реализације испитивања (дужина брода, ширина, депласман, ...) и  изведене независне променљиве које су добијене комбинацијама основних независних променљивих уз примену основних математичких операција или елементарних функција. На тај начин се приликом формирања ММ долази до групе од више стотина „независних“ променљивих. Уколико је неки од значајних параметара и промакао приликом формулисања базе основних независних величина, велика је вероватноћа да ће се исти у неком облику појавити при дефинисању изведених независних величина. Статистичком обрадом свих расположивих података долази се до тзв. „најбољег математичког модела“ који најчешће чини свега пар десетина најутицајнијих „независних“ променљивих, док остале као мање значајне бивају одбачене. При развоју математичког модела ANN методом потребно је на почетку дефинисати мали број независних величина и коначан модел ће бити базиран управо на овим улазним параметрима. Дакле, уколико је избор независних променљивих погрешан није могуће доћи до доброг математичког модела. Са друге стране, уколико се у старту претпостави већи број независних променљивих, ММ ће бити компликованији за примену, а провера математичке стабилности добијеног ММ је значајно комплекснија. Приликом развоја ММ за процену апсорпције снаге речних самоходних теретних бродова, а на бази расположивих резултата моделских испитивања, разматрано је неколико случајева. Последњи покушај је дао прихватљив модел који је и М а т е м а т и ч к и м о д е л 100 најдетаљније тестиран, док су из осталих покушаја, који су одбачени, изведени одговарајући закључци који се пре свега односе на пут којим треба (или не треба) ићи приликом примене ове методе. Имајући у виду да је циљ ММ даља анализа енергетске ефикасности ове групе бродова при пловидби у реалним околностима, било је неопходно да се међу изабраним независним променљивим нађу и димензије брода, али и карактеристике пловног пута. Према томе, у једном од многих покушаја су за основу базе усвојене следеће независне променљиве: ܥ஽ ൌ ݂ ቆ ܮ׏ଵ/ଷ , ܤ ∙ ܦ ܶଶ , ܤ ∙ ܶ ܾ ∙ ݄ , ܸ ඥ݃ ∙ ݄ቇ где је са CD означен коефицијент предате снаге који се може одредити из следећег израза: ஽ܲ ൌ ߩ ∙ ׏ଶ/ଷ ∙ ܸଷ ∙ ܥ஽ За први члан је усвојен тзв. коефицијент виткости јер је добро познато да овај параметар брода значајно утиче на отпор брода, нарочито при већим брзинама. Други члан је „компонован“ од два параметра. Први представља однос ширине и газа брода којим се уз коефицијент виткости описује форма брода, док други члан представља однос пречника пропелера (D) и газа брода. Приликом формирања базе бродова у поглављу 3 на неколико примера је показано да пречник пропелера утиче на ефикасност пропулзивног комплекса па је према томе сасвим оправдано размотрити могућност увођења ове величине међу независне променљиве. Трећим чланом се настојало да се у анализу уврсте и карактеристике пловног пута – ширина (b) и дубина воде (h). Да би независна променљива била у бездимензионој форми овај члан је развијен као производ следећих односа: - однос ширине брода и ширине пловног пута и - однос газа брода и дубине воде. М а т е м а т и ч к и м о д е л 101 За последњи члан, који зависи од брзине брода је усвојен Фрудов број на бази дубине воде. Међутим, упркос на први поглед сасвим логичном избору независних променљивих, као и избору коефицијента предате снаге у форми која се појављује у многим стручним радовима, који се баве проблемима пропулзије речних бродова, након више десетина покушаја де се дође до математичког модела који би био прихватљив, од оваквог приступа се одустало. Један од разлога за одбацивање ове конфигурације донекле се може приписати и самој методи која је коришћена. Наиме, добијено је више ММ који су могли бити прихваћени уколико би једини критеријум за њихово прихватање била тачност са којом ММ прате резултате мерења који су коришћени приликом њиховог развоја. Међутим, приликом провера поузданости добијених ММ ни један од разматраних случајева на промене: - пречника пропелера, - дубине води и - ширине пловног пута није реаговао у складу са очекивањима. На основу анализе коефицијената добијених ММ, који представљају тежинске односе између појединих неурона усвојених истренираних вештачких неуронских мрежа, уочено је да су добијеним моделима ове промене заправо биле пригушене. Ово се огледало у негативном предзнаку кључних тежинских односа, који су имали за последицу да имениоци утицајних чланова којима се множе друга и трећа независна променљива имају велике вредности. У даљим покушајима да се добије добар математички модел мењане су тзв. независне променљиве, али и сама једначина којом је описан коефицијент предате снаге. М а т е м а т и ч к и м о д е л 102 6.3.2 Разматрања конфигурације вештачке неуронске мреже Приликом избора конфигурације вештачке неуронске мреже која ће бити „тренирана“, у складу са базом података која је формирана на основу мерења, на располагању су била три типа активационих функција и могућност проширења мреже до максимално осам слојева. Ово су ограничења програма који је коришћен. Приликом избора активационе функције којом се подаци обрађују унутар неурона, на располагању су три типа функција:  линеарна функција – описана је једначином ݕ ൌ ܽ ∙ ݔ ൅ ܾ Имајући у виду карактер промене овог типа функције, помоћу кога је могуће описати искључиво линеарне промене и да се ово не може променити повећавањем броја скривених слојева, овај тип функције је одбачен.  Сигмоидна функција – описана је једначином ݕ ൌ 11 ൅ ݁ି௫ Сигмоидни тип активационе функције се, имајући у виду карактер промене, може применити при развоју траженог математичког модела. У том смислу је испитан већи број случајева.  Тангенс хиперболички – описан је једначином ݕ ൌ ݁ ௫ െ ݁ି௫ ݁௫ ൅ ݁ି௫ И овај тип активационе функције се може применити при развоју траженог математичког модела. Сви анализирани случајеви су тестирани и при овом типу активационе функције. Карактеристике ових функција су показане на следећем дијаграму. Што слоје усло Исто трен члан след У пр неур Прем мате реше 6.3.3 Прил речн имал Сл се тиче из ва, на ос жњавањем времено М ирање, ал ова модел ећег израза етходном и она у свако а томе, б матичког ња и са ас Извед иком разв их самохо е за циљ д ика 6.1 – Р бора броја нову вели мреже з М се виш и расте в а може се : ܾܿ ൌ зразу је са м слоју. рој слојев модела да пекта поуз ени мате оја ММ, дних терет а се добије асположи слојева (с ког броја начајно по е „натеже ероватноћ одредити ෍ሾሺܽ௜ ൅ ேିଵ ௜ N обележ а и број сам изаб даности, к матички којим су о них бродо што бољи ви типови а неурони испитани већава бр “ како би а математ на основу 1ሻ ∙ ܽ௜ାଵሿ ен број сло неурона у ере у ци ао и приме модел бухваћени ва, кориш модел. У М а активацио ма) као и б х случајев ој чланов „погодио ичке нест усвојене ൅ ሺܽଵ ൅ ܽே јева у мре сваком с љу прона нљивости резултат ћене су р неколико т е м а т и них функц роја неуро а, утврђен а математ “ сваку та абилности конфигура ሻ ∙ 2 жи, а са ܽ௜ лоју је ос лажења до модела у п и моделск азличите т случајева, ч к и м о ија на у свако о је да с ичког мо чку из ба модела. ције мреж је означен тављен ау вољно до ракси. их испити ехнике ко где је то и д е л 103 м од е са дела. зе за Број е из број тору брог вања је су мало смис мере база мери под „пов доби задрж У пр броје мере већ с Нако неур улазн најпо вешт ла, додава ња, а чији са резулта разликова којима су лачећи“ ре јена је кон ана мерењ Слик етходном вима испи ња обавља у били екс н више д онских мр им – неза годнија в ачке неуро не су вред је циљ био тима мере ли од очек мерења о зултате на ачна база а су прик а 6.2 – Ре дијаграму таних слу на на моде траполира есетина п ежа, разл висним, о ештачка нске мреж ности кој тзв. „навл ња. У слу иваних (и бављена) и погрешну у основном азана на сл зултати мо матем резултати чајева како лима, резу ни на брод окушаја ичитим ак дносно изл неуронска е су: има је пов ачење“ ММ чајевима к мајући у в тиме зна страну, м облику ( едећем ди делских ис атичког м мерења су дати у лтати који ове реални са различ тивациони азним – з мрежа. М а ећаван зн како би ада су се иду димен чајно квар ерења су предата сн јаграму: питивања одела су обележ прилогу су били д х димензи итим кон м функци ависним п Основне т е м а т и ачај појед што боље б резултати зије бродо или матем одбациван ага у функ – база за р ени у скл 1. Осим то оступни из ја. фигурација јама, као роменљив карактерис ч к и м о иних резул ила покри мерења у ва и околн атички м а. На тај н цији брзин азвој аду са ре га, иако су разних из ма вешта и различ им, усвоје тике изве д е л 104 тата вена већој ости одел, ачин е), а дним ова вора чких итим на је дене М а т е м а т и ч к и м о д е л 105  Усвојена је следећа конфигурација мреже: 5 + 11 + 5 + 1. Ово значи да мрежа има један улазни слој са пет неурона – независних променљивих, да има два скривена слоја са по једанаест у првом и пет неурона у другом и један излазни слој са једном излазном променљивом – коефицијентом предате снаге.  Усвојене су следеће независне променљиве: ଵܺ ൌ ܮ׏ଵ/ଷ , ܺଶ ൌ ܤ ܶ , ܺଷ ൌ ܾ , ܺସ ൌ ݄ , ܺହ ൌ ܸ ඥ݃ ∙ ܴ௛ Са Rh је означен тзв. хидраулички радијус који је одређен следећом зависношћу: ܴ௛ ൌ ܾ ∙ ݄ െ ܤ ∙ ܶ2 ∙ ሺ݄ ൅ ܶሻ ൅ ܾ ൅ ܤ Хидраулички радијус, како га је још Ландвебер (Landweber) [60] дефинисао, представља однос површине попречног пресека канала умањен за површину попречног пресека брода и оквашеног обима канала и брода. У овом изразу је оквашени обим главног ребра дат приближно, као сума ширине брода и двоструког газа, што је блиско реалном стању имајући у виду форме ових бродова. Треба уочити да је уместо Фрудовог броја на бази дужине, који се уобичајено користи када се разматра отпор депласманских бродова, или Фрудовог броја на бази дубине воде, који се користи када је реч о пловидби у плиткој води, уведен модификован Фрудов број – на бази хидрауличког радијуса. Ова измена је уведена са намером да се утицају ширине пловног пута, а који је при пловидби на рекама често ограничавајући фактор, у ММ да већи значај. Уколико је ширина пловног пута далеко већа од дубине воде (ܾ ≫ ݄), односно када ширина тежи бесконачности, израз за хидраулички радијус се своди на дубину воде: lim௕→ஶ ܾ ∙ ݄ െ ܤ ∙ ܶ 2 ∙ ሺ݄ ൅ ܶሻ ൅ ܾ ൅ ܤ ൌ ݄   Нако моди трен Сли Сви по бездиме одустало пута и д сигурно је проц покушај За зави дефинис Усвојен активац н прерач фиковани ирање веш ка 6.3 – Ре кушаји д нзионом о . То је ра убину вод је могуће ењено да а одустало сну проме ан следећи а је сигмо ионе функц унавања х резултат тачке неур зултати м а се усв блику нису злог што е (Х3 и Х пронаћи на ово запра . нљиву ус м изразом идна акти ије добије свих ра а мерења онске мреж оделских и ојене нез дали доб су промен 4) оставље чин којим во и није војен је к : ܥ஽ ൌ ׏ ∙ ߩ вацина фу ни бољи р сположиви на основу е. спитивања М а ависне пр ре резулта љиве које не у диме би ово мо нарочито оефицијен ஽ܲ ∙ ݃ ∙ ܸ нкција јер езултати. х резулт којих је ф – модифи т е м а т и оменљиве те и на кр садрже ш нзионом о гло бити п важно те т предате су приме ата доби ормиран кована баз ч к и м о представ ају се од о ирину пло блику. Са ревазиђен се од д снаге ко ном овог јена је улазни фа а за развој д е л 106 е у вога вног свим о али аљих ји је типа база јл за ММ Нако базом само Мате моде ܻ ൌ У пр функ Са ܺ зави Коеф Сред резул н „тренир података хотки, усв матичка ф л, је дата с ݂ ቄܿ ൅ ∑ହ௜ୀ етходном ција: ௞ су озн сну промен ицијенти ње квадра тате мере ања“ усво коју чине ојен је на ормулаци ледећим и ቄܥ௜ ∙ ݂ ቂܾ௜ଵ изразу са ачене усво љиву – ко математич Taбела 6 тно одсту ња који су јене вешта располож јбољи мат ја, којом зразом: ൅ ∑ ቂܤଵଵ௝ୀଵ ݂ሺݔሻ је пр ݂ሺݔሻ ൌ јене неза ефицијент ког модела .2 – Коефи пање разви коришћени чке неуро иви резул ематички се може ௜௝ ∙ ݂ ቀ ௝ܽ ൅ ܮ едстављен ݏ݅݃ሺݔሻ ൌ вине пром предате сн , којих им цијенти м јеног мат при разво М а нске мреж тати модел модел који представит ∑ ቀܣ௞௝ହ௞ୀଵ а усвојен 1 1 ൅ ݁ି௫ енљиве, а аге: ܻ ൌ 1 а 144, дати атематичко ематичког ју модела т е м а т и е, у склад ских испи је било м и усвојен ∙ ሺ ௞ܲ ∙ ܺ௞ ൅ а сигмоидн ܻ предст 0ଷ ∙ ܥ஽. су у табел г модела модела у износи 3.7 ч к и м о у са опис тивања ре огуће до и математ ܴ௞ሻቁቁቃቃቅቅ а активац авља тра и 6.2. односу н 5%. д е л 107 аном чних бити. ички െ ܩ иона жену а све 6.3.4 Под прим се м прав мате моде и ма моде Пров Поре дијаг доби свим испи изузе Тачк мате испр испи Анали стабилнош ену не сме оделом оп ац је подр матичког м ла. У друг ксималних л „понаша ера модел ђења изра рамима у јени прим случајеви тивања ко тно велик ама су пре матичког м екиданом тивања кој Слик за стаби ћу матем бити про исује. У т азумевао п одела за у ом кораку вредност “. а поређењ чунатих в прилогу еном моде ма који су ја су при а одступањ дстављене одела на линијом а нису кор а 6.4 – По лности м атичког м мена које н ом смислу роверу вр лазне про су независ и са малим ем са резул редности 5. Из дат ла (прорач коришће развоју мо а. Пример измерене испитивањ су приказ ишћена пр ређење изр одела и одела се ису у скла , провера едности ко менљиве к не промен кораком татима са полазни их дијагр уном) вео ни при ра дела одбач добијени вредности а која су ани резу и развоју м ачунатих в М а граница подразуме ду са прир је спрове је се доби оје су кор љиве вари и праћено мерења – 2 м резулта ама може ма добро п звоју моде ена, моде х резултат , пуне лин коришћен лтати при одела. редности т е м а т и за приме ва да унут одом физи дена у два јају приме ишћене пр ране измеђ је како с D провера тима мере се уочити рате резул ла. У случ лом се доб а је показа ије су доби а при њего мене мод са резултат ч к и м о ну ар границ чке појаве правца. ном развиј иликом ра у минима е математ ња дата с да резул тате мере ају модел ијају нека н на слици јене прим вом разво ела на с има мерењ д е л 108 а за која Први еног звоја лних ички у на тати ња у ских да и 6.4. еном ју, а лучај а М а т е м а т и ч к и м о д е л 109 На сликама П5.4 и П5.5, које су дате у прилогу 5, могу се уочити велика одступања у случају малог броја испитивања (9%) која су приликом развоја модела одбачена, јер су у већој мери кварила модел. На основу расположивих података ову разлику није могуће објаснити. Провера просторне стабилности модела – 3D провера Иако програм aNETka V2.0 пружа могућност да се одређени проценат података из базе, који се бира методом случајног узорка, не користи директно при развоју модела, него да се користи за његову проверу, приликом „тренирања“ вештачке неуронске мреже, као база за развој модела, коришћени су сви расположиви подаци. На овај начин је остварен виши степен контроле коришћене методе, док је провера математичке стабилности спроведена накнадно варијацијама независних променљивих унутар читаве области са малим кораком, што проверу чини знатно детаљнијом. Овакав начин провере подразумева дефинисање граница у оквиру којих се независне променљиве могу мењати. На слици 6.5 дате се области у којима се крећу независне променљиве које су коришћене приликом развоја математичког модела. Тачке на дијаграмима представљају тачке у којима су мерења обављена. Може се уочити значајно расипање појединих величина, док су неке променљиве мењане кроз више или мање вредности које се понављају. Осим тога, могу се уочити и зоне унутар осенчених области које нису покривене мерењима, те се према томе не може са сигурношћу тврдити какви се резултати у тим зонама могу очекивати. Ово је последица недовољне систематичности мерења која чине базу података. Према томе, у будућим истраживањима било би оправдано, у циљу провере, поновити мерења за случајеве који су одбачени приликом развоја математичког модел због значајнијих одступања, као и усредсредити се на испитивања бродова која би допринела равномернијем покривању наведених подручја. Слика 6.5 – Области у кој има се кре М а ћу независ т е м а т и не промен ч к и м о љиве д е л 110 12 450 I 400 о о о оо о оо о о о 10 350 300 og 250 х6 х 200 оо s о о 150 о 100 50 ,.............. __.__.__.__.__. 10 11 10 11 х, х, 20 1 - 18 о о о оо 8 8 8 09 Ј ~ 16 0.8 " ЈЈ> " " "f6 6t {). 6 {). {). 14 0.7 ~ " 12 " " ~ 0.6 " "с 6 о Х' 10 х 0.5 & " " & 8 6 " о о 0.4 0.3 оо g 6 о о о 000 о С) о о 8 о о Оо о о 0000 ОС> о о о 0.2 go '1> о о о о о 0.1 10 11 10 11 х, х, 450 - 20 400 18 8 8 о 8 о о о о 350 } 1б 300 14 250 12 х х 10 о о о о о о 200 t 150 1 о о о о (]) о о оо о 100 о оо ОФ о 50 ~ о о +---'-'-' 10 12 10 12 х, х, 20 0.9 18 8 ~ 1б 0.8 " "о " о ~% " 0.7 ~ Q 14 О.б " ~ 6 12 е о х o.s & fl х 10 о " 0.4 о о в о 0.3 'Ъ о 8 g о о о о 0.2 о о о о о о о о о о 0.1 о -'--'--i 2.0 4.0 б.О 8.0 10.0 12.0 100 200 300 400 500 х, х, 1 > 0.9 1 0.9 f " 0.8 0.8 g! 6 ј ~ " ~ 0.7 6 0.7 ~ О.б О.б " " Xo.s о ~& XJ.S 8 о ~" " " 0.4 о 0.4 е 0.3 о ~ 0.3 о о 0.2 0.2 о §о о 0.1 0 .1 100 200 300 400 500 10 15 20 х, х. На о којим пром На с мере разм анал моде вели кара вариј стаби а ти појед Прем моде пара снову диј а су об енљиве. О T лици 6.5, о њима, мож атраних н изи утицај л састоји чина које ктеристике ације јед лности мо ме и мо иних пром а томе, с ла, као и н метара, и аграма дат ухваћене ве границе aбела 6.3 – сим облас е се уочи езависних а промена од пет нез се односе пловног не или дела одра гућности ена. а циљем п ачина на к мајући у их на сли области су приказ Границе ти унутар ти и пост променљи појединих ависних пр на дименз пута (дуб више про жавају на г примене ровере пр оји матем виду физ ци 6.5 мат у којима ане у след за примену осенчених ојање међ вих. Ово величина оменљиви ије и депл ину и ши менљивих ранице ост математич осторне ст атички мо ички кар М а ематички се крећу ећој табели математи зона које усобне зав може пре на преда х које су и асман бро рину). То прилико алих, што ког модел абилности дел „реагу актер пој т е м а т и су формул разматр : чког модел нису дово исности и дстављати ту снагу, т зведене н да, постиг практичн м провере значајно с а при ан усвојеног је“ на пром аве која ч к и м о исане гра ане незав а љно покри змеђу гра проблем им пре ш а основу с нуту брзи о значи д математ ужава гран ализи ут математи ене појед је размат д е л 111 нице исне вене ница при то се едам ну и а се ичке ице, ицаја чког иних рана, испи изван Прил разм пром праћ пре с имај кара разм незав Дета анал конс На с случ треб разво тивање је граница к иком про атран је енљиве о ено је како вега, био у за посл ктером про отрити вел исних про љном про изе утицај тантне ши ликама 6.6 ај брода 9 а имати у ју модела Слика 6 спроведен оје су одр вере про велики б д минимал се ове пр циљ да се едицу ре мене зави ики број с менљивих вером је а промен рине. до 6.8 по 7 (прилог виду да и . .6 – Утицај о у значај еђене расп сторне ст рој случа них до м омене одр провери у зултате ко сне промен лучајева у . уочен про е дубине казани су 1) при пл спитивањ промене д но ширим оложивом абилности јева где аксимални ажавају на којој мери ји су у љиве. Сам право из р блем који воде при резултати овидби к е брода ов убине вод М а – габарит базом под усвојено су варир х вреднос резултате промене складу са поступак азлога шт је до из пловидби који су до аналима р их димен е на потре т е м а т и ним грани атака. г математ ане појед ти, а нек које даје независних очекиван је обиман о је модел ражаја до брода п бијени пр азличитих зија није к бну снагу ( ч к и м о цама, нека ичког мо ине незав ада и шир модел. Овд променљ им физи јер је потр базиран н шао прил ловним п именом М ширина. оришћено b = 50m) д е л 112 да и дела исне е, и е је, ивих чким ебно а пет иком утем М за Овде при Прем на св потр већи поче десн гран Слика 6. Слика 6. а резулта им датим ебна снага м брзинам ла да раст е стране гд ицом од к 7 – Утицај 8 – Утицај тима, који дијаграми за постиз а, да би н е. Ова поја е је дат пр оје резулт промене д промене д се добијај ма јасно с ање исте б акон што д ва се боље иказ доби ати нису у убине воде убине воде у примено е може уо рзине у по остигне м може уоч јених резу складу са М а на потреб на потреб м изведен чити да са четку опад инималну ити на диј лтата у по очекиван т е м а т и ну снагу (b ну снагу (b ог матема повећање а, што је и вредност аграмима гледу одоз ом промен ч к и м о = 100m) = 150m) тичког мо м дубине зраженије потребна с који су да го са уцрт ом размат д е л 113 дела, воде при нага ти са аном ране појав пута Поре моде прил С Иако повр повр Већ који изра испи знач начи која чиме мере наме моде е. Из дати ова границ ђење резу лских исп огу 1, а кој лика 6.9 све чети ши између ши како би из резулта се огледа жаја у вод тивања, ко ајна за ис н да се ов је коришћ би ова об ња, а у д тнула се п ла. х дијаграм а помера к лтата који итивања б и су кориш – Поређењ ри криве кривих у што боље та који су у нелогич и веће дуб ја су неси траживање о превази ена при р ласт била уху насто отреба за а се може а нижим д се добија родова 1, ћени при е израчуна „леже“ на области ве била покр овде пока ном карак ине. Ово ј стематична енергетс ђе је да се азвоју мат равномерн јања да с делимичн уочити д убинама. ју рачунс 3, 6 и 9 развоју мо тих са изм добијено ћих дубин ивена кри зани наме теру пром е последи и не покр ке ефикас база са р ематичког ије покри е располож ом модиф М а а се са по ким путем (тачке), ч дела, прик ереним вр ј површи а воде што тична зона ће се закљ ене потреб ца недовољ ивају дово ности реч езултатим модела, д вена. Међу иви пода икацијом т е м а т и већањем ш (површ) ије су ди азано је на едностима приметно је послед са плитко учак да по не снаге, ног броја љно добр них самох а моделски опуни нов тим, у не ци што б развијеног ч к и м о ирине пло са резулта мензије да слици 6.9 (b = 400m је „талас ица „натез м водом. стоји про који долаз располож о област к отки. Нај х испитив им мерењ достатку н оље искор математи д е л 114 вног тима те у . ) ање“ ања“ блем и до ивих оја је бољи ања, има, ових исте чког Мод На диме смис Једн плов воде 6.8 п опис На о изра и ук прош извед се кр допу Друг утиц ификација основу ве нзије брод ла увести а област б ног пута ( мање изра риказане аним посту Сл вај начин б женог утиц олико би б ирена до ених прим ећу димен нских „кор о значајно аја мањих усвојеног ликог бро ова, разли границу ко и покрива зона 1 на жен (зона су гранич пком. ика 6.10 – ио би одст аја дубин аза подата давањем еном опи зије разма екционих питање б ширина математ ја резулта чите шир јом би ма ла зону г слици 6.10 2), била и не криве Принцип м рањен ути е воде. Вер ка на осно већег бро сане логик траних бр “ података и могло д пловних п ичког мод та добије ине и дуби тематички де је изра ), док би зведена из (дате на одификац цај критич оватно да ву којих ј ја „вешта е. Међути одова, тре . а се однос утева при М а ела них прим не воде з модел био жен непов друга обл граничне десним д ије матема не области би се слич е развијан чких мере м, услед ш бало би до и на опра развоју м т е м а т и еном ММ акључено подељен ољан утиц аст, где је криве. На ијаграмима тиког мод на подру ан ефекат математич ња“ (енг ироких гра дати суви вданост уз одела. Ти ч к и м о за разли је да би и на две обл ај ограни утицај ду сликама 6 ) у склад ела чје у коме могао пос ки модел . dummy ница, у ко ше велики имања у о м пре, шт д е л 115 чите мало асти. чења бине .6 до у са нема тићи била data) јима број бзир о се најве пута усло енер Позн броју како дола У сл Да б утиц коеф недо као ш од по изме дефи ћи број ра може сма вима огран гетске ефи ато је да д на бази д однос дуб зи при пло Сл учају речн и се матем аја ограни ицијенти п вољно ист то је то с менутих к ђу дна бр нише на о сположиви трати вели ичених пл касности о убина вод убине од ине воде и видби брод ика 6.11 – их самохот атички фо чења плов ропулзије ражено по лучај са ут ритеријум ода и дна снову резу х мерења ком. Међу овних пут вај утицај е почиње око 0.7, а дужине бр а у плитко Области п ки однос h рмулисала ног пута н , нарочито дручје бро ицајем дуб а не узима реке. Пре лтата који односи на тим, како ева по ши не треба д да има ути некада и ода утиче ј води. ловидбе у /L је најче граница и а отпор б при мањ дске хидр ине воде у обзир у ма томе, п се добијају М а услове у к речне сам рини, проц а буде зане цаја на от мање. У [6 на хидрод плиткој в шће значај змеђу зон рода, треб им дубина одинамике на отпор б тицај газа реостало ј усвојеним т е м а т и ојима се ш охотке нер ењено је марен. пор брода 1] теоријс инамичке оди [60], [6 но испод 0 а 1 и 2 (сл а знати и ма воде. О и не пост рода. Осим брода, одн е да се тр математи ч к и м о ирина пло етко плов да при ана при Фруд ки је пока појаве до к 1] .15. ика 6.10), како се ме во је још оје препо тога, ни ј осно расто ажена гра чким моде д е л 116 вног е и у лизи овом зано ојих осим њају увек руке, едан јања ница лом. Рани шири емпи Са д осно мате да на пута Пост Увођ доне прим незав прет је је конс не пловн ријска једн ܸீ ோ ൌ Сли ијаграма д ву превој матичким граничну , с тим да ј упак за пр ењем опи кле се мењ енити јед исних (ул ходну пров татовано д ог пута. Н ачина: ሺെ0.0000 ൅0.00 ка 6.12 – З атог на с а који с моделом, м брзину пр е утицај ду имену мо сане грани а. Сада за начину ко азних) про еру зоне у а тражена а основу 023 ∙ ܾଶ ൅ 0009 ∙ ܾଶ ависност г шири лици 6.12, у се јав оже се уо и којој се п бине знатн дификова це, посту одређива ја описуј менљивих којој се за граница з располож 0.00134 ൅ 0.00433 раничне бр не пловног где је пр или у р чити изве ревој јављ о више из ног матем пак приме ње коефиц е математ . Поступак дати усло М а ависи и о ивих пода 93 ∙ ܾ ൅ 2 2 ∙ ܾ െ 3.60 зине од ду пута иказана по езултатим сна закони а утичу и ражен. атичког м не усвојен ијента пр ички моде је нешто ви налазе. т е м а т и д дубине така добиј .3236268ሻ 0712 бине воде врш која а добијен тост. Мож дубина и ш одела ог матема едате снаге л за жељ сложенији Уколико је ч к и м о воде, али ена је сле ∙ ݄ ൅ и од је добијен им усвој е се приме ирина пло тичког мо није дов ене вредн и подразу брзина за д е л 117 и од дећа а на еним тити вног дела ољно ости мева коју се тр пред је оп утиц осно брзи Сли Фин У ок моде утиц снагу испи ажи пред ата снага о исан мате аја ограни ву оне дуб ни. Описан ка 6.13 – П ална прове виру фина ла испитан аја каракте . Параме тивања, д ата снага дређује пр матички м чења плов ине за ко и поступа оступак п ра стабил лне провер је велики ристика п три који ати су у та T већа од гр остом зам одел. Ако ног пута ју је жеље к шематски римене мо ности мо е простор број случ ловног пут су мењани бели 6.4. aбела 6.4 аничне вр еном незав је брзина на снагу) на брзина је показа дификован дификова не стабилн ајева, што а и поједи прилико – Испитан М а едности (з исних вре мања од г тада се п (при b = н на слици ог математ ног матем ости моди је уједно и них парам м помену и случајев т е м а т и а познато дности у ј раничне вр редата сна const.) јед 6.13. ичког мод атичког м фиковано скоришће етара фор те анализе и ч к и м о b и h) тад едначину к едности ( га одређуј нака грани ела (b = co одела г математи но и за ана ме на потр , као и ш д е л 118 а се ојом нема е на чној nst.) чког лизу ебну ема У та део кара испи  У У пр која број се кр мате 400 м На д прим диме На д резул бели 6.4 по табеле) п ктеристике таним случ тицај шир вом испит је потребн бродова и ећу унута матичког м етара. Нек Слика 6 ијаграму еном мод нзије назн есном диј татима мо себно су н риликом бродова ајевима. ине пловн аном случ а за пости з базе моде р прописа одела. Ш и од добиј .14 – Утица датом на ификовано ачене на с аграму доб делских и азначене н провере које су бил ог пута н ају анализ зање одре лских исп них границ ирина пло ених резул ј промене при о слици 6. г математ лици. Дуб ијена повр спитивања езависне п стабилнос е фиксир а потребну иран је ут ђене брзин итивања, к а, а нису вног пута тата дати ширине пл дносу h/T = 14 показан ичког мо ина воде у ш је прек брода ис М а роменљив ти матем ане (леви д снагу (сл ицај шири е. У том с ао и други непосредн мењана је су на слик овног пут 4.55 и су резу дела за с овом случ лопљена с тих димен т е м а т и е које су в атичког м ео табеле учај 1) не пловног мислу, раз х бродова о коришће у интерва ама 6.14 до а на потреб лтати кој лучај само ају износи а јединим зија при ш ч к и м о ариране (д одела, ка ) у различ пута на с матран је чије диме ни при ра лу између 6.16. ну снагу и су доби хотке чиј ла је 5 ме располож ирини пло д е л 119 есни о и итим нагу већи нзије звоју 50 и јени е су тара. ивим вног пута вред    Слич (испи овом h/T ј се „о дола што од 125 м ности. Из д добијен нема не разматр смањењ снаге, утицај с долази с ан каракт тивање 72 случају д е смањен н сећа“ и п зи до супе за последи Слика 6 етара (исп обијеног р а површ, и очекивани аном опсег е ширине мањења ш а повећањ ер промен ) у води и убина воде а 1.79. Мо ри мањим рпозиције цу има брж .15 – Утица итивање 6 езултата м ако је њен х дисконти у, пловног п ирине пл ем брзине е потребн сте дубин 5 метара, же се уочи брзинама неповољни и пораст с ј промене при о 4), а у ци оже се уоч највећи д нуитета ш ута има з овног пут брода. е снаге д е што је п док је газ ти да ути брода. П х утицаја наге потр ширине пл дносу h/T = М а љу провер ити: ео ван гра то указује а последиц а на потр обијен је оказано н брода пов цај ширин ри мањим дубине вод ебне за пос овног пут 1.79 т е м а т и е поуздано ница дати на стабил у бржи п ебну снаг и у случа а слици 6. ећан на 2.8 е пловног п ширинама е и ширин тизање ист а на потреб ч к и м о сти добиј х на слици ност мод ораст потр у до изра ју већег б 15. Како ј метара, о ута почињ пловног е пловног е брзине. ну снагу д е л 120 ених 6.5, ела у ебне жаја рода е и у днос е да пута пута На с плов смањ при утол На п одно није разм Изве прил су нест прик шири прим могл лици 6.16 идби у вод ен (h/T = практично ико израже Слика 6 риложеним с h/T, јер б покривен атраним бр стан степе иком прим приликом абилности азано је п нама пло еном мод о закључи дати су ре и дубине 1.25) што ј неогранич нији укол .16 – Утица дијаграм и се са по о резултат одовима р н нестаби ене у зони развоја показан је оређење ре вног пута ификовано ти да при зултати ко 3.5 m. Ови е имало за еној шири ико је шир ј промене при о има макси већањем б има мере еч. лности мо која је би модела на слици 6 зултата м од 125 m г математ ширинам ји су доби м је одно последицу ни пловно ина пловно ширине пл дносу h/T = мална брз рзине ушл ња, а нем дификова ла покрив одбачена. .17. На де оделских и и 400 m ичког мод а пловног М а јени за сл с дубине в да је утиц г пута (40 г пута мањ овног пут 1.25 ина је смањ о у горњу а ни пра ног матем ена модел Најизраж сном дијаг спитивањ са резул ела. Из до пута већ т е м а т и учај истог оде и газа ај плитке 0 m), с' ти а. а на потреб ивана, ка поткритич ктичан зн атичког м ским испи енији п раму датом а (случајев татима кој бијених р им од 250 ч к и м о брода али брода дод воде израж м да је еф ну снагу ко је смањ ну област ачај када одела уоч тивањима, ример уо на овој с и 55 и 58) и су доби езултата б метара с д е л 121 при атно ен и екат иван што је о ен је која чене лици при јени и се нага потр шири Сли Овак испи су до циљу резул на ос брод резул случ  У На с мате шири мате 6.6. ебна за по не пловно ка 6.17 – У са ви резулт тивањима бри и поу обезбеђи тати наме нову веће ове код к тати без з ај који је д тицај дуби лици 6.18 матичког м ни пловно матичког м стизање ис г пута, шт тицај пром испитивањ ати отвара јер матема здани резу вања најв ћу потребу г броја исп ојих је к накова не ат на слиц не пловно дати су одела за с г пута од одела са те брзине, о није логи ене шири има која н ју питање тички мод лтати исп еће могућ за сужава итаних слу оефицијен стабилност и 6.17 оста г пута на резултати лучај испи 50 метара проширени у зони већ чно. не пловног ису кориш поузданос ел може би итивања н е поуздан њем грани чајева кон т виткост и. Увођењ је ван гран потребну који су д тивања по , који је, к м границ М а их брзина пута на п ћена при р ти резулт ти онолик а основу к ости мате ца за прим статовано и већи о ем ове гр ица за при снагу (слу обијени п д редним ао пример ама за при т е м а т и , благо рас отребну сн азвоју мод ата добије о добар и п ојих је ра матичког ену модел је да се пр д седам д анице за п мену. чај 2) рименом м бројем 97 нестабилн мену, при ч к и м о те са пора агу и поре ела них модел оуздан ко звијен. Ип модела ов а. Према т именом М обијају д римену мо одификов (прилог 1 ости извед казан на с д е л 122 стом ђење ским лико ак, у акви оме, М на обри дела аног ) при еног лици Сада дијаг ‐ ‐ У де дуби На с плов Сли више нем рамима се са израж без утиц сни дијагр ни воде ко ледећем д ни пут ши Слик ка 6.18 – У а пораста могу уочи еним утиц аја дубине ам уцртана ја одговар ијаграму д рине 400 м а 6.19 – У тицај пром потребне ти јасно ра ајем огран пловног п је крива к а вредност ати су рез етара. тицај пром ене дубин снаге са п здвојене д ичења пло ута на пот оја је одр и 0.43. ултати кој ене дубин М а е пловног орастом ду ве зоне: вног пута ребну снаг еђена Фруд и су доби е пловног п т е м а т и пута (b = 5 бине за и и у. овим број јени за ис ута (b = 4 ч к и м о 0 m) сту брзину а базирани ти брод ал 00 m) д е л 123 . На м на и за Из д до н вред На н моди испи доб доби обијених р еповољни ностима Ф аредне дв фикованог тивања кој Слика 6.2 ијеним при Слика 6.2 јеним при езултата м х хидроди рдовог бро е слике д математ а јесу узет 0 – Поређе меном мод 1 – Поређе меном мод оже је закљ намичких ја на бази ато је пор ичког мо а у обзир п ње резулта ификован ње резулта ификован учити да утицаја дубине вод еђење рез дела са р риликом р та моделс ог математ та моделс ог математ М а са смањењ на снагу е. ултата кој езултатим азвоја мод ких испити ичког мод ких испити ичког мод т е м а т и ем ширин (PD) долаз и су добиј а неких ела. вања са ре ела (случај вања са ре ела (случаје ч к и м о е пловног и при ма ени прим од модел зултатима еви 1, 3, 6 зултатима ви 23, 25, 28 д е л 124 пута, њим еном ских и 9) и 30) Из д прор мате мате апсо треб проп омог обрн  У Утиц и од конс очек изра Сли обијених ачунима, матичког м матички рбоване сн а нагласит улзије, ка ућавала п уто. тицај коеф ај коефиц носа шир тантне ши ивано, пов женије уко ка 6.22 – У резултата као и ви одела. Из модел мо аге из дуб и да дубин о и да д рерачунав ицијента ијента вит ине и газ рине и д ећање вит лико је брз тицај вит могу су сок ниво добијених гао кори оке воде у а воде, ос о сада н ање апсор виткости кости брод а брода убине, дат кости бро ина брода кости брод уочити стабилно резултата сти за п плитку, а им на отп ије постој боване сн брода на а при кон (B/T), као је на сл да повољн већа. а на потре М а веома до сти пред проистич рерачунав ли и из пл ор брода, ала одгов аге из д потребну с стантним в и при п икама 6.2 о утиче н бну снагу т е м а т и бра слагањ ложеног м е да би се ање резу итке у дуб утиче и н арајућа м убоке вод нагу (случ редности ловидби п 2 и 6.23. а снагу, ш у води дуб ч к и м о а мерењ одификов модифико лтата ме оку воду. а коефици етода кој е у плит ај 3) депласман ловним п Као што то је уто ине 7.5 ме д е л 125 а са аног вани рења Овде јенте а би ку и а (Δ) утем је и лико тара Сли На д 43 и пово за по била јер је на о Међу мањи дост резул на сл је од моде моде  У У ок анал снагу ка 6.23 – У ијаграмим з прилога љан утица стизање и потребна познато д тпор крета тим, ако с газ, одн рујавање в тати и ни ици 6.22 п нос дужин лских исп ла. тицај пром виру пров изиран је . Примери тицај вит а су дата и 1) у две ра ј виткости сте брзине мања снаг а са повећ њу брода е узме у об осно да ј оде пропе су толико оследица ј е и ширин итивања) д ене однос ере просто и утицај п добијених кости брод поређења зличите ду нешто изр у случају д а. Овакав з ањем дужи , узрокован зир и чињ е однос h леру, а ти нелогични е тога што е мањи од оња грани а ширине рне стаби ромене од резултата а на потре са моделс бине плов аженији у ужег брод акључак с не брода и малом еница да д /T већи, ме и на . Донекле се део рез 7, а што је ца за при и газа бр лности мо носа шири дати су н М а бну снагу ким испит ног пута. плиткој во а, који би е на први неповољни дубином в ужи брод што веров коефицијен необичан ултата одн (на основу мену моди ода на пот дификован не брода а сликама т е м а т и у води дуб ивањима Може се п ди. Ово би био ужи и поглед не хидродин оде, поста (Δ=const., B атно пово те пропул карактер р оси на бро располож фикованог ребну сна ог матема и газа бро 6.24 и 6.25 ч к и м о ине 3.5 ме (случајеви риметити значило д имао мањи чини логи амички еф ју израже /T=const.) љно утич зије, доби езултата д дове код к ивих резул математи гу (случај тичког мо да на потр . д е л 126 тара 42 и да је а би газ, чним екти нији. има е на јени атих ојих тата чког 4) дела ебну На д случ који рачу Из д брод укол Слика ијаграмим ајеве 71 и су били нски (повр Слика обијених р а (B/T) сн ико је брз 6.24 – Утиц а, поређењ 72 (прилог задати при ш) веома д 6.25 – Утиц езултата н ага потреб ина брода ај односа у води а ради, д 1) који јед провери. обро прат ај односа у води амеће се з на за пост већа и дуб ширине и дубине 5 ати су и р ини своји Може се е обе криве ширине и дубине 3.5 акључак д изање ист ина воде М а газа брода метара езултати м м димензи приметит . газа брода метара а са пораст е брзине мања. Как т е м а т и на потребн оделских јама одгов и да резул на потребн ом односа опада, што о су депла ч к и м о у снагу испитивањ арају усло тати доби у снагу ширине и је израж сман и ду д е л 127 а за вима јени газа еније жина брод исто и га проп [60] Изве које није само  У (с На д доби вред плов може без резул закљ а констант времено см за брода улзије. Пр ова промен сно „вито се приближ анализа кр ходним те тицај про лучај 5) ијаграмим јени анали ностима д ног пута о се закључ изражених татима м учити да м Слика ни, повећ ањење газ (h/T), а ш ема томе, а има за п перење“ д авају горњ етања бро ретним бро мене одн а датим н зом утиц епласмана д 400 m м ити да се појава оделских одификов 6.26 – Ут ање однос а брода. Т то се вер иако се от оследицу е обијених п ој поткри да у овој довима, н оса дужи а сликама аја односа и газа бро оже се сма у свим раз нестабилно испитива ани матема ицај однос а B/T подр о има за по оватно по пор брода фикаснији оврши мо тичној зон области је ема практи не и ши 6.26 – 6. дужине да. У сви трати неог матраним сти. На ња, упрко тички мод а дужине и М а азумевало следицу п вољно од повећава погон бро же се уоч и. Међути р та зона, чан значај рине бро 28 приказа и ширине м, овде да раниченом случајевим основу по с малим ел даје дов ширине б т е м а т и би повећ ораст одно ражава на са повећањ да. ити при в м, циљ ово када се го . да на по ни су рез брода пр тим, случа . Из добиј а добијају ређења и одступањ ољно добр рода (h/T = ч к и м о ање ширин са дубине коефици ем однос ећим брзи г истражи вори о ре требну с ултати кој и констан јевима ши ених резул глатке пов зрачунати има, мож е резултат 3.75) д е л 128 е уз воде јенте а B/T нама вања чним нагу и су тним рина тата рши х са е се е. Из д газу се са Позн отпо очек Упор дуби резул Прва изра закљ укол дуби која пром доби већи проп обијених р и депласм мањом сн ато је да р брода о ивати и кад Слика едо са пр не воде, о тате. Овд вредност женом ути учити да ико је одн на воде ма је спровед ену главн јени упућу , што подр елер мање езултата м ану брода агом мотор са пораст пада. Доб а је о сназ 6.27 – Ут овером ут дносно ут е су дата т одговара цају плит је повољ ос дубин ња. Анали ена у [60] з их дименз ју на суп азумева у „заклоње оже се уоч , повољно а може по ом односа ијени резу и реч. ицај однос ицаја одн ицај однос ри случај умерено ке воде (с ан утицај е воде и г зом утицај акључено ија од отп ротан закљ жи и дуж н“ бродом ити да се одражава стићи иста L/B, при лтати су а дужине и оса димен а дубине а где је ов дубокој в лика 6.28) повећања аза брода а промене је да је отп ора у дуб учак. Ако и брод пр и вода му М а пораст одн на енергет брзина. непромењ показали д ширине б зија брода воде и газ ај однос м оди, док . Из доби односа неповољн основних ор у плит окој води је однос и истом га лакше до т е м а т и оса L/B, пр ску ефикас еном депл а се овак рода (h/T = , анализир а брода (h/ ењан изме друга вред јених резу L/B утоли ији, однос димензија кој води м . Резултат дужине и зу и депл струјава, ш ч к и м о и констан ност брод асману и ав тренд 1.75) ан је и у T) на доб ђу 3.75 и ност одго лтата мож ко израже но уколи брода на о ање осетљ и који су ширине б асману, та то се пов д е л 129 тном а јер газу може тицај ијене 1.17. вара е се нији ко је тпор ив на овде рода да је ољно одра Прем диме  У Посл моди брод жава на ко а томе, у нзија брод Слика тицај пром едњи ути фикованог а. Неки од Сл ефицијент плиткој а је израж 6.28 – Ут ене однос цај који је математи резултата ика 6.29 – е пропулзи води осет енија него ицај однос а газа и д анализир чког моде који су доб Утицај од је, а тиме љивост по у дубокој в а дужине и ужине бро ан у окви ла је ути ијени дати носа газа и М а и на енер требне сн оди. ширине б да на потр ру провер цај промен су на сли дужине б т е м а т и гетску ефи аге на пр рода (h/T = ебну снаг е просторн е односа кама 6.29 и рода (h = 5 ч к и м о касност б омене гла 1.17) у (случај е стабилн газа и ду 6.30. m) д е л 130 рода. вних 6) ости жине Прил мења мета 3.5 м Из д брод овог изме  П пр На д испи мате моди који стаби нест мате пров иком вар ни. На сл ра, а на сли етара. Сли обијених р а расте и п односа не ђу трупа б ровера мо овера ијаграмим тивања с матичког фиковани су кори лности м абилности матичког м ером мод ијација га ици 6.29 д ци 6.30 пр ка 6.30 – езултата м отребна сн повољно рода и про дификова а датим у а резулта модела. модел у п шћени пр одификова какви одела, ко ификовано за и дужи ати су рез иказани су Утицај одн оже се уо ага. Овака одражава пелера, нар ног модел прилогу 6 тима кој Из добије ојединим с и развој ног модел су уочен ји је боље г математ не брода ултати кој резултати оса газа и чити да с в резултат и на отпор очито у п а поређењ приказан и су доб них резу лучајевим у модела а закључе и провер пратио ул ичког мо М а депласма и су доби који су до дужине бр а повећањ је сасвим брода [6 литкој вод ем са ре о је поређ ијени пр лтата мож а лошије „ . Међути но је да н ом немо азна мере дела, пока т е м а т и н и шири јени за ду бијени за ода (h = 3. ем односа очекиван, ј 0], али и и. зултатима ење резулт именом м е се ко прати“ рез м, провер ема знача дификован ња. Осим зало се д ч к и м о на брода бину воде дубину во 5m) газа и ду ер се пове на интерак мерења ата модел одификов нстатовати ултате ме ом прост јнијих зна ог (извор тога, детаљ а се њег д е л 131 нису од 5 де од жине ћање цију – 2D ских аног да рења орне кова ног) ном овом М а т е м а т и ч к и м о д е л 132 применом добијају углавном логични резултати без значајнијих одступања од очекиваног карактера промене предате снаге у зависности од главних димензија бродова и карактеристика пловног пута, што није био случај када је реч о изворном математичком моделу. Према томе, овакви резултати уносе извесну сумњу у поузданост појединих моделских испитивања, која својим карактером одступају од очекиваних, утичући на изворни математички модел и чинећи га нестабилним. На основу свега изнетог, утврђене су коначне границе за примену предложеног – модификованог математичког модела: 7.0 ≤ L / B ≤ 14.0 3.5 ≤ B / T ≤ 11.0 7.0 ≤ L /1/3 ≤ 11.0 3.0 m ≤ h ≤ 20.0 m 50 m ≤ b ≤ 400 m Иако је предложени математички модел детаљно анализиран, због већег броја независних променљивих на којима је заснован, постоји могућност да у некој комбинацији улазних величина дође до „искакања“, те се приликом његове примене препоручује опрез и критички приступ резултатима. Уведеном модификацијом изворног математичког модела постигнуто је више ефеката: ‐ проширене су границе за примену модела чиме су проширене и могућности за анализу утицаја промена појединих параметара на потребну снагу, а тиме и на енергетску ефикасност бродова, ‐ одбачена су мерења која су уносила поремећаје што је имало за последицу појаву математичке нестабилности модела, ‐ модификовани математички модел боље описује промене до којих долази услед варијација разматраних независниј променљивих. Употреба математичког модела ван ових граница се не препоручује, а уколико је то неопходно препоручује се пажљивији приступ резултатима. А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 133 7 Анализа резултата испитивања бродова у природној величини 7.1 Поређење резултата испитивања бродова у природној величини са резултатима који се добијају применом усвојеног математичког модела У поглављу 4.4 показано је да постоје некада и велике разлике између резултата испитивања истих бродова под различитим околностима. Осим тога, показано је да у неким случајевима постоје значајна одступања између резултата моделских испитивања и испитивања бродова у природној величини. Према томе, може се очекивати да у појединим случајевима постоје и одступања између резултата испитивања бродова у природној величини и одговарајућих резултата који су добијени применом математичког модела који је заснован на моделским испитивањима. У том смислу, су у раду проверена сва расположива мерења и констатовано је да на основу доступних података није лако извести конкретне закључке којима би били објашњени сви расположиви резултати. Да је то тако може прик На двоп 1. Ре на де била док с мате снази је до где губи ITTC Из д води прат већи уоча се сагле азане чети слици 7.1 ропелерна зултати да сном за ду ограничен у испреки матичког м , што је р бијена из с је за вр така) усво -1957 преп Сли обијених р резултати е до брзин м брзинам ва тренута А н дати већ ри типичн приказан брода (исп ти на лево бину од 1 а. Пуна ли даном лин одела. Ос ачунато у ледећег из едност „к јено 0.50 орукама. ка 7.1 – П езултата м доста до е која одг а се јавља к када дол а л и з а р на основу е групе доб о је пор итивања 4 м дијаграм 1 метара. Ш нија предс ијом предс на линија циљу допу раза: ܴி ∙ ܸ ߟ஽ ൌ вази-проп , док је оређење д оже се зак бро слажу овара Фру веће одсту ази до поја е з у л т а следећих ијених рез еђење доб 0 и 50), чи у важе за ирина пл тавља резу тављени р представљ нске прове 0.5 ∙ ߩ ∙ ܵ ߟ஽ улзивног“ коефиције обијених р ључити да . У случај довом бро пање, с ти ве утицаја т а и с п неколик ултата. ијених р је су карак дубину пл овног пута лтате испи езултати к а утицај т ре резулта ∙ ܸଷ ∙ ܥி коефициј нт отпор езултата (Δ се у случ у плитке ју на бази м да се из плитке вод и т и в а њ о примера езултата з теристике овног пута ни у једн тивања ре оји су доби рења у ук та мерења ента (хид а трења р ≈ 3300 то ају испити воде резул дубине од измерени е. а б р о д кроз кој а два сл дате у при од 5 мета ом случају алних бро јени прим упној пре . Ова вели родинами ачунат п на) вања у ду тати се д око 0.65. х вредност о в а 134 е су ична логу ра, а није дова, еном датој чина чких рема бокој обро При и не Из р резул мате Кара прир прор снага кара десн Још дати прил 81 је езултата ко тата испи матичког м Слика 7 ктери доб одној вел ачунима. Ш и да би т ктер измер ом дијагра нелогични резултати иком испи испитан п Слика 7 А н ји су дати тивања бр одела. .2 – Поређ ијених кр ичини н та више, ребало да ених крив му где је п јим чине с испитив тивања пл ри газу од .3 – Поређ а л и з а р на слици одова 51 ење добије ивих су т е могу ако се зна се асимпт их се не ад снаге пр е резултат ања два б овили у ка 1.5 метара ење добије е з у л т а 7.2 јасно с и 86 и вр них резулт акви да се добити к да се смањ отски при чини логи и мањим б и који су п рода носи налу шири , а газ брод них резулт т а и с п е уочавају едности ко ата (лево б резултат ориговање ењем брзи ближава н чним. Ов рзина зан редставље вости од не 55 мета а 85 је изн ата (лево б и т и в а њ велика одс је се доби род 51, а д и испитив м резулт не брода с ули при ма о се нароч емарљиво м ни на сли око 1000 ра и дубин осио 1.65 м род 81, а д а б р о д тупања из јају прим есно 86) ања бродо ата добиј мањује пре лим брзин ито уочав али. ци 7.3. Ов тона кој е 4 метра. етара. есно 85) о в а 135 међу еном ва у ених дата ама, а на де су и су Брод Прем вели 40 k вред непо вели отпо 13 k прем Да б проп брод 260 k Међу оних моде окол шири Депл преч дуби а резулта чини, прои W, док се ности се вољним у ки део уло р таласа ни m/h. Далек а којима ј и било м елера је 1. а 85, који W. свим исп који су д л је дао н ностима. не 11 мет асмани су ник пропел не 4 метра Слика 7 А н тима мер стиче да ј са око 9 не чине р словима – жене снаг је домина о реалнији е за пости огуће пост 55 метара) има пропе итаним слу ати на сли иже вред Овде су д ара при газ износили ера је 1.6 . .4 – Поређ а л и з а р ења, која е за постиз 0 kW мож еалним, т у каналу е троши н нтна комп м се чине зање разм ићи брзин потребно лер пречн чајевима ци 7.4. Да ности од ати резул овима од 2830, одн метара. Ис ење добије е з у л т а су обав ање брзин е постићи им пре ш . Према д а савладав онента у у резултати атраних бр у од 13 је пропеле ика 1.70 м далеко најч кле, у најв оних које тати испи 2.8 (случај осно 2520 питивања них резулт т а и с п љена на е од 10 km брзина о то је реч обијеним ање отпор купном отп добијени зина потр km/h у сл ру предати етара, пот ешће су р ећем број су добије тивања бр 95), однос тона. Бр су спровед ата (лево б и т и в а њ бродовима /h потребн д 13 km/h о пловид резултатим а трења (о ору, чак и математи ебна знача учају брод 300 kW, д ребно расп езултати и у случајев не мерењи ода дужин но 2.5 мет од је једн ена у кана род 95, а д а б р о д у приро а снага од . Овако н би при в а следи д ко 50%), при брзин чким моде јно већа с а 81 (пре ок је у сл олагати са згледали п а, математ ма у реа е 105 ме ара (случа опропелер лу ширине есно 96) о в а 136 дној око иске еома а се те да и од лом, нага. чник учају око опут ички лним тара, ј 96). ни, а 55 и А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 137 На први поглед, због великих одступања, и ови резултати би се могли учинити спорним попут резултата који су показани на сликама 7.2 и 7.3. Међутим, не треба заборавити да је математички модел развијен на основу моделских испитивања, која су спроведена под „идеалним“ околностима, односно без присуства неповољних спољашњих утицаја, а који су уобичајени при пловидби бродова у природној величини у реалним околностима. Овим се отвара простор за дубљу анализу хидродинамичких појава до којих долази приликом пловидбе самоходних теретних бродова у реалним околностима. 7.2 Анализа тока снаге од мотора до пропелера код морских бродова Пре даље анализе могућих разлога за одступање резултата моделских испитивања од испитивања самохотки у природној величини, али и одступања између резултата поновљених испитивања исте самохотке у реалним околностима, сасвим је оправдано осврнути се на поступак за одређивање потребне снаге главних погонских мотора код морских бродова. Када је о морским бродовима реч, данас постоји прилично јасан пут, као и општи консензус око начина на који се овај проблем решава. У поглављу 3.1.2 дате су опште напомене, као и објашњења релевантних физичких величина. На слици 3.4 дата je шема тока снаге од мотора до пропелера, а овде ће нешто детаљније бити анализирана промена потребне снаге у зависности од брзине кретања брода, са посебним освртом на губитке у преносу снаге, као и корекционе факторе којима се у случају морских бродова компензују спољашњи утицаји. На слици 7.5 шематски je приказана промена карактеристичних снага у зависности од брзине брода. Могу    Слика 7. се уочити Ефектив зависи о основу изражен Утицај кормила узети у до 5% (к Како је деловањ повећат А н 5 – Каракт следеће к на снага д отпора моделских их неповољ изданака , ногавице обзир и по од једнопр морски у ветра, та и како би а л и з а р еристичне б арактерист отпора „го кретању бр испитива них спољ на отпор , итд.) мо већањем о опелерних ாܲ ஺௉ брод при ласа, морс и ови утиц е з у л т а снаге и њи рзине брод ичне снаг лог“ брод ода и од ња, односн ашњих ути ாܲ ஻ு ൌ ܴ (љуљне к же се одр тпора бро бродова) ൌ ாܲ ஻ு ∙ ሺ пловидби ких струј аји били у т а и с п хова пром а е: а (без ути брзине. От о под око цаја: ் ∙ ܸ обилице, едити експ да „голог т : 1.02 ൊ 1.0 у реални а, итд. пот зети у об и т и в а њ ена у завис цаја издан пор брода лностима вратила с ериментал рупа“ (без 5ሻ м околнос ребно је еф зир. Додат а б р о д ности од ака) – PE се одређу у којима а скроков но, а мож изданака) тима изл ективну с ак за „слу о в а 138 BH – је на нема има, е се за 2 ожен нагу жбу“ А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 139 зависи од типа брода и подручја у коме се очекује да ће брод пловити. Ово повећање се може одредити на основу очекиваних околности под којима ће брод пловити. Данас постоје мање или више поуздане методе за израчунавање повећања отпора морских бродова, услед деловања појединих спољашњих утицаја. Међутим, сем у посебним случајевима, уобичајено је да се повећање отпора усваја на основу препорука базираних на искуству. Уколико се брод пројектује да плови у области где нису изражени јаки ветрови и велики таласи тада је уобичајено повећање ефективне снаге од око 15%, док се за сурове услове, попут оних који су карактеристични за Северни Атлантик, најчешће ефективна снага повећава и за више од 25%. ாܲ ஺௉ௌ ൌ ாܲ ஺௉ ∙ ሺ1.15 ൊ 1.25ሻ  Колико је снаге неопходно предати пропелеру (PD) зависи, осим од ефективне снаге брода, узевши у обзир утицај изданака и услове службе, и од хидродинамичке ефикасности усвојеног пропулзора: ஽ܲ ൌ ாܲ ஺௉ௌߟ஽ где је са ࣁࡰ обележен тзв. квази-пропулзивни коефицијент који се може одредити из следеће релације: ߟ஽ ൌ ߟை ∙ ߟோ ∙ 1 െ ݐ1 െ ݓ Све величине из последњег израза објашњене су раније (поглавље 2). Уобичајене вредности коефицијента прелаза (ߟோ) за једнопропелерне бродове се крећу између 1.0 и 1.1, док је у случају двопропелерних бродова вредност овог коефицијента између 0.95 и 1.00.  Снага коју преноси вратило (PS) је од предате снаге већа за губитке у лежајевима који носе вратило, а који се крећу између 2% и 3% у зависности од дужине вратила, односно броја лежајева (око 0.5% по лежају). А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 140  У случају да у систему преноса снаге не постоји редуктор, тада је снага на спојници мотора (PВ) једнака снази на вратилу. У противном, мотор мора располагати са пар процената више снаге, како би се компензовали механички губици у редуктору. Из свега набројаног може се закључити да у поступку одређивања карактеристика појединих компоненти пропулзивног комплекса морских бродова заправо постоје три засебна задатка које је неопходно решити: 1. одређивање отпора кретању брода, 2. корекција ефективне снаге отпора брода, у циљу узимања у обзир тзв. спољашњих утицаја и 3. одређивање хидродинамичких губитака у преносу снаге од мотора до пропелера. Поступак при пројектовању пропулзивног комплекса речних самоходних бродова је идентичан, с тим што, имајући у виду специфичне околности под којима самохотке плове, постоје извесни додатни проблеми. Према томе, у решавању набројаних задатака треба тражити разлоге за разлике које су добијене приликом директних мерења апсорбоване снаге на самохоткама у реалним околностима, што ће у даљем раду кроз пар примера бити и приказано. 7.3 Отпор речних самоходних теретних бродова Форме речних самохотки се у значајној мери разликују од форми већине типова морских бродова. Паралелни средњак самохотки подсећа на квадар са главним ребром чији је коефицијент пуноће скоро једнак јединици. Што се облика прамца самохотки тиче данас постоје два основна типа:  Класичан прамац код кога „доминирају бокови“, који се сужавају чинећи да се форма из изражених „U“ ребара на паралелном средњаку модификује у „V“ ребра, која се стапају у прамчаној статви,  Мож брод Због би то срест дост срест Прамац изражен сужавају објеката да и најиз ове огледа С ограничен било мог и крмени рујавање в и на други А н код кога ом кобили образују Слик раженија р се у облик лика 7.7 – ог газа и п уће у случ тунели оде пропе м објекти а л и з а р „доминир цом, као ћи прамац а 7.6 – Фо азлика у у крме. Форма крм отребе да ају класич и/или тзв леру. Ово ма, изузев е з у л т а а дно“, к код тере погодан рме речни форми реч е једнопр се уграде ног облика . крмене су специ код речних т а и с п оје се под тних барж за потис х самохотк них самох опелерне с пропелери крме, код сукњице, фична реш потискив и т и в а њ иже са м и, док се кивање др и [9] отки у одн амохотке [ већег преч самохотки којима ења која ача. а б р о д ање или бокови б угих пло осу на мо 9] ника него се често се побољ се ретко о в а 141 више лаго вних рске што могу шава могу А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 142 Имајући у виду споменуте разлике у формама бродова, може се закључити да је примена постојећих емпиријских метода за одређивање отпора, које се данас уобичајено користе за морске бродове, веома проблематична у случају речних самохотки. Међутим, како нема метода за одређивање отпора које су развијене експлицитно за речне самохотке, некада се у циљу процене отпора речних самохотки користе методе које су развијене за морске бродове, а за које се показало да уз извесне модификације дају прихватљиве резултате. Тако је у пројекту „ARTEMIS“ [29], на основу података који су били на располагању, предочено да се отпор речних самохотки може проценити применом методе Гулдхамер-Харвалд (Guldhammer & Harvald). Према томе, и при изради дисертације је за одређивање отпора брода коришћена споменута метода. У циљу провере поузданости добијених резултата, овде је отпор рачунат и применом методе коју су развили Холтроп и Менен (Holtrop & Mennen), управо из разлога што ова метода има изузетно широку примену, имајући у виду да је развијена на бази великог броја испитивања различитих типова морских бродова. Како су обе методе добро познате и могу се пронаћи у литератури која се бави проблемима погона бродова, у овом раду оне неће бити посебно описиване. Обе методе које су у раду коришћене развијене су за одређивање отпора брода у раним фазама израде пројеката, тако да су улазне величине које су потребне за прорачун у суштини основне димензије брода које су и у овом раду биле на располагању. Треба напоменути да ове две методе, осим што су развијене за морске теретне бродове, немају ништа заједничко. Развијене су од стране различитих аутора у различитом периоду и на бази различитих база података. Осим тога, метода Гулдхамер-Харвалд базирана је на Фрудовој рашчлани отпора где је укупни отпор (у складу са препорукама ITTC-1957) подељен на отпор трења и преостали отпор: ்ܴ ൌ ܴி ൅ ܴோ, док је Холтроп-Менен метода заснована на Хјузовој рашчлани отпора, те се у складу са препорукама ITTC-1978 укупни отпор одредђује као сума вискозног отпора и отпора таласа: Иако изра кара утиц узета прам отпо поди пове сапн изда само За вр вред Имај брод    Осно дате обе мет чуна засе ктеристика ај узет у о горња пр чане проп р брода. О гнута чес ћање отпор ице, корми нака. Овд хотки у од едност ко ност од: ући у ви ова од брз брод 97 брод 89 брод 96 ширини вне каракт су у следе А н оде пружа бно, услед ма издана бзир кроз епоручена елере чији сим тога, то налазе а брода. О ла, пропе е свакако носу на мо релационо ду горе с ине за три који плови који плови који плов . еристике ћој табели Taбела 7. а л и з а р ்ܴ ју могућн чињени ка размат повећање вредност систем ту испитивањ испод во сим тога, лерско вра треба им рске бродо г додатка ܥ௔ поменуто, случаја: на (практ пловним и пловним ових бродо : 1 – Каракт е з у л т а ൌ ܴ௏ ൅ ܴ ост да се це да ниј раних сам укупног о , јер савре нела, који а су пока дне лини сложена к тило итд. ати у ви ве. за потреб ൌ 0.4 ∙ 10 спроведе ично) неог путем који путем ко ва, као и о еристике р т а и с п ௐ . утицај и е било д охотки, п тпора „гол мене речн се налази зала да и је изван онфигурац ) такође у ду и разл е прорачун ିଷ н је прор раниченом је огранич ји је огра колности азматрани и т и в а њ зданака н овољно и ри прорач ог“ трупа е самохот у зони пр сидра (кој оплате бр ија крме (т тиче на по ике у фо а усвојена ачун зави пловном п ен само по ничен и п под којима х бродова а б р о д а отпор б нформаци унима је за 5%. Ов ке често и амца, утич а се и кад ода) утич унел, сукњ већање от рмама ре је станда сности от уту, дубини и о дубини су испити о в а 143 рода ја о овај де је мају е на а су у на ице, пора чних рдна пора и по вани Вред у таб на ов извед За ки воде Резу при огра 7.8 д ности дуж ели дате, им бродо ене у погл нематску 1 t/m3. лтати прор чему је ут ничења, да о 7.10. Taб А н ина бродо нису биле вима преуз ављу 4. вискозност ачуна зави ицај издан ти су у таб ела 7.2 – З а л и з а р ва на водни наведене у ети, већ с воде усво сности еф ака узет у елама 7.2 ависност е е з у л т а м линијам извештај у процење јена је вре ективне сн обзир, а до 7.4, одн фективне т а и с п а, као и ок има из кој не у склад дност од 1 аге од брз који важе осно у фо снаге од бр и т и в а њ вашене по их су пода у са препо .14·10-6 m2 ине размат за пловид рми дијагр зине брод а б р о д вршине ко ци о мерењ рукама ко /s, a за гус раних бро бу у води ама на сли а 97 о в а 144 је су има је су тину дова, без кама Taб Taб А н ела 7.3 – З ела 7.4 – З а л и з а р ависност е ависност е е з у л т а фективне фективне т а и с п снаге од бр снаге од бр и т и в а њ зине брод зине брод а б р о д а 89 а 96 о в а 145 Сл Сл Сли А н ика 7.8 – З ика 6.9 – З ка 7.10 – З а л и з а р ависност е ависност е ависност е е з у л т а фективне с фективне с фективне т а и с п наге од бр наге од бр снаге од б и т и в а њ зине брода зине брода рзине брод а б р о д 97 89 а 96 о в а 146 А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 147 Из добијених резултата може се закључити да обе методе дају веома блиске вредности, што је потврђено на далеко већем броју примера но што је овде показано. Извесна одступања јављају се при већим брзинама, уколико је газ брода мањи од 2 метра, што се може уочити на слици 7.8, где до одвајања долази при брзини од око 15 km/h. Према томе, може се претпоставити да се применом одабраних метода, иако су развијене за морске бродове, може проценити вредност отпора речних самохотки, с тим да би било добро да се ова претпоставка провери, односно потврдити експериментима. 7.4 Повећање ефективне снаге услед деловања спољашњих утицаја У поглављу 5 речено је да спољашњи утицаји и околности под којима су мерења спроведена у великој мери могу утицати на снагу коју је неопходно ангажовати у циљу постизања одређене брзине брода. Према томе, при анализи резултата испитивања бродова у реалним околностима, свакако се треба осврнути и на ове утицаје. Велика је штета што у извештајима из којих су преузети резултати мерења, није било довољно информација о околностима при којима су мерења спроведена, јер би једино тада било могуће, кроз конкретне вредности, боље разјаснити резултате мерења. Уместо тога, овде ће бити приказан начин на који би се спољашњи утицаји могли узети у обзир, што би требало да пружи нешто јаснију слику о величини појединих утицаја. Овим би требало да се омогући процена тзв. додатка за службу за пројектовање ових типова бродова. На резултате који се добијају директним мерењима апсорпције снаге на броду при пловидби у реалним околностима, може утицати низ фактора који се могу поделити у две групе (како је то већ споменуто у поглављу 5): 1. Стање брода приликом спровођења мерења:  Оптерећење брода – на ком газу се спроводи мерење  Трим А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 148  Храпавост оплате  Храпавост пропелера  Утицај кормиларења  Угао курса и позиција брода у односу на ток реке 2. Спољашњи утицаји под којима се мерења спроводе:  Дубина и ширина пловног пута  Ветар  Таласи  Температура воде  Брзина тока реке  Утицај других бродова на истом пловном путу  Гравитациони отпор  Структура дна Утицаји који су набројани у првој групи пре свега се односе на околности на које је могуће утицати пажљивим утоваром терета, одржавањем брода (чишћењем оплате и полирањем пропелера) кроз редовне ремонте и кормиларењем у складу са околностима које намеће пловни пут. Са друге стране, утицаји из друге групе последица су околности које се мењају без могућности да се на њих утиче, односно једина могућа одлука се односити на оправданост испловљавања, у зависности од тога колико су неповољни услови за пловидбу. Овде ће набројани утицаји бити анализирани према вероватноћи да су били присутни приликом мерења (чији су резултати дати у прилогу 2), те ће кроз конкретне резултате који се добијају за случај три одабрана брода бити дато и одговарајуће повећање снаге. 7.4.1 Утицај ограничења пловног пута Речне самохотке веома често плове у условима ограниченог пловног пута под чиме се подразумева: А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 149  ограничена дубина пловног пута и  ограничена ширина пловног пута Имајући у виду брзине којима се самохотке крећу оба ограничења неповољно утичу на отпор брода. Приликом мерења апсорпције снаге брода пожељно је да се испитивања обаве на деоници где би поменути утицаји били минимални. Ово подразумева, у складу са препорукама ITTC-1987, да:  Фрудов број на бази дубине буде мањи од 0.7,  дубина воде буде већа од 4 средња газа брода, као и да однос површине попречног пресека канала и површине главног ребра брода буде већи од 15 [29]. Овакве услове за мерења на рекама често није могуће обезбедити, те у том случају треба констатовати околности под којима је мерење обављено, ради касније анализе резултата. Данас постоји више приближних метода за прорачун утицаја ограничења пловног пута на отпор брода. Неке од ових метода директно или индиректно су засноване на моделским испитивањима, док су друге базиране на теоријским разматрањима. Према препорукама које су дате у документу [56], утицај дубине воде на отпор брода се рачуна према методи коју је Лакенби (Lackenby) предложио 1963. године [67]. Ова метода важи само за поткритичне брзине, што сасвим одговара уобичајеним брзинама којима самохотке плове. Према Лакенбијевој методи, утицај дубине воде одређује се кроз смањење брзине, што је много година раније предложио Шлихтинг (Schlichting). Пост води 1 2 3 4 До в на Л Што мето експ терет упак за од , састоји се . за позна којој бро . потом тр . из дијаг . на крају редности с акенбијево ∆ܸ ܸ ൌ се утицај да коју је ериментал них бодов А н С ређивање у следеће ту вредно д плови, т еба одред рама датог преостаје мањења б ј методи [5 0.1242 ∙ ൬ܣ݄ а ширине развио Л них испит а, Ландве а л и з а р лика 7.11 смањења м: ст површи реба одред ити Фрудо на слици 7 да се одред рзине мож 6]: ெ ଶ െ 0.05൰ пловног п андвебер ивања ути бер је пред е з у л т а – Лакенби брзине бр не главног ити: ඥܣெ в број (на .11 треба и брзина б е се доћи ൅ 1 െ ඨݐܽ݊ ута на отп (Landwebe цаја диме ложио до т а и с п јев дијагра ода, прили ребра бр /݄, бази дубин одредити п рода у пли и из следећ ݄ ൬݄ܸ݃ଶ൰, ор брода r) далеке нзија разл пуну Шли и т и в а њ м ком плов ода (AM) и е воде): ܸ/ роцентуал ткој води ег израза ܣெ݄ଶ ൒ 0 тиче, и да 1939. годи ичитих ка хтингове м а б р о д идбе у пл дубине во ඥ݃ ∙ ݄, ни пад брз . који је баз .05 . нас се кор не. На ос нала на о етоде. Ум о в а 150 иткој де у ине, иран исти нову тпор есто пара ܴ௛ о Дија брзи Пост се у 1 2 Опис отпо прил прик огра метра ඥܣெ бележио хи грам који не при пло упак за од следећем: . На осно слици 7 . За позна може оч аним пост р три разм огу 7. На д азани. На ничења пл А н /݄, Ландв драуличк је предло видби у ка Сл ређивање ву вреднос .12 може се ти однос ඥ итати ௛ܸ/ܸ упцима ур атрана бро ијаграму к ординати овног пута а л и з а р ебер је пр и радијус, жио, а на налу, дат ј ика 7.12 – пада брзин ти Фрудов одредити ܣெ/ܴ௛ се ூ одакле сл ађен је пр да (бродов оји је дат је у пр , а на апсци е з у л т а едложио у о чему је р основу к е на слици Ландвебе е брода, п ог броја н ூܸ/ ஶܸ, а о из истог д еди брзин орачун ут и 89, 96 и на слици 7 оцентима си је брзи т а и с п вођење вел аније већ б ога је мог 7.12. ров дијагр риликом п а бази дуб датле след ијаграма, а а брода у о ицаја огра 97) и доб .13 добије дат порас на брода. и т и в а њ ичине ඥܣ ило речи уће проце ам ловидбе у ине из дија и вредност ли са одго граничено ничења п ијени резу ни резулта т отпора а б р о д ெ/ܴ௛, где у поглављу нити смањ каналу, са грама дат за ூܸ. варајуће к ј води ௛ܸ. ловног пут лтати су д ти су упор услед ут о в а 151 је са 6.3. ење стоји ог на риве, а на ати у едно ицаја Сл Из д    Из д брод изра пост ика 7.13 – обијених р У случа хидроди утицаја За брод 5 метара између 4 Најизраж воде ог (h·b/AM 430%. ате анализ а, те се пр де пројект ојећим бро А н Повећањ езултата м ју брода намичког на отпор, о 89, где је ш (h/T = 1.5 0 и 200 % енији пор раничена = 8.04). У е јасно се ема томе а новог довима. а л и з а р е отпора бр оже се уоч 97, где с аспекта н дносно бр ирина пло 5), према д у зависнос аст отпор на 4 мет овом случ уочава зна о овој пој брода, та е з у л т а ода услед ити: у дубина еограничен зину. вног пута обијеним ти од брзи а је добије ра (h/T = ају се пов чај утицаја ави мора в ко и при т а и с п утицаја ог воде и ш и (h = 12 неогранич резултатим не брода. н у случај 1.60), а ећање отп ограниче одити рач мерењим и т и в а њ раничења п ирина пл .5 m, b = ена, а дуби а пораст о у брода 96 ширина ора креће ња пловног уна, и то а апсорп а б р о д ловног пу овног пут 400 m), на воде из тпора се к , где је ду на 55 м између 11 пута на п како прил ције снаг о в а 152 та а са нема носи реће бина етара 0% и огон иком е на А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 153 Посебан проблем за анализу енергетске ефикасности брода представља чињеница да се карактеристике пловног пута током пловидбе мењају у зависности од конфигурације терена, структуре дна реке, као и атмосферских прилика које се одражавају на промене водостаја. Како су повећања отпора брода приликом пловидбе у ограниченој води некада и изузетно велика, овај утицај свакако не би требало узимати у обзир кроз додатак на службу, него би га требало засебно анализирати имајући у виду подручје пловидбе за које је брод намењен. 7.4.2 Утицај кормиларења У зависности од локације на којој се мерење апсорпције снаге спроводи, некада није могуће избећи употребу кормила што за последицу има и заношење и закретање брода. И отклон кормила, а нарочито суперпозиција споменутих кретања брода, могу утицати на пораст отпора. Ово се директно одражава на резултате мерења ангажоване снаге. Према препорукама које су дате у документу [56], повећање отпора услед отклона кормила, а у циљу одржања курса, може се одредити из следећег израза: ܴఋఋ ൌ 12 ∙ ߩ ∙ ሺ1 െ ݐோሻ ∙ 6.13 ∙ ߣோ 2.25 ൅ ߣோ ∙ ܣோ ∙ ௘ܸ௙௙ ଶ ∙ ߜோଶ где су: ݐோ - коефицијент смањеног потиска при отклоњеном кормилу ߣோ - коефицијент виткости кормила Аோ - површина листа кормила [m2] ௘ܸ௙௙ - брзина којом вода наструјава на кормило [m/s] ߜோ - угао отколна кормила [rad] Коефицијент смањеног потиска при отклоњеном кормилу одређује се експериментално, и у [56] је дата препорука из које проистиче да зависи само од коефицијента пуноће истиснућа брода. Дата зависност се може представити следећим изразом [56]: А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 154 1 െ ݐோ ൌ 0.7726 ∙ ܥ஻ଶ െ 0.7460 ∙ ܥ஻ ൅ 0.8787 Препорука која је дата изведена је на основу испитивања морских бродова, те би свакако имало смисла испитати у којој мери се може применити за форме које су карактеристичне за речне самохотке. Међутим, у недостатку поузданијих метода у примеру који следи коришћене су вредности које су добијене применом датог израза. Eфективна брзина, којом вода наструјава на кормило, према истом извору може се проценити применом следећег израза: ௘ܸ௙௙ ൌ 0.75 ∙ ܸሺ1 െ ܵோሻ ∙ ට1 െ 2 ∙ ሺ1 െ ܿଵ ∙ ܿଶሻ ∙ ܵோ ൅ ሾ1 െ ܿଵ ∙ ܿଶ ∙ ሺ2 െ ܿଶሻሿ ∙ ܵோ ଶ где су: ܸ - брзина брода [m/s] ܵோ - реални склиз ܵோ ൌ ܲ ∙ ݊ െ ܸ ∙ ሺ1 െ ݓሻ௠ܲ ∙ ݊ ܿଵ ൌ ܦܾோ ܿଶ ൌ 0.8 ∙ ሺ1 െ ݓሻ௠ ܲ - корак пропелера [m] ݊ - брзина обртања пропелера [1/s] ܾோ - висина листа кормила [m] ሺ1 െ ݓሻ௠ - средња вредност коефицијента суструјања Из датих израза може се уочити да је потребно располагати са доста података како би било могуће одредити повећање отпора брода услед отклона кормила. Тачне вредности свих наведених величина нису познате ни за један од разматраних бродова, тако да ће за потребе процене реда величине додатног отпора услед отклона кормила, потребни подаци бити процењени. Директна последица отклона кормила је појава: А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 155  закретања брода (ротација око вертикалне осе) и  заношења брода (транслација у попречном правцу). Поменута кретања карактеристична су за скретање брода. Као последица асиметричног опструјавања брода околном водом долази до појаве додатних сила које повећавају отпор брода. Резултујуће кретање има за последицу да се вектор брзине тежишта брода не поклапа са симетралом брода. Угао између ова два правца представља угао заношења. Према [56] повећање отпора брода услед заношења може се проценити применом следећег израза: ܴఉఉ ൌ 0.25 ∙ ߨ ∙ ߩ ∙ ܶଶ ∙ ௌܸଶ ∙ ߚଶ где је са ߚ обележен угао заношења изражен у радијанима. Резултати прорачуна утицаја отклона кормила и угла заношења на пораст отпора, за разматране бродове (89, 96 и 97), дати су у прилогу 7. За потребе прорачуна процењене су следеће величине:  За брод 97 су познате димензије кормила, док су за преостала два брода димензије кормила процењене на основу података за сличне бродове.  Корак пропелера брода 97 је познат, а вредности корака пропелера бродова 89 и 96 процењене су на основу прелиминарног избора оптималних пропелера за ове бродова, а имајући у виду расположиве податке са мерења.  За вредност коефицијента суструјања је усвојено w = 0.30, с тим да је утврђено да би промена вредности коефицијента суструјања у интервалу ±0.10 незнатно утицала на повећање отпора ሺ∆Rδδ ൏ 0.8 kNሻ и то при већим брзинама кретања брода. Утицај отклона кормила на повећање отпора оквирно је дат на следећем дијаграму. Из д отпо да за више избе усле пове Утиц Слика обијених р р, што је у одржавањ од ±10 гавати при д отклона ћање пада ај заношењ Сл А н 7.14 – Ут езултата с толико изр е курса б степени, с ликом ме кормила испод 1%. а брода н ика 7.15 – а л и з а р ицај откло е уочава да аженије ук рода при п ем прили рења апсо мање од а повећање Утицај зан е з у л т а на кормил се са пов олико се б ловидби н ком знача рпције сн 5%. При отпора по ошења бр т а и с п а на повећа ећањем отк род креће ема потре јнијег скр аге), следи брзинама казан је на ода на пов и т и в а њ ње отпора лона корм брже. На о бе кормил етања (шт да је по мањим од следећем ећање отпо а б р о д брода ила повећ снову про о отклања о је пож већање от 10 km/h дијаграму ра о в а 156 ава и цене ти за ељно пора ово : А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 157 Као што се може уочити, ни повећање отпора услед заношења, сем при пловидби у неповољним условима, не прелази 5%. Према [56] препорука је да се употреба кормила приликом мерења апсорпције снаге сведе на најмању могућу меру. Међутим, уколико није могуће избећи употребу кормила (нпр. због обезбеђивања безбедности брода при пловидби), тада треба пратити промену угла отклона кормила, као и промену угла заношења брода, што је потребно за каснију анализу резултата мерења. На основу добијених резултата, може се закључити да би додатком за службу од 10% утицај умереног кормиларења био покривен. Приликом оштријег маневрисања одржање брзине брода не би био императив. Допунским испитивањима утицаја кормиларења на отпор брода у реалним околностима, требало би проверити добијене резултате и евентуално кориговати дату препоруку за додатак за службу. 7.4.3 Угао курса и позиција брода у односу на ток реке Овде се пре свега мисли на угао под којим се брод креће у односу на ток реке, без употребе кормила. Уколико би се брод кретао дуж струјница речног тока тада би ова компонента била занемарљива. Међутим, ово није могуће услед сложених околности које прате пловидбу брода реком:  стујнице мењају правац услед промена конфигурације дна и обала, као и промена водостаја,  брод мора да поштује правила пловидбе и плови по курсу који је прилагођен ограничењима пловног пута. Према томе, веома често самохотке плове под извесним углом у односу на струјнице реке. Са хидродинамичког аспекта ова појава је еквивалентна појавама до којих долази при кормиларењу брода, те према томе има за последицу извесно повећање отпора брода. Осим тога, услед разлика у притисцима по боковима брода, до којих долази услед асиметричног опструјавања трупа брода, да би се одржао курс потребно је деловати кормилом, што додатно повећава отпор. О утицају отклона кормила и заношења/закретања брода на отпор је већ било речи. 7.4.4 Од с зави посм изло   Повећ тања опла си отпор атрано, мо жени, а кој Механи појава к бродови последи а тиме и последи оштећењ брода. Обрашт којима б брода, у одражав него код С А н ање храп те брода и брода, одн гућа су дв и за после чка оштећ од речних изложени цу често и отпор тр цу имају има која в ање брода род плови значајној а на отпор морских, лика 7.16 а л и з а р авости о квалитета осно ефи а основна дицу имају ења оплат самохотк при пло мају и поја ења. Овде избацива ременом м и пропел . Колоније мери могу брода. Ов али је не т – Обрасла е з у л т а плате и површин касност п проблема повећање е, односн и, имајући видби. О ву корозиј се не гово ње брода огу знача ера органи ових орга повећати а појава је реба занем сапница (h т а и с п пропеле е крила пр ропулзивн којима су храпавост о пропел у виду ваква ош е, што дод ри о вели ван фу јно умањи змима кој низама, ко храпавост код речни арити. ttp://www. и т и в а њ ра услед опелера у ог компле бродови у и: ера, релат околности тећења оп атно повећ ким оштећ нкције, н ти енергет и насељав је се разв оплате, ш х бродова naiades.inf а б р о д обрашта значајној кса. Уопш експлоата ивно су ч којима су лате брод ава храпа ењима, ко его о ма ску ефикас ају подру ијају на оп то се дире мање изра o) о в а 158 ња мери тено цији еста ови а за вост, ја за њим ност чја у лати ктно жена А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 159 У литератури може се пронаћи више препорука за одређивање пораста отпора трења услед повећања храпавости оплате брода, међутим њихова примена је везана за познавање тачне вредности средње храпавости оплате. На пример, према Townsin-у [69] пораст отпора може се одредити из следећег израза: ∆ܴ ܴ ൌ ∆ܥி ܥ் ൌ 0.044 ܥ் ∙ ቈ൬ ݇ଶ ܮ ൰ ଵ ଷ⁄ െ ൬݇ଵܮ ൰ ଵ ଷ⁄ ቉ где су : ∆ܴ – повећање отпора, ∆ܥி – повећање коефицијента отпора трења, ܥ் – коефицијент тоталног отпора, ݇ଵ – средња храпавост оплате новог брода, ݇ଶ – средња храпавост брода након извесног времена. Храпавост оплате новог брода зависи од квалитета израде (завара) и од квалитета завршног премаза. Уколико се не располаже са тачнијом вредношћу, обично се за храпавост новог брода усваја вредност од 150 μm. Према истраживањима [68] која су обухватила велики број морских бродова различите намене, у периоду између 1976. и 1986. године, констатовано је да храпавост оплате брода просечно годишње расте за 30 до 40 μm. На ово значајно утиче квалитет завршног премаза брода. Данас постоје тзв. самополирајући премази, који у великој мери спречавају развој колонија живих организама на оплати брода, а тиме и значајно продужавају период између два доковања брода ради чишћења. Међутим, питање је у којој мери се овом проблему код речних бродова придаје пажња и колико је распрострањена употреба оваквих премаза код речних бродова. Применом описаног поступка за брод 97, при чему је усвојен годишњи пораст храпавости оплате од 40 μm добијени су следећи резултати: Сл Из д (при би б мора експ може На е проп оште проп најче   ика 7.17 – обијених р мањим бр ила очишћ ти ићи н лоатацији, бити иско нергетску елера. Пов ћењима п елера. Ош шће узрок Појавом веома о зависно пропеле Абразив нарочит које су сапницу проласк А н Пораст ук езултата м зинама), у ена 5 год а док ра нарочито ришћено и ефикасност ећање хра овршине, н тећења п ована: кавитациј птерећени сти од и ра. ним делов о изражен радом про . У зависн а кроз за а л и з а р упног отпо оже се за односу на ина. Међу ди отклањ при плови за инспек брода, ос павости к епосредно овршине е – пропе што може нтензитета ањем чврс о при пло пелера под ости од г зор измеђ е з у л т а ра брода у кључити д отпор но тим, изве ања друг дби нерегу цију и чиш им стања о рила, било се одраж крила про лери који довести д , може тих чести видби у в игнуте са ранулације у крила т а и с п след пове а би отпо вог брода, сно је да их оштећ лисаним ћење опл плате, у зн да је узр ава на хид пелера ко покрећу р о појаве к довести д ца у води еома плит дна заједн ових чес пропелера и т и в а њ ћања храпа р брода по уколико о ће у овом ења до к пловним п ате. ачајној ме оковано об родинамич д речних ечне само авитације о значајн (песак и ш кој води. О о са водо тица, прил и унутра а б р о д вости опл растао ок плата брод периоду ојих дола утевима, а ри утиче с раштањем ку ефикас самохотк хотке су ч . Кавитаци их оште љунак), ш вакве чес м пролазе иком њих шњег прс о в а 160 ате о 5% а не брод зи у што тање или ност и су есто ја, у ћења то је тице кроз овог тена  Сл Испи кара у већ храп У ра коеф слоб проп где с сапнице мекшег Ударцим воде, шт ика 7.18 – тивања ктеристике ој мери м авости опл ду [75] а ицијент п одној вож елера. Зак у представ А н , може до материјала а у чврст о није рет Оштећењ утицаја показала огу утицат ате брода. нализиран отиска, ко њи. Овд ључци до љени доби а л и з а р ћи до ош него што е предмет ка појава н а пропелер који је об храпавост су да непо и на енерг је утицај ефицијент е нису р којих се до јени резул е з у л т а тећења ив је ова зона е (балване а пловним а која су у ављен 201 и пропел вољни ефе етску ефик храпавос обртног м азматрана шло могу тати. т а и с п ице крила сапнице. и др.) ко путевима очена прил 1. године ера [74 кти повећа асност пог ти површ омента и значајниј се сагледа и т и в а њ , које је ји плутају са неуређе иком ремо ] на х ња храпав она брода ине крила ефикаснос а механи ти из след а б р о д направљен на површ ним обала нта брода идродинам ости пропе него пове пропелер т пропеле чка оште ећих дијаг о в а 161 о од ини ма. 97 ичке лера ћање а на ра у ћења рама С Из д     лика 7.19 обијених р Просечн годишњ Промен утиче на Најзнач да је пот Пад ефи пропеле напредо истом б услед п завршне А н – Промен по езултата се о повећањ ем нивоу и а храпавос коефициј ајнији утиц ребно уло касности ра и брзин вања (Ј). роју обрт овећања хр обраде по а л и з а р а хидроди већања хра може закљ е храпав зноси око ти пропел ент обртно ај се огле жити већу пропелера е обртања Што је п аја постиж апавости, вршине. е з у л т а намичких павости п учити: ости проп 110 μm. ера не у г момента да у паду снагу да б зависи о пропелер ропелер е е већу бр односно п т а и с п карактерис овршине [7 елера, ко тиче на к . ефикаснос и се оствар д брзине а, односно фикаснији зину) то ј ропелер је и т и в а њ тика пропе 5] д морски оефицијент ти, што за ио исти по кретања бр зависи од (при исто е пад ефи осетљиви а б р о д лера услед х бродова потиска, последицу тисак. ода, преч коефици м пречни касности ји на квал о в а 162 , на али има ника јента ку и већи итет Када на ра је ме није лако може Инте мере проб реал позн испи која спро пока Сли је реч о ст зматраним рење обав било одгов проценит претпост ресантно ј ња су оба них вожњ изовано за ато да ли тивања из су показан ведена су зани су на ка 7.20 – Р А н ању у ком бродовим љено неду арајућих и и колики авити да не е упореди вљена на и при п потребе о је брод у вучен на д а на слици са изузетн следећем д езултати м а л и з а р е су били а, једино ј го након нформаци су могући прелазе 1 ти резулта истом бро римопреда вог истра међувре ок ради ре 7.18. Прем о оштећен ијаграму. ерења апс проп е з у л т а пропелери е познато поринућа ја. Према губици у 0%. те испитив ду, али је ји брода, живања, о мену ремо монта и ко а томе, ме им пропел орпције сн елерима (2 т а и с п приликом да је проп брода. О томе, у слу след храпа ања 97 и 9 испитивањ док је бављено ш нтован, ал нстатован рења која ерима. Ре аге при но 010.) и т и в а њ мерења ап елер брода стању оста чају бродо вости про 8 (видети е 97 обав испитивањ ест годин и је неду а су оштећ су обављен зултати ко вим (2004 а б р о д сорпције с 97 био но лих пропе ва 89 и 96 пелера, ал прилог 1) љено у ок е 98, кој а касније. го након ења пропе а 2010. го ји су доби .) и оштеће о в а 163 наге в јер лера није и се . Ова виру е је Није овог лера дине јени ним А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 164 У оба случаја, мерења су спроведена у практично неограниченом пловном путу, на Дунаву, на локацији где је дубина воде износила више од 10 метара. Како је ширина пловног пута практично неограничена, није било потребе за значајнијом употребом кормила, тако да није било ни израженијег заношења брода у току мерења снаге. Осим тога, у току мерења нису забележени ни изражен ветар, као ни таласи. Према томе, осим извесне разлике у депласманима и промена на оплати и пропелерима, није било других спољашњих утицаја, који би могли значајније утицати на уочену разлику у добијеним резултатима мерења. Брод 97 има два пропелера и два мотора од по 638 kW. Oштећење (недостаје део крила) пропелера које је приказано на слици 7.18 заправо је оштећење десног пропелера, што се лепо препознаје у измереним вредностима. Из добијених резултата може се уочити да је максимална брзина која је постигнута приликом другог мерења (са оштећеним пропелерима) износила 18.1 km/h што је скоро 3 km/h мање него што је измерено када је брод био нов. Ова разлика се и не чини тако великом док се не сагледа промена потрошње горива. У дијаграму датом на слици 7.20 приказана је радна област уграђених мотора, а тачкастим линијама је представљена промена потрошње горива у зависности од режима рада мотора. У време док је био нов, брод је постизао брзину од 18 km/h уз укупну потрошњу од око 160 l/h, док је при истој брзини потрошња порасла на преко 300 l/h услед споменутих оштећења. Овде не треба заборавити да је брод 2010. године носио непуних 400 тона терета више. Упркос тога, овде је реч о изузетно великој промени потрошње, из које се јако добро може сагледати значај стања оплате и пропелера на енергетску ефикасност брода. На крају, резимирајући закључке до који се дошло при анализи утицаја храпавости оплате и пропелера на потребну снагу, може се претпоставити да би додатком за службу од 15% била обезбеђена довољна резерва снаге за одржање брзине брода, а период између два ремонта ради чишћења био би продужен на разумну меру. Као и у случају закључака који се односе на утицај кормиларења, и ова препорука је подложна провери и евентуалној корекцији. А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 165 7.4.5 Утицај ветра на отпор брода Према препорукама датим у ISO-15016 [56] повећање отпора брода услед деловања ветра може се израчунати применом следећег израза: ܴ஺஺ ൌ 12 ∙ ߩ஺ ∙ ܣ௑௏ ∙ ௐܸோ ଶ ∙ ܥ஺஺ሺΨௐோሻ где су : ߩ஺ – густина ваздуха [kg/m3] ܣ௑௏ – површина максималног попречног пресека брода која је изложена деловању ветра [m2], ௐܸோ – релативна брзина ветра [m/s], ܥ஺஺ – коефицијент отпора ветра, Ψௐோ – угао који одређује релативни правац дувања ветра у односу на брод [rad], Коефицијент отпора ветра, који зависи од надводног дела брода и релативног правца дувања ветра, може се одредити из следеће зависности: ܥ஺஺ሺΨௐோሻ ൌ ܥ஺஺ை ∙ ܭሺΨௐோሻ где су : ܥ஺஺ை – коефицијент отпора ветра када дува у прамац брода ܭሺΨௐோሻ – коефицијент правца релативног ветра Оба коефицијента (ܥ஺஺ை и ܭ) се одређују моделским испитивањима у аеротунелима. Према препорукама датим у [56], али и у складу са ITTC препорукама [31], у недостатку резултата моделских испитивања, вредности поменутих коефицијента могу се усвојити на основу испитивања сличних бродова. При реализацији овог истраживања нису пронађена слична испитивања аеродинамичких карактеристика речних самохотки, те су у нумеричком примеру који следи коришћени резултати испитивања најсличнијих морских бродова. У аеротунелу института за бродоградњу Универзитета у Хамбургу обављена су опсе део р броја надв речн Сл Осим само резул чешћ дело Резу усле брод на сл Угао подр жна испит езултата ј испитани одни део им теретни ика 7.21 – форми хотки (за тати испи е може ср вању ветра лтати мере д утицаја в ова (коефи ици 7.22. Ψௐோ ൌ 0 азумева к А н ивања вели е објављен х бродова, латералног м самохот Неколико мери под танкера, ч превоз ген тивања к ести и на р нарочито ња коефиц етра под у цијената о ° односи с рмени ве а л и з а р ког броја у извешт имајући у пресека кама. типова мо сећа на на ији надво ералног, онтејнерск екама, а ов угрожени. ијената си гловима и тпора ветр е на случ тар. Прем е з у л т а различити ају [77], а виду надв морских т рских бро дводни део дни део расутог ил их бродов и бродови ла које дел змеђу 0 и а), у случ ај када ве а томе, т а и с п х типова м део и у књ одни део б анкера им дова чији н речних са подсећа н и течног а јер се су због ве ују на бро 180 степе ају бродов тар дува негативан и т и в а њ орских бо изи [76]. И рода, проц ао највиш адводни д мохотки а надводн терета), ра овај вид т лике излож дове (дате ни, а у пр а 1, 2, 3 и у прамац, предзнак а б р о д дова и зна змеђу вел ењено је д е сличност ео у извесн и део ре зматрани ранспорта ене површ на слици авцу симет 4 приказан а Ψௐோ ൌ коефици о в а 166 чајан иког а би и са ој чних су и све ине 7.21) рала и су 180° јента подр случ ребр тога, него инте (случ посл 20÷3 С Да б кван одно азумева по ају бочног о, постоји може се повољан у нзитети ов ај 4), који едица дело 0 степени, лика 7.22 и ред вел титативно су на брод А н већање от ветра (Ψ подужна к приметити тицај крм их утицај има изуз вања ветр било да ду – Измерен ичине ути процењен у интерва а л и з а р пора брод ௐோ ൌ 90°), омпонент и да је не еног ветра а приближ етно велик а је највећ ва са прам е вредност цаја ветра , анализира лу од 5 до е з у л т а а. Из дати услед аси а силе, од повољан , изузев у но једнак у латералн а када вет ца или са и коефици бродова на повећ н је утица 35 km/h. т а и с п х резултат метрије б носно утиц утицај пра случају ко и. У случ у површи ар на брод крме. јента отпо ање отпор ј промене Овде је за и т и в а њ а може се рода у одн ај на отпо мчаног ве нтејнерско ају контеј ну, вредно наструјав ра ветра од а речних релативне анализу у а б р о д уочити д осу на гл р брода. О тра израже г брода гд нерског б ст силе ко а под угло говарајући самохотки брзине ве својена уп о в а 167 а и у авно сим нији е су рода ја је м од х био тра у раво пром прил је из проб   За гу надм који Сл ена релати иком испи мерити и лем. Разма брод са што би максима брод са 7.21), ш усвојена 11.45 m палубе и стину ваз орској вис су добијен ика 7.23 – лево – А н вне брзин тивања ап релативни трана су д малом изл одговарало лна површ великом то би одг максимал са слободн кормилар духа је ус ини која о и описани Апсолутн брод за п а л и з а р е ветра, јер сорпције с угао ветр ва случаја: оженом ла броду за ина попре изложеном оварало р на површи им боком ницом изн војена вре дговара ни м поступко о повећање ревоз расут е з у л т а је то под наге. Осим а, што та тералном превоз рас чног пресе латералн ечном кон на попреч од 1.5 m, т ад горњег дност која воу мора и м дати су /смањење ог терета, т а и с п атак који ј релативн кође не б површином утог терет ка од 40 m ом површ тејнерском ног пресек ри реда ко реда). одговара која изно у прилогу отпора бр десно – ко и т и в а њ е лако изм е брзине в и требало (случај 1 а; за овај б 2 и ином (слу броду; з а од 100 m нтејнера п температу си 1.225 kg 7 као и на ода услед у нтејнерски а б р о д ерити на б етра, потр да предст са слике 7 род је усв чај 4 са с а овај бр 2 (брод ш о висини и ри од 15° /m3. Резул слици 7.23 тицаја вет брод о в а 168 роду ебно авља .21), ојена лике од је ирок знад С на тати . ра: А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 169 При тумачењу приложених резултата треба имати у виду да је апсолутна брзина ветра променљива, јер она зависи од и од релативне брзине ветра и од угла релативног ветра, односно од брзине кретања брода и угла курса брода. Уколико би се брод 97 кретао брзином (у односу на дно реке) од 6.5 km/h (RT = 6.18 kN), а релативна брзина ветра који дува у прамац износила 35 km/h (RAA = 2.213 kN) тада би укупно повећање отпора износило око 35%. Апсолутна брзина ветра би тада износила 28.5 km/h, што свакако није брзина при којој би била обустављена пловидба. Из добијених резултата може се закључити да се утицај ветра на резултате мерења апсорпције снаге не може занемарити, утолико пре уколико је изложена површина брода већа, а веома често се при мерењима утицају ветра не посвећује довољна пажња. Повећањем додатка за службу за 3÷5%, у зависности од типа брода, у извесној мери би утицај ветра био узет у обзир. На крају би требало подсетити да су овде дати резултати базирани на испитивањима аеродинамичких карактеристика морских бродова и да би свакако било добро да се моделским испитивањима у ваздушном тунелу одреди промена коефицијента отпора ветра за форме које су типичне за речне самоходне теретне бродове. 7.4.6 Повећање отпора услед утицаја таласа У складу са препорукама датим у ISO-15016 [56] приликом мерења апсорпције снаге код морских бродова, неопходно је водити рачуна о утицају таласа. Овде се мисли на таласе који су последица атмосферских прилика – ветра у зони у којој се мерења обављају, али и таласа који долазе у зону мерења из удаљених подручја где су настали. Имајући у виду специфичности унутрашњих пловних путева до појаве таласа на рекама и каналима долази искључиво услед утицаја ветра који је присутан у време мерења. Утицај таласа које могу узроковати други пловни објекти, који се крећу у подручју у коме се обавља мерење, треба одстранити из резултата мерења тако што треба сачекати да се њихов утицај изгуби па тек потом А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 170 наставити мерења. Препоручује се да се параметри таласа (висина таласа, период таласа и правац простирања) измере посебним бовама и/или уређајима на броду, а уколико то није могуће потребно је да више учесника мерења, укључујући и заповедника брода (капетана), дају своју процену стања таласа у време мерења апсорпције снаге. Данас постоји више теоријских и емпиријских метода за процену повећања отпора брода услед утицаја таласа. У документу [56] спомињу се радови Маруа (Maruo) [78], Фалтинсена (Faltinsen) [79] и Товнсина (Townsin) [80], као и формуле Фуђи-Такахашија (Fujii-Takahashi) и Квона (Kwon), с тим да су методе које су предложене релативно компликоване за примену. Ове методе подразумевају да су на располагању резултати испитивања понашања брода на регуларним таласима константне висине, а различитих таласних дужина и различитих брзина [81]. Ови подаци, ни за један од разматраних бродова, нису на располагању. Осим споменутих метода оставља се могућност употребе и осталих за које се покаже да дају добре резултате. У извештају 7.5-04-01-01.2 ITTC-a са 24. заседања комитета за погон бродова (Specialist Committee on Powering Performance), понуђен је веома једноставан израз које се може употребити за грубу процену повећања отпора брода на таласима, који не прелазе 2 метра, а који је извео Креитнер (Kreitner) [81]: ∆ܴௐை ൌ 0.64 ∙ ߦௐଶ ∙ ܤଶ ∙ ܥ஻ ∙ ߩ/ܮ где су : ߦௐ – висина таласа [m] ܤ – ширина брода [m] ܥ஻ – коефицијент пуноће истиснућа ߩ – густина воде [N/m3] ܮ – дужина брода [m] Овај израз важи само за случај када таласи долазе са прамца. Међутим, у радовима [82] и [83], у којима се аутори баве анализом спољашњих утицаја на проп прим У по угао Прим прил На л прам Креи који дода талас Доби чине талас осно служ улзивне к ену Креит следњем и курса брод еном опи ог 7): Слика евом дија цем ка та тнеровим су добије тног отпор а (0.5, 1.0 јене вредн се нелоги а на повећ ву добијен бу за 10% А н арактерист неровог из ∆ܴ зразу ߙ пр а. При пло саног пост 7.24 – Пов граму, на ласима у з изразом. Н ни примен а у зависн и 1.5 метар ости пове чним. Међ ање отпор их резулт био покри а л и з а р ике морск раза без об ௐ ൌ ∆ܴௐை едставља р видби пра упка на бр ећање отпо слици 7.2 ависности а десном ом прило ости од ре а). ћања отпо утим, како а, већ само ата може вен утицај е з у л т а их бродов зира на пр ∙ ሺ0.667 ൅ елативни мцем ка та од 97 доб ра брода 9 4, дат је п од висин дијаграму жене коре лативног ра при пл овде није груба про се закљу таласа чиј т а и с п а, дата је авац прост 0.333 ∙ cos угао прост ласима ߙ ијени су с 7 при плов ораст отп е таласа, у , на истој кције и о правца про овидби пр циљ детаљ цена реда чити да б а висина н и т и в а њ корекција ирања тал ߙሻ ирања тал ൌ 0°. ледећи рез идби на та ора брода складу с слици, дат вде је пок стирања т амцем насу но истраж величине о и повећањ е прелази 1 а б р о д која омогу аса: аса у одно ултати (ви ласима при плов а оригина и су резул азана про аласа и ви прот тала ивање ут вог утицај ем додатк метар. о в а 171 ћава су на дети идби лним тати мена сине сима ицаја а, на а за А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 172 7.4.7 Остали утицаји  Депласман брода – Раније је речено да често није могуће утицати на оптерећење брода под којим се мерења апсорпције снаге спроводе, јер се мерења спроводе при комерцијалним пловидбама бродова уз оптерећења која су условљена захтевима тржишта, односно проценом бродовласника. Реализација мерења која подразумевају пловидбу брода при оптерећењу које је условљено потребама истраживања су за бродовласнике често нерентабилна. У таквим случајевима, применом одређених корекција измерене вредности апсорбоване снаге могу се прерачунати на услове који би одговарали жељеном депласману. Према препоруци датој у документу ISO-15016, корекција отпора брода може се спровести применом следећег израза: ∆ܴ஽ூௌ ൌ 0.65 ∙ ்ܴଵ ൬∆ை∆ଵ െ 1൰ → ்ܴ ൌ ்ܴଵ ൅ ∆ܴ஽ூௌ где су : ∆ܴ஽ூௌ – корекција отпора [kN] ்ܴଵ – измерени отпор брода [kN] ∆ை – депласман за који се тражи отпор [t] ∆ଵ – депласман при коме је мерење обављено [t] Директну корекцију измерене апсорбоване снаге, за случај жељеног депласмана брода, могуће је спровести и применом тзв. адмиралитетске константе из следеће релације: ܣܥ ൌ ∆ଵ ଶ/ଷ ∙ ܸଷ ଵܲ ൌ ܿ݋݊ݏݐ. → ܲ ൌ ൬∆଴∆ଵ൰ ଶ/ଷ ∙ ଵܲ где су : ܣܥ – адмиралитетска константа ଵܲ – измеренa снага [kW] ∆ை – депласман за који се тражи снага [t] ∆ଵ – депласман при коме је мерење обављено [t] А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 173  Трим брода – Трим брода у зависности од газа, брзине брода и дубине воде може значајно (и до 10%) утицати на отпор, а тиме и на потребну снагу за постизање захтеване брзине. Промена трима се одражава на: 1. Промену оквашене површине, што директно утиче на отпор трења, 2. Промену расподеле притиска дуж трупа брода, што се одражава на отпор таласа 3. Промену интеракције између трупа брода и пропелера Услед чињенице да се форме бродова разликују, нарочито прамци и крме, не постоји једноставна приближна формула којом би било могуће проценити промену отпора брода при варијацијама трима. Ова зависност може се одредити експериментално – моделским испитивањима. У последње време, са широм применом CFD-a, рађена су испитивања утицаја промене трима на потрошњу горива и данас постоје комерцијални програмски пакети који су базирани на овим истраживањима. Један од таквих програма је ECO-Assistant чији је задатак да у зависности од стања оптерећења брода и жељене брзине одреди оптималан статички трим, а у циљу смањења потрошње горива.  Температура воде – Од температуре воде зависе и густина и кинематска вискозност воде. У документу ISO-15016 напоменуто је да и о овоме треба водити рачуна приликом анализе пропулзивних карактеристика брода и дати су обрасци помоћу којих се могу одредити поменуте карактеристике слатке воде у зависности од температуре (Т): ߩ ൌ ݃ ∙ ሾ1.019492 ∙ 10ଶ ൅ 5.503076 ∙ 10ିଷ ∙ ܶ െ 7.68434 ∙ 10ିସ ∙ ܶଶ ൅ 3.611636 ∙ 10ି଺ ∙ ܶଷሻ ߥ ൌ 1.78617 ∙ 10ି଺ െ 6.071739 ∙ 10ି଼ ∙ ܶ ൅ 1.507093 ∙ 10ିଽ ∙ ܶଶ െ 2.552462 ∙ 10ିଵଵ ∙ ܶଷ ൅ 2.087519 ∙ 10ିଵଷ ∙ ܶସ Дата зависност графички је представљена на слици 7.25. Да б прим знач 7, а з Испр изме темп брзи свак води Слика 7.25 и се бољ еном мето ајно различ акључак је С екиданом ђу ефекти ературе из нама доми ако прилик ти рачуна А н – Зависно е сагледао де Холтро ите темпе дат на сли лика 7.26 линијом н вних снага раженији нира трењ ом мерењ и о утицају а л и з а р ст густине т ред вел п-Менен и ратуре вод ци 7.26. – Утицај а дијаграм изражена при мањим е. Добијен а апсорпци температу е з у л т а и кинема емператур ичине ути зрачуната е и добије температур у датом на у процен брзинама е разлике у је снаге и ре воде. т а и с п тске виско е цаја темп је ефекти ни резулта е на ефект слици 7.26 тима. Мож , што је и резултати каснијој а и т и в а њ зности слат ературе на вна снага б ти су пока ивну снагу представљ е се уочи очекивано ма нису б нализи рез а б р о д ке воде од отпор б рода 97 з зани у при ена је раз ти да је у јер при ма езначајне ултата тре о в а 174 рода, а две логу лика тицај њим те би бало А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 175  Брзина тока реке – О мерењу брзине тока реке, односно мерењу брзине брода у односу на воду (релативне брзине брода) било је речи у поглављу 5.3. Тада је напоменуто да би најбоље било уколико би било могуће, помоћу неког од описаних уређаја, мерити брзину брода у односу на воду. Ово некада није могуће, те се прибегава мерењима апсорпције снаге при узводној и при низводној вожњи на истој деоници, те се за анализу резултата усваја средња постигнута брзина. На исти начин се, према препорукама датим у ISO-15016, спроводе мерења и на морским бродовима уколико постоји кретање воде (морске струје) у области где се мерења спроводе.  Утицај других бродова на истом пловном путу – Брод у току пловидбе у великој мери утиче на поље притиска у води у својој околини. Као последица овога пловидба брода је праћена системом попречних и разилазних таласа. Осим тога, брод при кретању, услед вискозних појава, за собом вуче велику количину воде чија је маса реда величине депласмана брода. Према томе, веома је важно да се приликом мерења апсорпције снаге брод на коме се мерења обављају не креће у близини другог брода, нарочито уколико је тај други брод већи. У противном, резултати мерења се не могу сматрати коректним јер садрже и значајан утицај другога брода. Ово је некада тешко обезбедити на пловним путевима где је фреквенција саобраћаја велика, те се о томе мора водити рачуна.  Гравитациони отпор – У неким истраживањима отпора речних бродова узима се у обзир и висинска разлика коју брод савладава при пловидби. При узводној пловидби услед висинске разлике, зависно од нагиба дна и тежине брода, додатно се повећава отпор. Насу Овај пута Прим Клад око дист прос 1.85 Клад 0.95 С прот томе С ефекат је , коју брод ера ради, ову је око 935 km уд анци од 32 ечан нагиб метара им ова средњ kN. Овај А н лика 7.27 , при низво лика 7.28 утолико из савладава надморск 60 m. Нов аљено од 0 километ терена ок а депласм е повећањ додатни о а л и з а р – Повећањ дној плови – Смањењ раженији у . а висина Д и Сад се н ушћа Дун ара висинс о 0.00358 ан од 153 е/смањење тпор не з е з у л т а е отпора п дби отпор е отпора пр колико је унава код алази на о ава у Црн ка разлик степени. У 5 тона, пр отпора ус ависи од т а и с п ри узводн се смањуј и низводн већа висин Новог Са ко 1255 km о море. Т а 20 метар случају б и пловид лед утицај брзине бр и т и в а њ ој пловидб е. ој пловидб ска разли да износи од ушћа, о значи да а, одакле п рода 97, к би између а гравитац ода па се а б р о д и и ка дуж пло око 80 m док је Кла је на уку роистиче оји при га Новог Са ије износи према то о в а 176 вног , а у дово пној да је зу од да и око ме у проц зави 7.5 На о пове резул – дод (нека кара одрж имат прев спољ зауст У т очек преп диск доне ентима из сности од т Додата снову све ћање отпо тата моде атак за сл да и 30% ктеристичн и максима и довољно азиђе неп ашње усло авни пут п абели 7.5 ивати при оруке за п усији и ев ти нека но Табела А н ражено о ога да ли с к за слу га што је ра речног лских испи ужбу – код ), у зави и за подр лну брзин додатне с овољне о ве, у случ ри „кочењ набројани пловидби овећање д ентуалним ва истражи 7.5 – Утиц а л и з а р вај утицај е брод кре жбу изнето у самоходно тивања, тр морских сности од учје плови у и при н наге на ра колности. ају потреб у“. су најзн . На основ одатка за с корекциј вања. ај најзнач е з у л т а креће и ће брзино овом пог г теретног ебало да и бродова се интензи дбе брода ајнеповољ сполагању Осим то е може да о ачајнији у прелими лужбу. Св ама у зав ајнијих ко т а и с п змеђу 1 и м од 6.5 ил лављу, мо брода, кој зноси око уобичајен тета спољ . Ово не з нијим могу што му м га, резерв лакша кор спољашњи нарних пр ака од дат исности о мпоненти д и т и в а њ 15% от и 19.5 km/ же се зак и је израч 30 до 40% о креће из ашњих ут начи да ће ћим услов оже помо а снаге, миларење утицаји орачуна д их величи д нових с одатка за а б р о д пора брод h. ључити д унат на ос . Ово пове међу 10 и ицаја кој брод моћ има, већ д ћи да безб без обзир брода и ск који се ате су окв на је подл азнања кој службу о в а 177 а, у а би нову ћање 25% и су и да а ће едно а на рати могу ирне ожна а ће А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 178 7.6 Хидродинамичка ефикасност пропулзивног комплекса Хидродинамичка ефикасност пропулзивног комплекса брода зависи пре свега од ефикасности самог пропелера, али и од начина на који брод и спољашњи услови утичу на његов ред. Ефикасност пропелера зависи од више фактора, од којих су најзначајнији:  тип пропелера,  број крила,  геометријске специфичности крила и главчине, као и од оптерећења које пропелер, када се нађе иза брода, треба да савлада да би се брод кретао жељеном брзином. Уколико се са ܥ௧௛ означи коефицијент потиска пропелера: ܥ௧௛ ൌ ܶ/ቆ12 ∙ ߩ ∙ ܦଶ ∙ ߨ 4 ∙ ஺ܸ ଶቇ при чему је ܶ потисак пропелера, ܦ пречник пропелера, а ஺ܸ брзина којом вода дострујава пропелеру, тада се на основу теорије о промени количине кретања може показати да ефикасност идеалног пропелера од оптерећења зависи у складу са следећим изразом [38]: ߟூ ൌ 21 ൅ ඥ1 ൅ ܥ௧௛ Дати израз изведен је уз извесне претпоставке које су уведене да би проблем могао бити аналитички решен, а које подразумевају:  да пропелеру дотиче неограничена количина воде,  да је убрзање воде узроковано радом пропелера равномерно распоређено по површини диска пропелера,  да је сила потиска која је последица убрзања воде равномерно распоређена по површини диска пропелера,   Није идеа С Ефик око 2 Усле се пр случ спре равн [84], брод да проп односно времена трење је тешко уо лног пропе лика 7.29 – асност реа 0% је ниж д чињениц ечник про ај да се за чава прест омерније, приближн а) од коеф ߟை А н елер своји да проме , занемарен чити да ча лера опада Промена лног проп а од ефика е да су пр пелера не погон сам рујавање в што повољ а зависно ицијента п ஽ ൌ ߟூ ∙ ሺ0 а л и з а р м радом на притис о. к и под о са повећа ефикаснос елера (ߟை) сности иде опелери р може пов охотки кор оде на врх но утиче ст ефикас отиска опи .001 ∙ ܥ௧௛ଷ െ е з у л т а може трен ка узроков ваквим - и њем његов ти пропел потиска , али без пр алног про ечних само ећати због исте проп овима крил на повећа ности про сана је сле 0.0185 ∙ ܥ т а и с п утно да у ана радом деалним у ог оптерећ ера у завис исуства бр пелера [84 хотки чес ограничен елери у са а, а достру ње ефика пелера у дећим изр ௧௛ଶ ൅ 0.112 и т и в а њ тиче на п пропелер словима е ења (видет ности од к ода испре ]. то веома о ог газа бр пницама. Н јавање во сности про сапници азом: ∙ ܥ௧௛ ൅ 0.6 а б р о д оље прит а на завис фикасност и слику 7 оефицијен д пропелер птерећени ода, није р а тај начи де пропеле пелера. П (без прису 3ሻ о в а 179 иска, и од тзв. .29). та а, за и да едак н се ру је рема ства А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 180 Карактер промене ефикасности пропелера у сапници, у зависности од коефицијента потиска, приказан је на слици 7.29. Може се уочити да је при нижим оптерећењима ефикасност ових пропелера мања у односу на пропелере без сапница. Један од узрока је трење које се јавља на сапници. Уколико је сапница дужа, утолико је трење веће те су и губици већи. Међутим, при већим оптерећењима пропелера, позитиван ефекат сапнице долази до изражаја. Тада се утицај сапнице повољно одражава на ефикасност пропелера при раду. Што је пропелер више оптерећен то је разлика у ефикасности већа у корист пропелера у сапници. Осим ефикасности пропелера, на ефикасност пропулзивног комплекса у значајној мери утиче форма крменог дела брода. Начин на који труп брод утиче на рад пропелера описан је у поглављу 3. Тада су сви хидродинамички утицаји дати тзв. „квази-пропулзивним“ коефицијентом, који се може одредити из следећег израза: ߟ஽ ൌ ߟை ∙ ߟோ ∙ ߟு ൌ ߟை ∙ ߟோ ∙ 1 െ ݐ1 െ ݓ Уколико је на брод уграђен пропелер у сапници тада у претходном изразу уместо ߟைтреба да стоји ߟை஽. Зависност између ефективне снаге, којој је у овом поглављу посвећена посебна пажња, и снаге на вратилу, односно предате снаге (видети скицу 3.4) која се одређује при мерењима апсорбоване снаге дата је следећом релацијом: ாܲ ൌ ஽ܲ ∙ ߟ஽ Према томе, уколико би постојао начин да се одреди вредност квази-пропулзивног коефицијента, а што би подразумевало да се одреде све компоненте које га чине, тада би било могуће успоставити директну везу између ове две снаге. Међутим, иако је овакав пут при прорачунима уобичајен код морских бродова, јер постоје релативно поуздане препоруке за процену сваке од поменутих компоненти, код речних самохотки таквих препорука нема. Додатан проблем представља и чињеница да споменуте величине зависе и од ограничења пловног пута. 7.7 За бр пока ефек окол су б дода У сл Сли Fnh Проце коефи одове 97, зати какве тивне сна ностима су или израж тка за служ учају брод Таб ка 7.30 – Б при разли вредно А н на вред цијента 89 и 96, би се вр ге измерен испитива ени споља бу од 0%, а 97 добије ела 7.6 – П род 97 - п читим вре сти квази- а л и з а р ности к за одаб за које је едности к ом преда ња ових б шњи утиц 10%, 20% ни су след роцена вр ромена пр дностима д пропулзив е з у л т а вази-пр ране бр (у овом по оефицијен том снаго родова сп аји, овде , 30% и 40% ећи резулт едности к едате снаге одатка за ног коефиц т а и с п опулзи одове глављу) и та ߟ஽ доб м. Како н роведена, ће бити пр . ати: оефицијент и ефектив службу (ле ијента у з и т и в а њ вног зрачунат о иле дељењ ије позна односно не етпостављ а ߟ஽ брода не снаге у во); проме ависности а б р о д тпор, мож ем проце то под ка зна се ко ене вредн 97 зависност на процењ од Fnh о в а 181 е се њене квим лико ости и од ене Овде врем има утиц доби евен које У сл Сли Fnh се треба е када је б смисла пр ати на от јених резу туалних сп излазе из о учају брод Таб ка 7.31 – Б при разли вредно А н присетити род био но етпостави пор, нису лтата. Са ољашњих квира реал а 89 добије ела 7.7 – П род 89 - п читим вре сти квази- а л и з а р да је ме в и да су ти да спо били изр повећање утицаја, до них вредн ни су след роцена вр ромена пр дностима д пропулзив е з у л т а рење апсо околности љашњи ф ажени. Да м ефектив бијају се с ости (црве ећи резулт едности к едате снаге одатка за ног коефи т а и с п рпције сна за испити актори, ко је то так не снаге, ве веће вр на поља у ати: оефицијент и ефектив службу (ле цијента у з и т и в а њ ге брода вања биле ји би мог о може с што би б едности ко табели 7.6) а ߟ஽ брода не снаге у во); проме ависности а б р о д 97 обавље повољне, ли непов е видети ило после ефицијент . 98 зависност на процењ од Fnh о в а 182 но у те да ољно и из дица а ߟ஽, и од ене Једи обаљ нису спољ У сл Брод мета вред Сли Fnh но што се ено је да ј нереалне ашњих ут учају брод Таб 96 испити ра и при д ности коеф ка 7.32 – Б при разли вредно А н зна о усл е дубина в па је теш ицаја. а 89 добије ела 7.8 – П ван је на убини во ицијента ߟ род 96 - п читим вре сти квази- а л и з а р овима под оде била о ко из ре ни су след роцена вр веома огр де од 4 ме ஽ које су д ромена пр дностима д пропулзив е з у л т а којима је граничена зултата п ећи резулт едности к аниченом тра. Ово обијене. едате снаге одатка за ног коефи т а и с п мерење ап на 5 метар роценити ати: оефицијент пловном п може бити и ефектив службу (ле цијента у з и т и в а њ сорпције а. Добијен да ли је а ߟ஽ брода уту, у кан разлог из не снаге у во); проме ависности а б р о д снаге брод е вредност било дода 96 алу ширин узетно ни зависност на процењ од Fnh о в а 183 а 89 и ߟ஽ тних е 55 ских и од ене А н а л и з а р е з у л т а т а и с п и т и в а њ а б р о д о в а 184 7.8 Предлог поступка за одређивање коефицијената пропулзије на основу испитивања бродова у природној величини Приликом спровођења мерења апсорпције снаге, обично се мери:  број обртаја мотора, односно пропелера,  брзина којом се брод креће у односу на воду и  обртни момент који преноси вратило. На основу ових величина није могуће проценити вредности коефицијената пропулзије (w, t, ߟை и ߟோ). Метода идентификације, која би подразумевала да се поједине вредности претпоставе како би се друге израчунале, да би се на основу добијених вредности могла проценити оправданост уведених претпоставки, у овом случају не може се применити. Ово је закључено на основу већег броја покушаја. Разлог је тај што је потребно претпоставити бар три величине да би се одредила четврта, а што оставља сувише велики број могућности које би требало испитати. При томе, на основу добијених резултата, многе претпостављене комбинације вредности коефицијената пропулзије се не могу недвосмислено одбацити као физички нереалне. Према томе, намеће се потреба за другачијим приступом. Могуће решење проблема лежи у мерењу додатних величина при испитивању апсорпције снаге. У току мерења обртног момента, који вратило преноси у различитим режимима рада мотора, требало би мерити и потисак који пропелер остварује. Ово би подразумевало монтажу још једне мерне тракице - сензора на вратило под углом од 45º у односу на мерну тракицу која мери обртни момент. Тиме би се обезбедило да активни мерни елементи овог сензора буду постављени дуж вратила, те би се свака промена дужине вратила, која је последица деловања подужне силе, могла регистровати мерном опремом. Уколико је на броду уграђен пропелер у сапници требало би узети у обзир и додатни потисак који даје сапница. Мерење потиска, уз остале поменуте вредности, применом поступка које је описан на слици 7.33 омогућило би да се директно израчуна степен корисног дејст прел Сл У ш коеф пост вожњ кора    Ове вели осно Мере ново Наро поти за м Ова ва пропел аза (ߟோ). ика 7.33 – еми датој ицијенте п упак би п и на расп ка пропеле коефици степен к коефици величине у чине које с ву измерен њем поти питање чито у сл ска примен ерења поти тема je ост А н ера (ߟை), к Препоруч на слици 7 ропулзије одразумева олагању, о ра могле о јента напр орисног де јент обртн шеми су у и до сад их вредно ска, према – како и учају проп ом мерни ска на бр ављена за а л и з а р оефицијен ени поступ .33 описан из испити о да су п дакле би се читати вре едовања п јства проп ог момент дате у ова а мерене, о сти. свему изне змерити п елерских в х трака мож оду у при будућа ист е з у л т а т ефектив ак за одре је поступ вања бро одаци са за познат дности: ропелера, елера у сл а пропелер лним пољи дносно ве том, може отисак пр ратила ве е бити сп родној вел раживања т а и с п ног сустру ђивање ко ак којим да у приро испитивањ е вредност ободној во а у слобод ма. Неосе личине кој се доста д опелера ликог преч орна. У ов ичини нис . и т и в а њ јања (w), ефицијенат би било мо дној вели а пропеле и коефици жњи и ној вожњи нчена пољ е је могуће обити, међ са довољн ника поуз ом раду, пр у детаљни а б р о д и коефиц а пропулз гуће одре чини. Опи ра у слобо јента поти . а представ израчуна утим отва ом тачно даност ме облеми ве је разматр о в а 185 ијент ије дити сани дној ска и љају ти на ра се шћу. рења зани ани. Е н е р г е т с к а е ф и к а с н о с т р е ч н и х с а м о х о т к и 186 8 Енергетска ефикасност речних самоходних теретних бродова       8.1 Предлог препорука за утврђивање критеријума неопходних за одређивање EEDI Иако се већ пуне четири године, на међународном нивоу, интензивно ради на развоју и унапређењу индекса енергетске ефикасности (EEDI и EEOI) морских бродова, као и на утврђивању критеријума за оцену бродова у том смислу, нема значајних помака у примени истих поступака када је о речним теретним бродовима реч. Стручна јавност је сагласна да постоји потреба да се дефинишу допунски критеријуми који би енергетској ефикасности самохотки дали већи значај, како при пројектовању тако и при експлоатацији ових бродова. Ипак помаци у том смислу су више него скромни. Разлози за овакво тренутно стање се огледају у:  недефинисаним условима за које би овакав показатељ био развијен, Е н е р г е т с к а е ф и к а с н о с т р е ч н и х с а м о х о т к и 187  недостатку података за довољно велики број бродова, на основу којих би било могуће успоставити критеријуме и  оспоравању, односно критици метода које се користе на морским бродовима. Код морских бродова, према [34], за одређивање индекса енергетске ефикасности (EEDI) усваја се 75% снаге мотора као и брзина коју је могуће постићи уз наведено оптерећење мотора. У ранијим поглављима је показано у којој мери услови при којима речне самохотке плове, у реалним околностима, могу утицати на снагу коју је потребно ангажовати за постизање одређене брзине. Како EEDI непосредно зависи од ангажоване снаге и постигнуте брзине отвара се питање која снага, односно брзина, би биле меродавне. Осим тога, у речне самохотке се често уграђују мотори који располажу са више снаге (но што је потребно за постизање жељене брзине брода) чиме се омогућава вуча још једне или више додатних баржи, као и скраћење зауставног пута, односно побољшање маневарских карактеристика. Према томе, примена препорука које важе за морске бродове не би била сврсисходна. Имајући у виду горе споменуто, чини се да би највише имало смисла, при дефинисању индекса енергетске ефикасности речних самохотки, критеријуме успоставити на основу реалних снага мотора које је потребно ангажовати за постизање одређених брзина у условима при којима су спољашњи утицаји занемарљиво мали. На тај начин би различите бродове било могуће међусобно поредити, а било би могуће анализирати и утицај промена појединих параметара брода на енергетску ефикасност. 8.2 Израчунавање индекса енергетске ефикасности – нумерички пример Описани услови највише би одговарали моделским испитивањима бродова на неограниченом пловном путу. Прем базе, инде доби   При су пр је ус Наме носи дово за дв је пр Т 8.2.1 Брод окол а томе, ов у циљу н кса енерге јени: примено примено избору бр и томе на војена след ра је била вости и к љно тачно а газа: 1.85 ојектовани абела 8.2 Проце матем ови чије ностима и Е н е р де ће за н аговештај тске ефик м развијен м метода к одова вође располага ећа група Т да се ова оји су на проценити метара, з газ (случа – Бродови на вредн атичког су дименз при разл г е т с к а еколико пр а начина н асности ре ог матема оје су разм но је рачун њу или да бродова: абела 8.1 листа прош ведени у тежине о а шта пост ј 97*), али који услед ости сна модела ије дате у ичитим сп е ф и к а с оизвољно а који би чних само тичког мод атране у п а да носи се могу пр – Разматра ири испи следећој т вих бродов оје испити за шта нем недовољн ге приме табели 8 ољашњим н о с т р изабраних било могу хотки, бит ела, оглављу 7 вости покр оценити св ни бродов тивањима абели, ме а. Брод 97 вања снаге а испитив о података ном разв .1 испити утицајим е ч н и х с бродова и ће процен и дати рез . ију што ш и потребн и бродова ко ђутим ниј (табела 8 , и на 2.70 ања. нису ушл ијеног вани су п а. Пример а м о х о з располо ити вредн ултати ко ири опсег и подаци. ја имају и е било мо .1) разматр метара шт и у анализ од различ а ради, ду т к и 188 живе ости ји су , а да Тако веће гуће ан је о му у итим бине плов испи одст пого плов на о разм Прим брзи резул Доби ног пута тивања би ранити. М дан је за о ног пута, д снову мод атраних бр еном мат нама разм тати: Табела 8 јени резул Е н е р су се кре ли доведе атематичк вакав прор ок су оста елских исп одова није ематичког атраних бр .3 – Завис тати графи г е т с к а тале изме ни у „ист и модел, ачун, јер п ли спољаш итивања. коришћен модела з одова, а б ност преда чки су при е ф и к а с ђу 4 и 1 у раван“ п који је ра ружа могу њи утицај Иначе, тре при разво а процену ез спољаш те снаге од казани на н о с т р 2.5 метар отребно ј звијен и ћност кон и елимини ба напоме ју модела. потребн њих утиц брзине ра слици 8.1. е ч н и х с а. Да би е ове спољ објашњен троле утиц сани тиме нути да ни е снаге п аја, добиј зматраних а м о х о сви резул ашње ут у поглављ аја ограни што је разв један од ри различ ени су сле бродова т к и 189 тати ицаје у 6, чења ијен овде итим дећи 8.2.2 У п уоби Холт вред мере изра коеф спољ иста недо На т Слика 8 Проце оглављу 7 чајених р роп-Мене ности ефек ња предат жених сп ицијента ашњих ут вредност статку тач ај начин до Е н е р .1 – Зависн на вредн показано ечних сам н, иако ни тивне сна е снаге, ко ољашњих од око 0. ицаја, а пр овог коефи нијих вред бијени су г е т с к а ост преда ости сна је да се охотки мо су развије ге која је о ји су доби утицаја, 65. Како е свега огр цијента. О ности за по следећи ре е ф и к а с те снаге од ге на осн за проц гу корист не за реч дређена п јени при и добијена при прор аничења п во је рела требе ово зултати: н о с т р брзине ра ову прор ену зависн ити метод не бродов оменутим спитивањ је вред ачунима к ловног пут тивно гру г прорачун е ч н и х с зматраних ачуна о ости отп е Гулдха е. Осим то методама у 97 које ј ност кваз оји су ов а, такође н ба претпос а прихватљ а м о х о бродова тпора бр ора од бр мер-Харва га, поређ са резулта е обављен ипропулзи де спрове ема усвоје тавка, али ива. т к и 190 ода зине лд и ењем тима о без вног дени на је је у Доби Табела 8 јени резул Слика 8 Е н е р .4 – Завис тати су гр .2 – Зависн г е т с к а ност преда афички дат ост преда е ф и к а с те снаге од и на следе те снаге од н о с т р брзине ра ћој слици: брзине ра е ч н и х с зматраних зматраних а м о х о бродова бродова т к и 191 8.2.3 Поре на сл С Испр прор прим уочљ доби Поређ ђење резу едећој сли лика 8.3 екиданим ачуна отп еном мат ива су већ јених рез Е н е р ење резу лтата који ци: – Поређењ линијама ора бродо ематичког а одступа ултата ве г е т с к а лтата су добијен е резултат су предста ва, док пу модела. Н ња, док су ома добра е ф и к а с и примено а добијени вљени рез не линиј а прва д у осталим . Могуће н о с т р м коришћ х примено ултати кој е представ ва дијагр разматра објашње е ч н и х с ених метод м коришће и су доби љају резу ама (случа ним случа ње већих а м о х о а приказа них метод јени на ос лтате доб јеви 36 и јевима сла одступањ т к и 192 но је а нову ијене 97) гања а у Е н е р г е т с к а е ф и к а с н о с т р е ч н и х с а м о х о т к и 193 случајевима 36 и 97 треба тражити у димензијама и оптерећењу ових бродова. Мањи брод (36) је због својих димензија сасвим сигурно изван прихватљивих граница за примену коришћених метода за прорачун отпора. У случају већег брода (97), који је иначе пројектован да плови на газу који је за скоро 1 метар већи од анализираног, проблематична је применљивост математичког модела. Мало је вероватно да је приликом моделских испитивања разматран случај пловидбе брода при таквим околностима. Према томе, могло би се претпоставити да су у случају брода 36 добијени бољи резултати применом математичког модела, док су у случају бода 97 поузданији резултати добијени прорачуном отпора брода. 8.2.4 Процена вредности индекса енергетске ефикасности речних самоходних теретних бродова Као што је речено у поглављу 3, индекс енергетске ефикасности представља однос количине емитованог угљен-диоксида у атмосферу или цене која је плаћена у еколошком смислу и количине терета која је при томе превезена, односно добити која је остварена: ܧܧܦܫ ൌ ஻ܲ ∙ ܵܥܨ ∙ ܥிܭ ∙ ௥ܸ௘௙ ൤ ݃ COଶ ݐ ∙ ݇݉൨ Према томе, овај показатељ непосредно зависи од:  брзине брода,  снаге мотора која је ангажована за постизање ове брзине,  носивости брода,  потрошње горива и  врсте горива. Како брзине за које су пројектовани разматрани бродови нису познате одлучено је да анализа буде спроведена за опсег брзина између 16 и 22 km/h. Овај опсег је одабран на основу уобичајених брзина којима самохотке плове (уколико нема огра су гу чија дизе гори На о Доби ничавајући бици у ре просечна л гориво, ва (видети писани нач Табела 8 јене вредн Е н е р х фактора дукторима потрошња чији специ табелу 3.1 ин добијен .5 – Израчу ости граф г е т с к а ). При одр и вратили износи ок фични ко ). и су следе нате вредн разм ички су пр е ф и к а с еђивању од ма од уку о 200 g/kW ефицијент ћи резулта ости инде атране бро едстављен н о с т р говарајућ пно 5%. h, усвојен емисије C ти: кса енерге дове е у дијагра е ч н и х с их снага м За погон г о је најчеш O2 износ тске ефика му датом н а м о х о отора, усво лавних мо ће кориш и 3.206 t сности за а слици 8. т к и 194 јени тора, ћено CO2/t 4. Из д      Слика 8 обијених р Описани код мор Као што ниже вр Потврђе добијени Уз сваку од носив једначин тумачит новије б бити ко самохот Од изаб могло и Е н е р .4 – Индек езултата м поступак ских бродо се могло едности – на су ран х вреднос разматра ости брод е су извед и. Потребн родове, да ришћене к ки. раних бро очекивати г е т с к а с енергетс оже се закљ за оцену е ва, се мож и очекиват бродови су ија искус ти утолико ну брзину а у облику ене на ос о је далек би се доб ао критери дова најло имајући е ф и к а с ке ефикасн учити: нергетске е примени и са повећ ефикасни тва (са м већа укол дат се и п какав је у нову мало о више по иле рефер јуми за оц шијим се у виду да н о с т р ости разм ефикаснос ти на речн ањем носи ји. орских бр ико су бро риближан обичајен к г броја бр датака, ко ентне (base ену енерг показао ис је испити е ч н и х с атраних са ти, који се е бродове. вости бро одова) да дови мањи израз за з од морских одова те и ји се одно line) крив етске ефик питани сл вање обављ а м о х о мохотки иначе кор дова EEDI су раси . ависност E бродова. х тако тре се пре све е које би м асности н учај 97. О ено при т к и 195 исти има пања EDI Дате ба и га на огле ових во се свега Е н е р г е т с к а е ф и к а с н о с т р е ч н и х с а м о х о т к и 196 50% оптерећења брода. Да брод није неефикасан указују вредности које су добијене у случају 97* где је анализирана ефикасност истог брода али на пројектованом газу. Даљи рад на успостављању реалних критеријума за оцену енергетске ефикасности речних бродова би подразумевао проширење базе података, тј. додавање што је могуће већег броја речних самоходних теретних бродова, по могућности новијих, у анализу. Тако би се дошло до поузданијих критеријума који би могли бити коришћени при пројектовању нових бродова овог типа. Током времена, са даљим унапређењем погонских агрегата, са применом нових технологија и квалитетнијих погонских горива, може се очекивати снижавање референтних кривих – пооштравање критеријума. Ово би, дугорочно гледано, имало позитивне ефекте и на еколошке и на економске параметре који се односе на транспорт робе унутрашњим пловним путевима. З а к љ у ч н е н а п о м е н е 197 9 Закључне напомене и смернице за будућа истраживања       9.1 Закључне напомене Резултати изнети у овом раду су проистекли из вишегодишњег истраживања проблема везаних за погон речних самоходних теретних бодова. Рад је подељен у девет поглавља од којих прва четири, на известан начин, представљају увод у коме је:  описана улога речних самохотки у савременом транспорту у Европи,  описани су укратко пловни путеви Европе и њихови потенцијали,  показани су најчешћи типови речних самохотки и на известан начин је приказана еволуција ових бродова у протеклих педесетак година,  дате су основе бродске хидродинамике које се односе на отпор и пропулзију ових бродова, З а к љ у ч н е н а п о м е н е 198  указано је на показатеље енергетске ефикасности који се примењују код морских бродова, чиме је наговештен даљи пут у истраживању,  и коначно, на основу свих резултата мерења апсорпције снаге до којих је било могуће доћи је оформљена база која је послужила као полазна основа за даља истраживања. Значај првог дела рада се огледа у ближем упознавању са овим типом бродова - речним самохоткама, специфичним околностима при којим најчешће плове одакле проистичу и проблеми при погону ових бродова. Препознавање проблема увек је први корак у њиховом решавању. У оквиру овог дела истраживања, приказане су и међусобне зависности између основних димензија расположивих бродова и дате су препоруке (добијене на бази статистике) које се могу користити при пројектовању речних самохотки. Свако наредно поглавље посвећено је настојањима да се дође до конкретних одговора који треба да расветле поједине проблеме и представља својеврстан допринос овог рада. Велике разлике у резултатима мерења сличних или истих бродова, које су констатоване приликом формирања базе са резултатима мерења, а што је у почетку представљало велики проблем, делимично су постале јасније након спровођења низа непосредних експеримената – мерења на реалним бродовима у реалним околностима. За потребе овог сегмента истраживања, у сарадњи са домаћом фирмом „Electronic Design“, развијена је сасвим нова телеметријска опрема, као и пратећи рачунарски програм за мерење обртног момента на вратилу и анализу резултата. У лабораторијским условима, спроведено је тестирање опреме, при чему је посебна пажња посвећена калибрацији мерног сензора и могућим изворима грешака при мерењима. Закључено је да резултати мерења апсорпције снаге у реалним условима у великој мери зависе од околности под којима су мерења спроведена и да је веома важно да се током мерења прати читав низ могућих „поремећаја“ што је неопходно за каснију анализу резултата. У З а к љ у ч н е н а п о м е н е 199 подацима који су били доступни у разним извештајима, на основу којих је формирана база са резултатима испитивања, нису били регистровани спољашњи утицаји у току мерења, али ни стање оплате брода и пропелера, што је анализу измерених разлика значајно компликовало. Важан део истраживања представља математички модел за процену зависности потребне снаге од брзине брода, у функција од основних димензија брода и ограничења пловног пута, који је развијен на основу расположивих резултата моделских испитивања (укупно 63 испитивања са преко 600 измерених вредности). Одлучено је да при развоју математичког модела резултати испитивања бродова у природној величини, који су били на располагању, а који у себи садрже и спољашње утицаје (који су непознати), не буду коришћени. Овакав приступ је имао за циљ развој модела:  чијом употребом се може искључити потреба за спровођењем моделских испитивања бродова чије су форме и димензије сличне разматраним бродовима,  који се може користити за поређење различитих бродова, а да при томе спољашњи утицаји не утичу на закључке,  који може да послужи за одређивање тзв. додатка за службу за речне самохотке чиме би били компензовани уобичајени умерени спољашњи утицаји, што је важно при избору пропулзивног комплекса брода,  који се може користити за процену утицаја ограничења пловног пута на снагу која је неопходна за постизање одређене брзине, чиме је осим утицаја на отпор обухваћен и утицај на коефицијенте пропулзије и  који се може користити за процену вредности индекса енергетске ефикасности речних самохотки. При развоју математичког модела коришћена је метода вештачких неуронских мрежа (ANN). Закључено је да се ова метода може успешно користити за развој математичких модела – инжењерских алата у области бродоградње, али да је „тежа за контролу“ од уобичајене регресионе анализе и да је, у том смислу, провери математичке стабилности потребно посветити више пажње. З а к љ у ч н е н а п о м е н е 200 Како је спроведено истраживање указало на значајан утицај спољашњих фактора при којима самохотке плове, као и велики утицај стања брода и кормиларења, овоме је у раду посвећена посебна пажња. Применом разних метода које се данас углавном користе за одређивање појединих утицаја код морских бродова, а чију применљивост на речне самотоке би свакако требало додатно истражити, процењени су поједини утицаји. Одавде су проистекле препоруке које су у раду дате, а које се односе на:  процену додатка за службу,  процену вредности појединих коефицијената пропулзије (коефицијента прелаза, коефицијента суструјања и квазипропулзивног коефицијента). Коначно, наговештен је и пут којим би било могуће одредити индекс енергетске ефикасности и успоставити референтне криве за речне самоходне теретне бродове. 9.2 Смернице за будућа истраживања Истраживање које је спроведено у овом раду је отворило бројна питања, али и наговестило неке од одговора. Основни проблем, који је био присутан све време истраживања и који неке од изведених закључака оставља отвореним за дискусију, огледа се у недовољном броју мерења. У том смислу, у даљем раду би се требало осврнути на:  додатна мерења апсорпције снаге, што би обезбедило равномернију покривеност и побољшање математичког модела уз истовремено проширење граница за примену модела,  проверу метода које су коришћене за процену спољашњих утицаја и њихове применљивости на речне самохотке,  мерење потиска пропелера и унапређење препоручених поступака за одређивање коефицијената пропулзије при пловидби брода ограниченим пловним путевима, З а к љ у ч н е н а п о м е н е 201  прорачуне вредности индекса енергетске ефикасности за већи број бродова и побољшање датих референтних кривих,  проверу утицаја ограничења пловног пута, али и других утицаја на енергетску ефикасност речних самоходних теретних бродова,  и на крају, кроз обједињење свега набројаног, успостављање модела за оптимизацију транспорта у зависности од димензија брода, количине терета који се транспортује и специфичних околности којима је брод у пловидби изложен. Л и т е р а т у р а 202 Литература 1. Peters, W., J., „1D - Method to describe the effects of a lowered riverbed on the navigability of the river Elbe“, Research report, Water Engineering & Management, Faculty of Engineering Technology, University Twente, 2005. 2. SPIN – Rhine, Version 1 – „Innovative Types of Inland Ships and their Use on the River Rhine, its Tributaries and the Adjacent Canals“ by Mueller, E., VBD, Duisburg, 2003. 3. SPIN – Working Paper, „Innovative Transport Vehicles on the Danube and its Tributaries“, by Radojcic, D., DPC, Belgrade, 2004. 4. Schweighofer, J., Seiwerth, P., „Environmental Performance of Inland Navigation“, European Inland Waterway Navigation Conference, Visegrad, June, 2007. 5. *** PIANC „Considerations to reduce environmental impacts of vessels“, Report 99, July 2008. 6. *** PINE – Final Concise Report, „Prospects of Inland Navigation within the enlarged Europe“, March, 2004. 7. *** COLD – Final Report, „An Assessment of the Opportunities and Risks of Container Transport on the Danube River between Austria and the Black Sea“, August, 2006. 8. *** „Manual on Danube Navigation“, Via Donau – Osterreichische Wasserstrassen-Gessellschaft mbH, Vienna, 2007. Л и т е р а т у р а 203 9. Radojčić, D., „Environmentally Friendly Inland Waterway Ship Design for the Danube River“, World Wide Fund for Nature International, Danube-Carpatian Programme (WWF-DCP), Vienna, 2009. 10. Hofman, M., „Inland container vessel: Optimal characteristics for a specified waterway“, Coastal Ships & Inland Waterway II, RINA, London, 2006. 11. Hofman, M., Radojčić, D., Motok, M., Simić, A., „Container vessels for the Danube waterway – guidelines on preliminary design“, Faculty of Mechanical Engineering, Belgrade, 2003. 12. *** „The Power of Inland Navigation - The future of freight transport and inland shipping in Europe 2010-2011“, Dutch Inland shipping information Agency (BVB), Rotterdam, 2010. 13. *** Resolution No. 92/2 on New Classification of Inland Waterways, CEMT, June, 1992. 14. EICB - http://www.informatie.binnenvaart.nl/schepen/scheepstypen.html. 15. www.informatie.binnenvaart.nl/schepen/scheepstypen.html. 16. www.captainsvoyage-forum.com/showthread.php/1678-Dutch-inland-freighters. 17. www.marinetraffic.com. 18. http://danube-inland-navigation-vessels.blogspot.com/. 19. www.new-logistics.com/. 20. www.binnenvaart.be/en/waterwegen/kaart_europa.html. 21. *** „Inventory of Most Important Bottlenecks and Missing Links in the E Waterway Network“, TRANS/SC.3/159, Resolution No. 49, UNECE, Geneva, 2005. 22. *** „Priručnik za unutarnju plovidbu u Republici Hrvatskoj“, Centar za razvoj unutrašnje plovidbe d.o.o., Zagreb, prosinac 2006. Л и т е р а т у р а 204 23. *** „Danube navigation statistics for 2008 – 2009“, Danube Commission, Budapest, 2012. 24. http://www.ivr.nl/statistieken 25. Radojčić, D., „On Engineering Greener Logistics on Inland Waterways“, RORO 2008 Conference, Gotheburg, Sweden, May, 2008. 26 Molland, A.F., Turnock, S.R. and Hudson, D.A. „Ship Resistance and Propulsion: Practical Estimation of Ship Propulsive Power“, Cambridge University Press, Cambridge, 2011. 27 Мolland, A.F. (ed.), „The Maritime Engineering Refference Book: a Guide to Ship Design, Construction and Operation“, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2008. 28 Bertram, V., „Practical Ship Hydrodynamics“, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000. 29 Georgakaki A., Sorenson S.C., „Report on Collected Data and Resulting Methodology for Inland Shipping“, ARTEMIS, Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark, Lyngby, 2004. 30 *** „ITTC – Recommended Procedures and Guidelines - Testing and Extrapolation Methods, Propulsion, Performance, Predicting Powering Margins“, Specialist Committee on Powering Performance of 24th ITTC, 2005. 31 Rysst, J., Nyhus, E., „Climate changes regulations – consequences for ship design in a challenging buisness environment“, Climate Change and Ship Increasing Energy Efficiency, Proceeding, SNAME, February, 2010. 32 *** IMO, MEPC 59/4/7, „Prevention of Air Pollution from Ships“, April, 2009. Л и т е р а т у р а 205 33 *** IMO, MEPC.1/Circ.681, „Interim guidelines on the method of calculation of the energy efficiency design index for new ships“, August, 2009. 34 Оzaki, et al, „An Evaluation of the Energy Efficiency Design Index (EEDI) Baseline for Tankers, Containerships, and LNG Carriers“, Climate Change and Ship Increasing Energy Efficiency, Proceeding, SNAME, February, 2010. 35 *** IMO, MEPC.1/Circ.684, „Guidelines for voluntary use of the ship energy efficiency operational indicator“, August, 2009. 36 Zöllner, J., Renner, V., „Technische und wirtschaftliche Voraussetzungen für große Containerschiffe“, Binnenschifffahrt, Schiffstechnik, Nr. 3, Februar, 1998. 37 Zöllner, J., „Vortriebstechnische Entwicklungen in der Binnenschiffahrt“, Ship’s Propulsion – New and further Development, Universitat Duisburg-Essen, Mai, 2003. 38 Edward, V., Lewis, (ed.), „Principles of Naval Architecture, Volume II, Resistance, Propulsion and Vibration“, Second Revision, SNAME, New Jersey, 1988. 39 Čolić, V., „Eksperimentalna istraživanja tehničko-eksploatacionih osobenosti putničkih i samohodnih teretnih brodova na dunavskoj plovnoj mreži“, Saobraćajni fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, 2010. 40 Heuser, H., Luthra, G., „Ermittlung des Maßstabseinflusses auf Antriebs Kursund Manövrierverhalten von Binnenschiffsmodellen, wenn sie bei naturgetreuer Fahrweise die Basis für die Bemessung wasserbaulischer Konstruktionen darstellen“, Bericht 1155, VBD, Duisburg, 1986. 41 Hoffmann, K., „An Introduction to Measurements using Strain Gages“, Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt, 1989. Л и т е р а т у р а 206 42 Hoffmann, K., „Practical hints for the installation of strain gages“, Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, 4th revised edition, Darmstadt, 1996. 43 Milorad Milovančević, Nina Anđelić, „Otpornost materijala“, Mašinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, 2006. 44 *** „Shunt Calibration of Strain Gage Instrumentation“, Vishay Micro- Measurements, Tech Note TN-514, July, 2007. 45 *** „Strain Gage Thermal Output and Gage Factor Variation with Temperature“, Vishay Micro-Measurements, Tech Note TN-504-1, August, 2007. 46 *** „Errors Due to Misalignment of Strain Gages“, Vishay Micro-Measurements, Tech Note TN-511, July, 2007. 47 *** „Digital Signal Analysis, Using Digital Filters and FFT Techniques“, Selected Reprints from Technical Review, Brüel & Kjær, March, 1981. 48 Collett, C., V., Hope, A., D., „Engineering Measurements“, Pitman Publishing Corporation, New York, 1974. 49 Adams, L., F., „Engineering Measurements and Instrumentation“, The English language Book society and Hodder & Stoughton, London, 1978. 50 Haslam, J., A., Summers, G., R., Williams, D., „Engineering instrumentation and control“, Edward Arnold Publishers Ltd, London, 1981 51 www.hbm.com 52 www.vishaypg.com/micro-measurements/ 53 www.omega.com/ Л и т е р а т у р а 207 54 www.binsfeld.com 55 www.ni.com 56 *** ISO-15016, „Ships and marine technology – Guidelines for the assessment of the speed and power performance by analysis of speed trial data“, Geneva, 2002 57 Миљковић, З., „Системи вештачких неуронских мрежа у производним технологијама“, Машински факултет, Универзитет у Београду, 2003. 58 Rojas, R., „Neural Networks – A Systematic Introduction“, Springer-Verlag, Berlin, 1996. 59 Zurek, S., „aNETka V2.0 – Operation Manual“, Wolfson Centre for Magnetics School of Engineering, Cardiff University, Cardiff, 2005. 60 Hofman, M., Radojčić, D., „Otpor i propulzija brzih brodova u plitkoj vodi“, Mašinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, 1997. 61 Hofman, M., Kozarski, V., „Shallow Water Resistance Charts for Preliminary Vessel Design“, International Shipbuilding Progress, Vol. 47, No. 449, Delft University Press, 2000. 62 Guldhammer, H., Harvald, Sv. Aa., „Ship Resistance: Effect of Form and Principal Dimensions“, Akademisk Forlag, Copenhagen, 1974. 63 Andersen, P. ,Guldhammer, H., „A Computer-Oriented Power Prediction Procedure“, Proceedings CADMO 86, 1986. 64 Holtrop, J., Mennen, G.G.J., „A Statistical Power Prediction Method“, International Shipbuilding Progress, Vol. 25, 1978. Л и т е р а т у р а 208 65 Holtrop, J., Mennen, G.G.J., „An approximate power prediction method“, International Shipbuilding Progress , Vol. 29, 1982. 66 Holtrop, J., „A Statistical Re-analysis of Resistance and Propulsion Data“, International Shipbuilding Progress, Vol. 31, 1984. 67 Lackenby, H., „The Effect of Shallow Water on Ship Speed“, The Shipbilder and Marine-Engine Builder, Vol.70, No. 672, 1963. 68 Townsin, R.L., Byrne, D., Svensen, T.E. and Milne, A., „Fuel economy due to improvements in ship hull surface conditions 1976–1986“, International Shipbuilding Progress, Vol.33, No. 383, 1986. 69 Townsin, R.L., „Workshop – Calculating the Cost of Marine Surface Roughness on Ship Performance”, WEGEMT School on Marine Coatings at the University of Plymouth, 2000. 70 Kaucyznski, W., Walderhaug, H., „Effects of Distributed Roughness on the Skin Friction of Ships“, International Shipbuilding Progress, Vol.34, No. 389, 1987. 71 Walderhaug, H., „Paint Roughness Effects on Skin Friction“, International Shipbuilding Progress, Vol.33, No. 382, 1986. 72 Anderson, C., Atlar, M., Callow, M., Candries, M., Milne, A. and Townsin, L.R., „The development of foul-release coatings for seagoing vessels“, Journal of Marine Design and Operations, Vol. 4, 2003. 73 Chambers, L.D., Stokes, K.R., Walsh, F.C. and Wood, R.J.K, „Modern approaches to marine antifouling coatings“, Surface & Coatings Technology, Vol. 201, 2006. Л и т е р а т у р а 209 74 Kan, S., Shiba, H., Tsuchida, K. and Yokoo, K., „Effect of fouling of a ship’’s hull and propeller upon propulsive performance“, International Shipbuilding Progress, Vol. 5, 1958. 75 Atlar, M., Glover, E.J., Candries, M. and Mutton, R.J., „The effect of a foul release coating on propeller performance“, International conference on Marine Science and Technology for Environmental Sustainability, Newcastle upon Tyne, 2002. 76 Brix. J., (ed.), „Manoeuvering Technical Manual“, Seehafen Verlag GmbH, Hamburg, 1993. 77 Blendermann, W., „Wind Loading of Ships – Collected Data from Wind Tunnel Tests in Uniform Flow“, Institut für Schiffbau der Universitat Hamburg, Bericht No 574, Hamburg, 1996. 78 Maruo, H., „On the increase of the resistance of a ship in rough seas“, Journal of the Society of Naval Architects of Japan, Vol.108, 1960. 79 Faltinsen, O.M., Minsaas, K.J., Liapis, N. and Skjordal, S.O., „Prediction of resistance and propulsion of a ship in a seaway“, Proc. 13th Symposium on Naval Hydrodynamics, Tokyo, 1980. 80 Townsin, R.L., Kwon, Y.J., Baree, M.S. and Kim, D.Y., „Estimating the influence of weather on ship performance“, Transactions, RINA, Vol. 135, 1993. 81 *** ITTC – Recommended Procedures and Guidelines, „Full Scale Measurements, Speed and Power Trials, Analysis of Speed/Power Trial Data“, Specialist Committee on Powering Performance of 24th ITTC, 7.5-04-01-01.2, 2005. Л и т е р а т у р а 210 82 Mads Aas-Hansen, „Monitoring of hull condition of ships“, M.Sc. Thesis, Nerwegian University of Science and Technology, 2010. 83 Insel, M., „Uncertainty in the analysis of speed and powering trials“, Ocean Engineering, Vol. 35, 2008. 84 Kristensen, H.O.H, „Model for Environmental Assessment of Container Ship Transport“, Transactions, SNAME, Vol. 118, 2010. 85 Andersen, P., Breslin, P.B., „Hydrodynamics of Ship Propellers“, Cambridge University Press, 1994. 86 *** ITTC – Recommended Procedures and Guidelines, „Full Scale Measurements, Ice Testing, Ship Trials in Ice“, ITTC, 7.5-04-03-01, 1999. 87 *** IMO, MEPC 61/5/2, „Reduction of GHG Emissions From Ships - Report on a Trial Verification of the Energy Efficiency Design Index (EEDI)“, Submitted by Germany, 61st session, June, 2010. 88 *** IMO, MEPC 60/4/5, „Prevention of Air Pollution From Ships - Report on the Trials on the Verification of the Energy Efficiency Design Index (EEDI)“, Submitted by Japan, 60th session, December, 2009. 89 *** IMO, MEPC 60/4/3, „Prevention of Air Pollution From Ships - Energy Efficiency Design Index for Tankers“, Submitted by INTERTANKO, 60th session, December, 2009. 90 *** IMO, MEPC 60/4/45, „Prevention of Air Pollution From Ships - Proposal for an Energy Efficiency Design Index Verification Process“, Submitted by ITTC, 60th session, January, 2010. П р и л о г 1 211     ПРИЛОГ 1 Основне димензије речних самоходних теретних бродова који су коришћени при анализи П р и л о г 1 212 Та бе ла П 1. 1 - Ос но вн и по да ци о и сп ит ан им б ро до ви ма - пр ва г ру па и сп ит ив ањ а R. B. Lv l Bv l т v s h U B В ! Т ~ hf Т BT Lv l D Br oj [m1 [m1 [m1 [m 3 1 rm ~ [m1 r-1 r-1 r-1 r-1 rm 1 [m1 lp ro pe le ra 1 10 8. 64 14 . 00 2. 00 24 44 . 9 16 96 . 2 З. 50 7. 76 0 7. 00 0 8. 06 4 1. 75 0 ЗО 41 .92 1. 85 2 2 10 9. 45 14 . 00 З. ОО З8 61 .0 19 З9 .0 З. 50 7. 81 8 4. 66 7 6. 97 7 1. 16 7 45 96 . 90 1. 85 2 з 10 8. 64 14 . 00 2. 00 24 44 . 9 16 96 . 2 5. 00 7. 76 0 7. 00 0 8. 06 4 2. 50 0 ЗО 41 .92 1. 85 2 4 10 9. 45 14 . 00 З. ОО З8 61 .0 19 З9 .0 5. 00 7. 81 8 4. 66 7 6. 97 7 1. 66 7 45 96 . 90 1. 85 2 5 10 9. 74 14 . 00 З. 50 46 00 . 0 20 78 . 0 5. 00 7. 8З 9 4. 00 0 6. 59 9 1. 42 9 5З 77 .26 1. 85 2 6 10 8. 64 14 . 00 2. 00 24 44 . 9 16 96 .2 10 . 00 7. 76 0 7. 00 0 8. 06 4 5. 00 0 ЗО 41 .92 1. 85 2 7 10 9. 45 14 . 00 З. ОО З8 61 .0 19 З9 .0 10 . 00 7. 81 8 4. 66 7 6. 97 7 З. ЗЗ З 45 96 . 90 1. 85 2 8 10 9. 74 14 . 00 З. 50 46 00 . 0 20 78 . 0 10 . 00 7. 8З 9 4. 00 0 6. 59 9 2. 85 7 5З 77 .26 1. 85 2 9 10 8. 64 14 . 00 2. 00 24 44 . 9 16 96 . 2 18 . 00 7. 76 0 7. 00 0 8. 06 4 9. 00 0 ЗО 41 .92 1. 85 2 10 10 9. 45 14 . 00 З. ОО З8 61 .0 19 З9 .0 18 . 00 7. 81 8 4. 66 7 6. 97 7 6. 00 0 45 96 . 90 1. 85 2 11 10 9. 74 14 . 00 З. 50 46 00 . 0 20 78 . 0 18 . 00 7. 8З 9 4. 00 0 6. 59 9 5. 14 З 5З 77 .26 1. 85 2 12 10 7. 99 22 . 40 2. 00 З5 ЗЗ .5 2З 48 .8 З. 50 4. 82 1 11 . 20 0 7. 09 0 1. 75 0 48 З7 .95 1. 91 з 1З 10 9. 07 22 . 40 З. ОО 57 4З .5 25 81 . 5 З. 50 4. 86 9 7. 46 7 6. 09 0 1. 16 7 7З 29 .50 1. 91 з 14 10 7. 99 22 .4 0 2. 00 З5 ЗЗ .5 2З 48 .8 5. 00 4. 82 1 11 . 20 0 7. 09 0 2. 50 0 48 З7 .95 1. 91 з 15 10 9. 07 22 . 40 З. ОО 57 4З .5 25 81 . 5 5. 00 4. 86 9 7. 46 7 6. 09 0 1. 66 7 7З 29 .50 1. 91 з 16 10 9. 46 22 .4 0 З. 50 69 ЗО .О 26 91 . 7 5. 00 4. 88 7 6. 40 0 5. 74 1 1. 42 9 85 81 . 66 1. 91 з 17 10 7. 99 22 . 40 2. 00 З5 ЗЗ .5 23 48 . 8 10 . 00 4. 82 1 11 .2 00 7. 09 0 5. 00 0 48 З7 .95 1. 91 з 18 10 9. 07 22 . 40 З. ОО 57 4З .5 25 81 . 5 10 . 00 4. 86 9 7. 46 7 6. 09 0 З. ЗЗ З 7З 29 .50 1. 91 з 19 10 9. 46 22 .4 0 З. 50 69 ЗО .О 26 91 . 7 10 . 00 4. 88 7 6. 40 0 5. 74 1 2. 85 7 85 81 . 66 1. 91 з 20 10 7. 99 22 . 40 2. 00 З5 ЗЗ .5 2З 48 .8 18 . 60 4. 82 1 11 . 20 0 7. 09 0 9. ЗО О 48 З7 .95 1. 91 з 21 10 9. 07 22 . 40 З. ОО 57 4З .5 25 81 . 5 18 . 60 4. 86 9 7. 46 7 6. 09 0 6. 20 0 7З 29 .50 1. 91 з 22 10 9. 46 22 . 40 З. 50 69 ЗО .О 26 91 . 7 18 . 60 4. 88 7 6. 40 0 5. 74 1 5. З1 4 85 81 . 66 1. 91 з 2З 1З 8. 64 14 . 00 2. 00 З2 8З .З 22 29 .4 З. 50 9. 90 З 7. 00 0 9. З2 8 1. 75 0 З8 81 .92 1. 85 2 24 1З 9. 45 14 . 00 З. ОО 51 18 . 7 25 29 . 4 З. 50 9. 96 1 4. 66 7 8. 09 2 1. 16 7 58 56 . 90 1. 85 2 25 1З 8. 64 14 . 00 2. 00 З2 8З .З 22 29 . 4 5. 00 9. 90 З 7. 00 0 9. З2 8 2. 50 0 З8 81 .92 1. 85 2 26 1З 9. 45 14 . 00 З. ОО 51 18 . 7 25 29 .4 5. 00 9. 96 1 4. 66 7 8. 09 2 1. 66 7 58 56 . 90 1. 85 2 П р и л о г 1 213 Та бе ла П 1. 1 - Ос но вн и по да ци о и сп ит ан им б ро до ви ма - пр ва г ру па и сп ит ив ањ а (н ас та ва к) R. B. Lv l Bv l т v s h U B В/ Т 't4 h/ Т BT Lv l D Br oj rm 1 rm 1 rm 1 rm 3 1 rm ~ rm 1 r-1 r-1 r-1 r-1 rm 3 1 rm 1 pr o pe le ra 27 1З 9. 74 14 . 00 З. 50 60 58 . 0 27 34 . 0 5. 00 9. 98 1 4. 00 0 7. 66 6 1. 42 9 68 47 . 26 1. 85 2 28 1З 8. 64 14 . 00 2. 00 З2 8З .З 22 29 . 4 10 . 00 9. 90 З 7. 00 0 9. З2 8 5. 00 0 З8 81 .9 2 1. 85 2 29 1З 9. 45 14 . 00 З. ОО 51 18 . 7 25 29 .4 10 . 00 9. 96 1 4. 66 7 8. 09 2 З. ЗЗ З 58 56 . 90 1. 85 2 з о 1З 8. 64 14 . 00 2. 00 З2 8З .З 22 29 .4 18 . 00 9. 90 З 7. 00 0 9. З2 8 9. 00 0 З8 81 .9 2 1. 85 2 З1 1З 9. 45 14 . 00 З. ОО 51 18 . 7 25 29 . 4 18 . 00 9. 96 1 4. 66 7 8. 09 2 6. 00 0 58 56 . 90 1. 85 2 З2 1З 9. 74 14 . 00 З. 50 60 58 . 0 27 34 . 0 18 . 00 9. 98 1 4. 00 0 7. 66 6 5. 14 З 68 47 . 26 1. 85 2 з з 1З 8. 64 14 . 00 2. 00 З2 8З .З 22 29 .4 18 . 59 9. 90 З 7. 00 0 9. З2 8 9. 29 5 З8 81 .9 2 1. 85 2 34 1З 9. 45 14 . 00 З. ОО 51 18 . 7 25 29 . 4 18 . 59 9. 96 1 4. 66 7 8. 09 2 6. 19 7 58 56 . 90 1. 85 2 З5 1З 9. 74 14 . 00 З. 50 60 58 . 0 27 34 . 0 18 . 59 9. 98 1 4. 00 0 7. 66 6 5. З1 1 68 47 . 26 1. 85 2 З6 67 . 00 8. 20 2. 50 12 09 . 0 80 7. 4 5. 00 8. 17 1 З.2 80 6. 28 9 2. 00 0 1З 7З .5 0 1. 50 1 З7 80 . 00 9. 50 2. 50 16 20 . 0 10 57 . 4 5. 00 8. 42 1 З. 80 0 6. 81 2 2. 00 0 19 00 . 00 1. 55 1 З8 11 0. 00 11 .4 0 2. 50 27 52 . 0 16 38 .4 5. 00 9. 64 9 4. 56 0 7. 85 0 2. 00 0 З1 З5 .0 0 1. 76 2 З9 1З 5. 00 17 . 00 2. 50 47 45 . 0 27 42 .6 5. 00 7. 94 1 6. 80 0 8. 03 4 2. 00 0 57 З7 .5 0 1. 75 з 40 11 0. 00 11 .4 0 З. ОО ЗЗ О4 .8 17 49 .1 5. 00 9. 64 9 З. 80 0 7. З8 5 1. 66 7 З7 62 .00 1. 60 2 41 11 0. 00 11 . 40 2. 00 21 12 .З 15 32 . 0 5. 00 9. 64 9 5. 70 0 8. 57 З 2. 50 0 25 08 . 00 1. 60 2 42 11 0. 00 15 . 00 2. 00 26 70 . 0 18 71 .0 З. 50 7. ЗЗ З 7. 50 0 7. 92 9 1. 75 0 ЗЗ ОО .О О 1. 76 2 4З 11 0. 00 15 . 00 2. 00 26 70 . 0 18 71 .0 7. 50 7. ЗЗ З 7. 50 0 7. 92 9 З. 75 0 ЗЗ ОО .О О 1. 76 2 44 1З О. ОО 15 . 00 2. 00 З2 64 .0 22 28 .6 З. 50 8. 66 7 7. 50 0 8. 76 4 1. 75 0 З9 00 .00 1. 76 2 45 1З О. ОО 15 . 00 2. 00 З2 64 .0 22 28 . 6 7. 50 8. 66 7 7. 50 0 8. 76 4 З. 75 0 З9 00 .00 1. 76 2 46 15 0. 00 15 . 00 2. 00 З8 59 .0 26 76 .4 З. 50 10 . 00 0 7. 50 0 9. 56 З 1. 75 0 45 00 . 00 1. 76 2 47 15 0. 00 15 . 00 2. 00 З8 59 .0 26 76 .4 7. 50 10 . 00 0 7. 50 0 9. 56 З З. 75 0 45 00 . 00 1. 76 2 48 17 0. 00 15 . 00 2. 00 44 54 . 0 31 36 .5 З. 50 11 .З ЗЗ 7. 50 0 10 .ЗЗ 2 1. 75 0 51 00 . 00 1. 76 2 49 17 0. 00 15 . 00 2. 00 44 54 . 0 31 36 . 5 7. 50 11 .З ЗЗ 7. 50 0 10 .ЗЗ 2 З. 75 0 51 00 . 00 1. 76 2 50 10 6. 50 11 .З6 З. ОО З2 67 .0 17 20 . 0 11 . 00 9. З7 5 З. 78 7 7. 17 7 З. 66 7 З6 29 .52 1. 85 2 51 11 8. 64 20 . 60 1. 40 29 79 . 5 26 60 . 8 2. 00 5. 75 9 14 . 71 4 8. 24 5 1. 42 9 З4 21 .6 9 1. 40 з 52 11 8. 64 20 . 60 1. 40 29 79 . 5 26 60 . 8 5. 00 5. 75 9 14 . 71 4 8. 24 5 З. 57 1 З4 21 .69 1. 40 з 5З 11 9. 58 20 . 60 1. 65 З5 75 .4 27 90 . 7 5. 00 5. 80 5 12 .4 85 7. 82 0 З. ОЗ О 40 64 .З5 1. 40 з П р и л о г 1 214 Та бе ла П 1. 2- Ос но вн и по да ци о и сп ит ан им б ро до ви ма - др уг а гр уп а ис пи ти ва ња R. B. Lv l Bv l т v s h ь U B В/ Т ~ h/ Т BT Lv l D Br oj [m ] [m ] [m ] [m 1 [m 1 [m ] [m ] [-] [-] [-] [-] [m 1 [m ] lp ro pe le ra 54 66 .1 8 8. 16 2. 60 12 45 . 0 81 1. 3 5. 00 40 0 8. 11 1 3. 13 8 6. 15 2 1. 92 3 14 04 . 17 1. 40 1 55 65 .4 7 8. 16 2. 10 99 0. 0 72 9. 2 5. 00 40 0 8. 02 3 3. 88 6 6. 56 9 2. 38 1 11 21 . 90 1. 40 1 56 б4 .7 б 8. 16 1. 60 73 7. 0 65 3. 3 5. 00 40 0 7. 93 6 5. 10 0 7. 16 9 3. 12 5 84 5. 45 1. 40 1 57 б4 .0 4 8. 16 1. 10 49 0. 0 58 3. 6 5. 00 40 0 7. 84 8 7. 41 8 8. 12 3 4. 54 5 57 4. 83 1. 40 1 58 65 . 47 8. 16 2. 1 99 0 72 9. 2 5. 00 12 5 8. 02 3 3. 88 6 6. 56 9 2. 38 1 11 21 . 90 1. 50 1 59 65 . 47 8. 16 2. 1 99 0 72 9. 2 3. 50 12 5 8. 02 3 3. 88 6 6. 56 9 1. 66 7 11 21 . 90 1. 50 1 60 65 . 47 8. 16 2. 1 99 0 72 9. 2 2. 75 12 5 8. 02 3 3. 88 6 6. 56 9 1. 31 0 11 21 . 90 1. 50 1 61 64 . 76 8. 16 1. 6 73 7 65 3. 3 5. 00 12 5 7. 93 6 5. 10 0 7. 16 9 3. 12 5 84 5. 45 1. 50 1 62 64 . 76 8. 16 1. 6 73 7 65 3. 3 3. 50 12 5 7. 93 6 5. 10 0 7. 16 9 2. 18 8 84 5. 45 1. 50 1 63 64 . 76 8. 16 1. 6 73 7 65 3. 3 2. 75 12 5 7. 93 6 5. 10 0 7. 16 9 1. 71 9 84 5. 45 1. 50 1 64 64 . 04 8. 16 1. 1 49 0 58 3. 6 5. 00 12 5 7. 84 8 7. 41 8 8. 12 3 4. 54 5 57 4. 83 1. 50 1 65 64 . 04 8. 16 1. 1 49 0 58 3. 6 3. 50 12 5 7. 84 8 7. 41 8 8. 12 3 3. 18 2 57 4. 83 1. 50 1 66 64 . 04 8. 16 1. 1 49 0 58 3. 6 2. 75 12 5 7. 84 8 7. 41 8 8. 12 3 2. 50 0 57 4. 83 1. 50 1 67 93 . 41 11 . 4 2. 5 23 72 13 98 . 3 3. 50 40 0 8. 19 4 4. 56 0 7. 00 4 1. 40 0 26 62 . 31 1. 50 2 68 10 3.9 1 11 з 30 50 16 16 . 8 4. 00 55 9. 44 6 3. 66 7 7. 16 5 1. 33 3 34 28 . 87 - 1 69 10 3. 62 11 2. 8 28 30 15 69 . 8 4. 00 55 9. 42 0 3. 92 9 7. 32 6 1. 42 9 31 91 .4 7 - 1 70 10 3. 19 11 2. 5 25 20 15 00 . 6 4. 00 55 9. 38 1 4. 40 0 7. 58 3 1. 60 0 28 37 .7 4 - 1 71 * 10 3. 37 10 . 95 2. 8 28 45 15 61 .4 3. 50 - 9. 44 0 3. 91 1 7. 29 5 1. 25 0 31 69 . 17 1. 60 1 72 * 10 3. 37 10 . 95 2. 8 28 45 15 61 .4 5. 00 - 9. 44 0 3. 91 1 7. 29 5 1. 78 6 31 69 . 17 1. 60 1 7"> * 4 1 \' 3 . . ,7 1n n c " 1 0 I' )O A C 41 :. 1: 4 А 1 n n n n A A I' \ 4) n 1 1 7 11 nz :. " ) С 7 1 . , - tc n 1 7 < c n • / Ј /V .З • . З/ IU .З ::I L . O L O '+ :: I lv U I. '+ IU . U U - ~ -'+ '+ V Ј .З I 1 ' -~ ~ v Ј .:: :/1 1 Ј I О З . 11 I. O U 1 * М ер ењ а су с пр ов ед ен а са м од еп им а Л = 10 , 16 , 20 , 25 П р и л о г 1 215 Та бе ла П 1. 3 - Ос но вн и по да ци о и сп ит ан им б ро до ви ма - тр ећ а гр уп а ис пи ти ва ња R. B. Lv l Bv l т v оw т s h ь U B В/ Т ~ h/ Т BT Lv l о В г о ј [m ] [m ] [m ] [m з] [t] rm 4 [m ] [m ] [-] [-] [-] [-] [m з] [m ] pr op el er a 74 66 .0 4 8. 16 2. 50 11 78 93 5 79 4. 4 4. 90 40 0 8. 09 3 3. 26 4 6. 25 3 1. 96 0 13 47 . 25 1. 40 1 75 82 .6 6 9. 50 2. 50 17 45 12 85 10 90 .8 4. 00 55 8. 70 1 3. 80 0 6. 86 6 1. 60 0 19 63 . 20 1. 55 1 76 82 .3 8 9. 50 2. 30 16 25 11 65 10 51 .0 4. 00 55 8. 67 1 4. 13 0 7. 00 7 1. 73 9 17 99 . 90 1. 55 1 77 82 .3 8 9. 50 2. 30 16 25 11 65 10 51 .0 3. 50 55 8. 67 1 4. 13 0 7. 00 7 1. 52 2 17 99 . 90 1. 55 1 78 82 .3 8 9. 50 2. 30 16 25 11 65 10 51 . 0 3. 10 55 8. 67 1 4. 13 0 7. 00 7 1. 34 8 17 99 . 90 1. 55 1 79 82 . 38 9. 50 2. 30 16 25 11 65 10 51 . 0 2. 80 55 8. 67 1 4. 13 0 7. 00 7 1. 21 7 17 99 . 90 1. 55 1 80 81 . 95 9. 50 2. 00 13 60 90 0 99 2. 7 4. 00 55 8. 62 6 4. 75 0 7. 39 6 2. 00 0 15 56 . 98 1. 55 1 81 81 . 23 9. 50 1. 50 99 5 53 5 89 9. 4 4. 00 55 8. 55 1 6. 33 3 8. 13 7 2. 66 7 11 57 . 55 1. 55 1 82 78 . 75 9. 46 2. 50 16 64 12 89 10 38 . 7 4. 00 55 8. 32 5 3. 78 4 6. 64 6 1. 60 0 18 62 . 45 1. 70 1 83 78 . 75 9. 46 2. 50 16 64 12 89 10 38 .7 4. 00 45 8. 32 5 3. 78 4 6. 64 6 1. 60 0 18 62 .4 5 1. 70 1 84 78 . 04 9. 46 2. 00 13 09 93 4 94 3. 1 4. 00 55 8. 24 9 4. 73 0 7. 13 4 2. 00 0 14 76 . 44 1. 70 1 85 77 . 54 9. 46 1. 65 10 63 68 8 87 9. 2 4. 00 55 8. 19 6 5. 73 3 7. 59 7 2. 42 4 12 10 . 26 1. 70 1 86 98 . 15 9. 50 2. 39 20 40 15 40 12 72 . 8 4. 50 40 0 10 . 33 1 3. 97 5 7. 73 9 1. 88 3 22 28 . 39 1. 55 1 87 10 4. 22 10 . 95 3. 22 32 89 26 50 16 64 . 6 7. 50 40 0 9. 51 8 3. 40 1 7. 00 8 2. 32 9 36 74 . 67 1. 60 1 вв 10 4. 22 10 . 95 З. ?? 32 В9 26 50 16 64 . 6 6. 00 40 0 9. 51 8 3. 40 1 7. 00 8 1.В 63 36 74 .67 1. 60 1 89 10 4. 22 10 . 95 3. 22 32 89 26 50 16 64 . 6 5. 00 40 0 9. 51 8 3. 40 1 7. 00 8 1. 55 3 36 74 . 67 1. 60 1 90 10 7. 05 11 .4 0 3. 15 35 15 28 38 17 36 . 3 12 . 00 40 0 9. 39 1 3. 61 9 7. 04 1 3. 81 0 38 44 . 24 1. 60 2 91 10 0. 13 11 .4 0 2. 70 26 25 - 15 34 . 6 8. 65 40 0 8. 78 4 4. 22 2 7. 25 9 3. 20 4 30 82 . 09 1. 76 2 92 10 6. 41 11 . 40 2. 70 28 20 - 16 27 . 4 8. 65 40 0 9. 33 4 4. 22 2 7. 53 2 3. 20 4 32 75 . 27 1. 70 2 93 93 . 41 11 . 40 2. 50 23 72 - 13 98 . 3 10 . 00 40 0 8. 19 4 4. 56 0 7. 00 4 4. 00 0 26 62 . 31 1. 50 2 94 10 3. 91 11 . 00 3. 00 30 50 23 30 16 16 . 8 4. 00 55 9. 44 6 3. 66 7 7. 16 5 1. 33 3 34 28 . 87 - 1 95 10 3. 62 11 . 00 2. 80 28 30 21 10 15 69 . 8 4. 00 55 9. 42 0 3. 92 9 7. 32 6 1. 42 9 31 91 . 47 - 1 96 10 3. 19 11 . 00 2. 50 25 20 18 00 15 00 . 6 4. 00 55 9. 38 1 4. 40 0 7. 58 3 1. 60 0 28 37 .7 4 - 1 97 92 . 54 11 . 05 1. 85 15 35 94 5 12 28 . 4 12 . 50 40 0 8. 37 5 5. 97 3 8. 02 3 6. 75 7 18 91 . 84 1. 60 2 98 93 . 04 11 . 05 2. 20 19 14 13 24 13 02 . 8 12 . 50 40 0 8. 42 0 5. 02 3 7. 49 4 5. 68 2 22 61 . 91 1. 60 2 99 75 . 71 9. 09 0. 60 32 5 - 67 7. 7 12 . 50 40 0 8. 32 9 . . . 41 2. 94 1. 60 1 10 0 10 3. 19 11 . 00 2. 50 25 35 18 91 15 00 . 6 4. 15 55 9. 38 1 4. 40 0 7. 56 8 1. 66 0 28 37 .7 4 1. 60 1 10 1 10 2. 70 22 . 80 1. 65 31 30 15 30 - 7. 00 50 0 4. 50 4 13 . 81 8 7. 02 1 4. 24 2 38 63 . 57 - 2 10 2 76 . 00 11 . 00 1. 90 12 46 80 6 10 23 . 1 10 . 00 50 0 6. 90 9 5. 78 9 7. 06 3 5. 26 3 15 88 .4 0 - 2 * Пр аз ан б ро д: Т = 0. 6 m П р и л о г 2 216     ПРИЛОГ 2 База резултата испитивања хидродинамичких карактеристика речних самоходних теретних бродова – Група 1 – Слика П2.1 – Резултати мерења апсорбоване снаге бродова 1 до 11 (прил П р и л о г ог 1, таб. П 2 217 1.1)  Слика П2.2 – Резултати мерења апсорбоване снаге бродова 12 до 22 (при П р и л о г лог 1, таб. П 2 218 1.1)  Слика П2.3 – Резултати мерења апсорбоване снаге бродова 23 до 35 (при П р и л о г лог 1, таб. П 2 219 1.1)  Слика П2.4 – Резултати мерења апсорбоване снаге бродова 36 до 49 (при П р и л о г лог 1, таб. П 2 220 1.1)  Слика П2.5 – Резултати мерења (при  апсорбова лог 1, таб. П не снаге бр 1.1)  одова 40 и  П р и л о г 50 до 53  2 221 П р и л о г 2 222 База резултата испитивања хидродинамичких карактеристика речних самоходних теретних бродова – моделска испитивања – – Група 2 – Слика П2.6 – Резултати мерења апсорбоване снаге бродова 54 до 63 (при П р и л о г лог 1, таб.  2 223 П1.2)  Слика П2.7 – Резултати мерења апсорбоване снаге бродова 64 до 70 (при П р и л о г лог 1, таб.  2 224 П1.2)  Слика П2.8 – Резултати мерења апсорбоване снаг е бродова 71 до 72 (при П р и л о г лог 1, таб.  2 225 П1.2)  Слика П2.9 – Резултати мерења апсорбоване снаг е бродова 71 до 72 (при П р и л о г лог 1, таб.  2 226 П1.2)  П р и л о г 2 227 База резултата испитивања хидродинамичких карактеристика речних самоходних теретних бродова – испитивања бродова у реалним околностима – – Група 3 – Слика П2.10 – Резултати мерења апсорбоване снаге бродова 74 до 81 (п П р и л о г р. 1, таб. П 2 228 1.3)  Слика П2.11 – Резултати мерења апсорбоване снаге бродова 82 до 89 (п П р и л о г р. 1, таб. П 2 229 1.3)  Слика П2.12 – Резултати мерења апсорбоване снаге бродова 90 до 100 ( П р и л о г пр. 1, таб. П 2 230 1.3)  Слик   а П2.13 – Резултати мерења апсорбоване снаге бродова 101 до 102  П р и л о г (пр. 1, таб.  2 231 П1.3)  П р и л о г 3 232     ПРИЛОГ 3 Принцип рада мерне траке Витс побо реч о П3.1 отпо може мост Осно Прем у чв лево Витс тонов мос љшао га је четири о . Основна рника у в одредити а, а са UM н вни принц Слик а првом К ор улазе је ). Одавде тоновог м т први пу британск тпорника намена му ези познат отпор чет апон у ме ип рада за а П3.2 – П ирхофовом днак је зб се може оста: т je приме и научник који су ме је мерењ е помоћу вртог отпо рној грани Слика П3 снован је н рви (∑ ݅ ൌ закону (К иру свих с успоставит нио Самју Чарлс Ви ђусобно ве е отпора. Витстонов рника у ко који се ме .1 – Витст а првом и 0) и други ирхофов с труја које и веза из ел Хантер тстон 1843 зани као ш Уколико с ог моста лу. Са UE ј ри помоћу онов мост другом Ки (∑ܸ ൌ 0) трујни зак из истог ч међу стру Кристи . године. О то је пок у вреднос се са вели е означен волтметра рхофовом Кирхофов он), збир с вора изла ја које пр П р и л о г 1833. годи вде је зап азано на с ти ма која ком тачн напон напа . закону. закон вих струја зе (слика олазе гра 3 233 не, а раво лици три ошћу јања које П3.2, нама П р и л о г 3 234 ܫଵ ൌ ீܫ ൅ ܫସ ܫଷ ൌ ீܫ ൅ ܫଶ Према другом Кирхофовом закону (Кирхофовом напонском закону), сума свих напона у затвореном струјном колу једнака је нули (слика П3.2, десно). Ово за случај Витстоновог моста подразумева: ܴଵ ∙ ܫଵ ൅ ܴସ ∙ ܫସ െ ܷா ൌ 0 ܴଵ ∙ ܫଵ ൅ ܴீ ∙ ீܫ െ ܴଶ ∙ ܫଶ ൌ 0 ܴீ ∙ ீܫ ൅ ܴଷ ∙ ܫଷ െ ܴସ ∙ ܫସ ൌ 0 Решавањем овог система једначина струје I1, I2, I3 и I4 се могу изразити преко стује IG, напона ексцитације мерног моста UE и отпора R1, R2, R3, R4 и RG . ܫଵ ൌ ܷா ൅ ܴସ ∙ ீܫܴଵ ൅ ܴସ ܫଶ ൌ ீܫ ∙ ൬ܴீܴଶ ൅ ܴଵ ∙ ܴସ ܴଶ ∙ ሺܴଵ ൅ ܴସሻ൰ ൅ ܷா ∙ ܴଵ ܴଶ ∙ ሺܴଵ ൅ ܴସሻ ܫଷ ൌ ீܫ ∙ ሺܴଶ ൅ ܴீሻ ∙ ሺܴଵ ൅ ܴସሻ ൅ ܴଵ ∙ ܴସ ܴଶ ∙ ሺܴଵ ൅ ܴସሻ ൅ ܷா ∙ ܴଵ ܴଶ ∙ ሺܴଵ ൅ ܴସሻ ܫସ ൌ ீܫ ∙ െܴଵܴଵ ൅ ܴସ ൅ ܷா ∙ 1 ܴଵ ൅ ܴସ Одавде се може доћи до израза којим се може одредити струја у мерној грани у зависности од вредности отпорника у колу и напона напајања мерног моста: ீܫ ൌ ܴସ ∙ ܴଶ െ ܴଵ ∙ ܴଷܴଶ ∙ ܴீ ∙ ሺܴଵ ൅ ܴସሻ ൅ ܴଷ ∙ ሺܴଶ ൅ ܴீሻ ∙ ሺܴଵ ൅ ܴସሻ ൅ ܴଵ ∙ ܴସ ∙ ሺܴଶ ൅ ܴଷሻ ∙ ܷா Сада је могуће успоставити везу између напона UE и напона који се може регистровати у мерној грани UM: ܷெ ൌ limோಸ→ஶሺீܫ ∙ ܴீሻ ܷெ ൌ limோಸ→ஶ൬ ሺܴସ ∙ ܴଶ െ ܴଵ ∙ ܴଷሻ ∙ ܷா ∙ ܴீ ܴଶ ∙ ܴீ ∙ ሺܴଵ ൅ ܴସሻ ൅ ܴଷ ∙ ሺܴଶ ൅ ܴீሻ ∙ ሺܴଵ ൅ ܴସሻ ൅ ܴଵ ∙ ܴସ ∙ ሺܴଶ ൅ ܴଷሻ൰ П р и л о г 3 235 Решавањем претходног израза долази се до једначине којом се описује принцип рада Витстоновог моста: ܷெ ൌ ൬ ܴସܴଵ ൅ ܴସ െ ܴଷ ܴଶ ൅ ܴଷ൰ ∙ ܷா Када је измерени напон UM = 0 тада је мост у равнотежи и тада важи: ܴଵ ܴସ ൌ ܴଶ ܴଷ Сва четири отпорника на мерној траци у неоптерећеном стању су једнаки (350Ω) и постављени су међусобно под угловима од 90˚. Приликом мерења момента на пропелерском вратилу, водећи рачуна о правцу деловања највећих напона смицања, мерна трака се на вратило поставља тако да отпорници буду управо на овим правцима. Према томе, приликом увијања пропелерског вратила два наспрамна отпорника се при деформисању издужују, а преостала два се скраћују. Ово има за последицу да електрични отпор издужених отпорника расте, а скраћених опада. Пошто су ове деформације идентичне по интензитету и промене отпора ће бити једнаке: ܴଵ ൌ ܴଷ ൌ ܴ െ Δܴ ܴଶ ൌ ܴସ ൌ ܴ ൅ Δܴ Одавде следи: ܷெ ൌ ൬ ܴ ൅ Δܴܴ െ Δܴ ൅ ܴ ൅ Δܴ െ ܴ െ Δܴ ܴ ൅ Δܴ ൅ ܴ െ Δܴ൰ ∙ ܷா ൌ ൬ ܴ ൅ Δܴ 2 ∙ ܴ െ ܴ െ Δܴ 2 ∙ ܴ ൰ ∙ ܷா односно: ܷெ ൌ Δܴܴ ∙ ܷா Како је промена електричне отпорности мерне траке пропорционална деформацији ɛ: ∆ܴ ൌ след ߝ ൌ ݇   Прем кара врати Кал   Пост спољ елек отпо врати кали На с кори напа С ߝ ∙ ܴ ∙ ݇ и веза изме 1 ∙ ܷெܷா а томе ктеристика ла ɛ. ибрациј упак кали ашњег отп тричне отп рности кој ло. У т брационог лици П3.3 сти за мер јање (ЕХ- и лика П3.3 ђу јединич уколико k и изл а мерне т брације м орника (R орности м а би била ом смис отпорника приказана ење момен ЕХ+) и кон – Мерна шематски не деформ је познат азни нап раке ерне траке C) у коло В ерне трак изазвана лу, мора која одгов је типичн та на проп тактима за трака која приказ са о ације и из напон н он UM, м методом итстоново е, која је деловањем се одре ара одређ а мерна тр елерском мерење о се користи дговарају лазног нап апајања огуће је шантовањ г моста, у еквивален познатог дити тач еном моме ака (пун вратилу са дзивног си за мерење ћим ознака она мерне мерне тр израчунати а подразу циљу изаз тна проме момента н на вредно нту. Витстонов означеним гнала (SЕ- момента ( ма (десно) П р и л о г траке: аке UE, деформа мева дода ивања про ни електр а пропеле ст потре мост) как контакти i SЕ+). лево) и ње 3 236 њена цију вање мене ичне рско бног ва се ма за н П р и л о г 3 237 Додавањем отпорника RC, како је то на слици П3.4 показано мења се отпорност мерне траке за ∆ܴ. Да би промена отпорности мерне траке била еквивалентна промени отпорности до које би дошло услед оптерећења пропелерског вратила моментом Q, имајући у виду да је промена отпорности пропорционална јединичној деформацији мерне траке: ∆ܴ ൌ ߝ ∙ ܴ ∙ ݇ као и да ова деформација зависи од специфичности вратила (G и D) и момента Q, у складу са следећим изразом: ܳ ൌ 18 ∙ ߨ ∙ ܩ ∙ ܦ ଷ ∙ ߝ може се закључити да се потребна промена отпорности мерне траке може одредити из следећег израза: ∆ܴ ൌ 8 ∙ ܳ ∙ ݇ ∙ ܴߨ ∙ ܩ ∙ ܦଷ Према томе, потребно је одредити вредност отпорности RC , чијим би додавањем колу мерне траке била иницирана промена електричне отпорности која се може одредити изведеним изразом. Са слике П3.4 може се уочити да су отпорници R3 и RC паралелно везани, те се шема може упростити, што је показано на слици П3.4 десно, увођењем отпорника R5 чија се отпорност може одредити на следећи начин: ܴହ ൌ ܴଷ ∙ ܴ஼ܴଷ ൅ ܴ஼ ൌ ܴ ∙ ܴ஼ ܴ ൅ ܴ஼ Сл Даљи на с заме ܴ଺ ൌ Сада кали пара ଼ܴ ൌ Како ଼ܴ ൌ ика П3.4 м упрошћ лици П3.5 њене еквив ܴସ ൅ ܴହ ൌ се мож брациног лелно веза ܴ଺ ∙ ܴ଻ ܴ଺൅ܴ଻ ൌ важи да је ܴ െ ∆ܴ – Начин д авањем, ко (лево), гд алентним Слика П ܴ ൅ ܴ ∙ ܴܴ ൅ ܴ е одреди отпорника ни: ቀܴ ൅ ܴ ∙ ܴܴ ൅ ܴ ܴ ൅ ܴ ∙ ܴܴ ൅ ܴ : одавања сп м ло мерне е су редн отпорима 3.5 – Упро ஼ ஼ , ܴ଻ ти укупна на опис ஼ ஼ቁ ∙ 2 ∙ ܴ ஼ ஼ ൅ 2 ∙ ܴ ољашњег ерне трак траке се м е везе от R6 односно шћена шем ൌ ܴଵ ൅ ܴଶ отпорно ани начин ൌ ܴ െ 3 ∙ ܴ отпорника е оже свести порника R R7. а кола ме ൌ 2 ∙ ܴ ст мерне . Пошто ܴଶ ൅ 4 ∙ ܴ஼ приликом на случај 1 и R2, од рне траке траке н су отпор П р и л о г калибраци који је пок носно R4 акон уво ници R6 3 238 је азан и R5 ђења и R7 П р и л о г 3 239 следи да се промена електричне отпорности, до које је дошло увођењем калибрационог отпорника у коло, може одредити из израза: ∆ܴ ൌ ܴ ଶ 3 ∙ ܴ ൅ 4 ∙ ܴ஼ Уколико се овај израз изједначи са потребном променом отпорности мерне траке, којом се симулира жељено оптерећење пропелерског вратила, ܴଶ 3 ∙ ܴ ൅ 4 ∙ ܴ஼ ൌ 8 ∙ ܳ ∙ ݇ ∙ ܴ ߨ ∙ ܩ ∙ ܦଷ долази се до израза из кога је могуће одредити отпорност калибрационог отпорника: ܴ௖ ൌ ܴ4 ∙ ቆ ߨ ∙ ܩ ∙ ܦଷ 8 ∙ ܳ ∙ ݇ െ 3ቇ Није неопходно да калибрациони отпорник буде колу додат као што је то овде показано, али се у том случају мења његова вредност. При извођењу калибрационог отпора није разматран утицај електричног отпора проводника који преносе сигнал између мерне траке и мобилне јединице опреме за мерења, јер су услед начина монтаже опреме ови каблови довољно кратки да се овај утицај може занемарити. П р и л о г 4 240     ПРИЛОГ 4 Уопштено о ANN методи Имај неур моде незав скри   Неур улазн улазн више три е  ући у ви онских мр л. Општа исне (ула вена слоја коначно и обрађу међусоб њих, пр веза. Сли они су у н е парамет ог и излаз и који се лемента (с улазног варијабл упућује ду широк ежа, од к структур зне) проме приказана г броја тзв ју их прем них веза и и чему су ка П4.1 – еуронској ре, а пос ног слоја могу састо лика 5.2): оператора а) и тежи на преносн у примен ојих је овд а овог ти нљиве, јед је на слиц . неурона а унапред змеђу неур тежинским Општа стр мрежи орг ледњи пре неурона се јати од ве F(V,w) к нских одно у функциј ݏ ൌ у, данас е усвојен па вештач ном завис и 5.1 и саст – блокова задатој ма она којим коефициј уктура ве анизовани дставља и налазе тзв ћег броја н оји на ос са (w) фо у, ܨሺܸ,ݓሻ ൌ постоји в тзв. feed-f ке неурон ном (излаз оји се од: које прима тематичкој а се оствар ентима од штачке неу у слојеви злаз из м . скривени еурона. С нову свих рмира једи ෍ ௜ܸ ∙ ݓ௜ ише моде orward, b скe мреж ном) пром ју одређен законитос ује комун ређени зна ронске мр ма, од који реже – ре слојеви к ваки неуро улазних в нствену вр П р и л о г ла вешта ack-propag е са нпр енљивом и е информ ти, икација из чаји појед еже х први са зултат. Из ојих може н се састо редности едност ко 4 241 чких ation . две два ације међу иних држи међу бити ји од (V - ја се   Осно лакш 1. У (Vi) и неур Сл функциј прослеђ прослеђ активац генериш као нај сигмоид вни принц е разумети првом к претпост она првог ика П4.3 е преноса ује га даљ ује директн ионе функ е излаз из подеснији ни: Слика П ип функц уколико с ораку се н ављених в скривеног – Одређив h(s) кој е; у неким о без дода ције f(x) к неурона; за обрад ݕ 4.2 – Шема ионисања е рашчлан е основу в редности т слоја. Са fi ање излазн а обрађуј случајев тне обрад оја даље облик акт у резулта ൌ ݂ሺݔሻ ൌ тски прик усвојеног и на појед редности у ежинских је означен их вреднос е излаз с има се изл е, обрађује и ивационе та мерењ 11 ൅ ݁௧௫ аз типично модела н ине кораке својених односа (w а активаци ݕଵ ൌ   ݕଶ ൌ ݕଷ ൌ ти неурон а улазног аз са ула злаз функ функције к а апсорбо г неурона еуронске м . независних ij) израчун она функц ଵ݂൫ݓሺ௏ଵሻଵ ∙ ଶ݂൫ݓሺ௏ଵሻଶ ∙ ଷ݂൫ݓሺ௏ଵሻଷ ∙ а првог скр П р и л о г оператор зног опера ције прено оји се пок ване снаг реже мож променљ авају изла ија. ଵܸ ൅ ݓሺ௏ଶሻଵ ଵܸ ൅ ݓሺ௏ଶሻଶ ଵܸ ൅ ݓሺ௏ଶሻଷ ивеног сл 4 242 а и тора са и азао е је е се ивих зи из   ∙ ଶܸ൯  ∙ ଶܸ൯  ∙ ଶܸ൯  оја 2. У прет вред Сл 3. У вешт 4. У зави Укол пред пост тежи одст другом постављен ности из н ика П4.4 – трећем к ачке неуро Слика четвртом сне проме ико је гр стављају т игнута тач нских од упању исти кораку се их тежинс еурона дру Одређива ораку се, нске мреж П4.5 – Од кораку се нљиве (z) ешка дово ражене к ност није носа који м путем в на основу ких односа гог скриве ње излазни по истом п е. ређивање и добијени и одређу љно мала оефицијент прихватљ су усвој раћа на дру излаза и између пр ног слоја. ݕ ݕ х вреднос ринципу, злазних вр резултат п је се доб поступак е добијен ива у ово ени у пр ги скриве з неурона вог и друг ସ ൌ ସ݂ሺݓଵସ ହ ൌ ହ݂ሺݓଵହ ти неурона одређује и ݕ଺ едности п ореди са за ијено одст се обуста ог матема м кораку етходном ни слој. првог скр ог слоја од ∙ ݕଵ ൅ ݓଶସ ∙ ݕଵ ൅ ݓଶହ другог ск злазна вре ൌ ଺݂ሺݓସ଺ ∙ оследњег н датом тач упање, од вља, а теж тичког мо се на осн пролазу и П р и л о г ивеног сл ређују изл ∙ ݕଶ ൅ ݓଷସ ∙ ݕଶ ൅ ݓଷହ ривеног сл дност усв ݕସ ൅ ݓହ଺ ∙ еурона ном вредно носно гре ински од дела. Уко ову вредн нформаци 4 243 оја и азне ∙ ݕଷሻ ∙ ݕଷሻ оја ојене ݕହሻ шћу шка. носи лико ости ја о 5. У слој. 6. С одно скри Слика П4 наредном ада се на са веза из веног слоја .6 – Одређ кораку с Слика П4 основу и међу улаз . ивање гре е на већ о .7 – Прено нформаци ног слоја шке и њен писани нач с грешке у је о греш са задатим о слање на ин грешк први скри ци спрово независн ߜ଺ ൌ ݖ െ ݕ ߜସ ൌ ߜ଺ ∙ ݓ ߜହ ൌ ߜ଺ ∙ ݓ други скри а враћа на ߜଵ ൌ ݓଵସ ∙ ߜଶ ൌ ݓଶସ ∙ ߜଷ ൌ ݓଷସ ∙ вени слој ди корекц им параме П р и л о г ସ଺ ହ଺ вени слој први скри ߜସ ൅ ݓଵହ ∙ ߜସ ൅ ݓଶହ ∙ ߜସ ൅ ݓଷହ ∙ ија тежин трима и п 4 244 вени ߜହ ߜହ ߜହ ских рвог 7. С 8. У посл ݓሺ௏ଵሻଷᇱ ൌ С леди коре ݓଶହᇱ ൌ С последњ едња два с ݓሺ௏ଵሻଷ ൅ лика П4.8 кција тежи ݓଶହ ൅ ߟ ∙ лика П4.9 ем кораку лоја. ߟ ∙ ߜଷ ௗ௙యሺ௘ሻௗ௘ – Корекц нских одн ߜହ ௗ௙ఱሺ௘ሻௗ௘ ∙ ݕ – Корекци прве ите ∙ ଵܸ ݓሺ௏ᇱ ија прве гр оса између ଶ ݓ ја друге гр рације се ݓሺ௏ଵሻଵᇱ ൌ ݓሺ௏ଶሻଵᇱ ൌ ݓሺ௏ଵሻଶᇱ ൌ ݓሺ௏ଶሻଶᇱ ൌ ଶሻଷ ൌ ݓሺ௏ଶሻ упе тежин скривени ݓଵସᇱ ݓଶସᇱ ݓଷସᇱ ݓଵହᇱ ଷହᇱ ൌ ݓଷହ ൅ упе тежин коригују ݓሺ௏ଵሻଵ ൅ ߟ ݓሺ௏ଶሻଵ ൅ ߟ ݓሺ௏ଵሻଶ ൅ ߟ ݓሺ௏ଶሻଶ ൅ ߟ ଷ ൅ ߟ ∙ ߜଷ ௗ ских однос х слојева. ൌ ݓଵସ ൅ ߟ ൌ ݓଶସ ൅ ߟ ൌ ݓଷସ ൅ ߟ ൌ ݓଵହ ൅ ߟ ߟ ∙ ߜହ ௗ௙ఱሺௗ௘ ских одно тежински П р и л о г ∙ ߜଵ ௗ௙భሺ௘ሻௗ௘ ∙ ߜଵ ݀ ଵ݂ሺ݁݀݁ ∙ ߜଶ ݀ ଶ݂ሺ݁݀݁ ∙ ߜଶ ݀ ଶ݂ሺ݁݀݁ ௙యሺ௘ሻ ௗ௘ ∙ ଶܸ а ∙ ߜସ ௗ௙రሺ௘ሻௗ௘ ∙ ߜସ ݀ ସ݂ሺ݁݀݁ ∙ ߜସ ݀ ସ݂ሺ݁݀݁ ∙ ߜହ ݀ ହ݂ሺ݁݀݁ ௘ሻ ∙ ݕଷ са односи из 4 245 ∙ ଵܸ ሻ ∙ ଶܸ ሻ ∙ ଵܸ ሻ ∙ ଶܸ ∙ ݕଵ ሻ ∙ ݕଶ ሻ ∙ ݕଷ ሻ ∙ ݕଵ међу Сада се н блис Коеф „учи најбо траж прон веро „трен доби Сам га је увођ потр aNE окру прог има  Сли се читав о а излазу и ка задатој ицијент η “. Уколик љег реше ене зависн ађено. У с ватноћа п ирања“ м јених међу поступак н немогуће ењем нови ебе развој Tka V2.0 жењу и рамском к извесна огр дозвоље скривен ка П4.10 – писани по з вештачк зависној пр представ о је вред ња је брж ости и п лучају мал роналажењ реже инди резултата ије нароч спровест х неурона а математи [59]. Овај отвореног оду уколи аничења м н је рад са их слојева Корекциј ступак по е неуронс оменљиво ља параме ност овог и, али пос рисуства л е вреднос а најбољ катор брзи . ито компл и без упо у слојеве и чког моде програм је типа ко за то п еђу којим највише о , а последње навља оно ке мреже ј. тар којим коефициј тоји могу окалних ти коефиц ег решењ не учења м икован али требе рач ли увођењ ла у овом није коме што омо остоји пот а су најзна сам слојев ݓସ଺ᇱ ݓହ଺ᇱ групе теж лико пута добила в се одређ ента вели ћност да екстрема н ијента η п а већа. Н ења и при захтева в унара. Све ем допунс истражива рцијални, гућава д реба. Ориг чајнија: а неурона ൌ ݓସ଺ ൅ ߟ ൌ ݓହ଺ ൅ ߟ инских од колико је редност ко ује брзин ка процес услед кара ајбоље ре ромене су ајчешће лагођава у елики број се додат ких скриве њу кориш развијен одатне ин инална ве – улазни, П р и л о г ∙ ߜ଺ ݀ ଺݂ሺ݁ሻ݀݁ ∙ ߜ଺ ݀ ଺݂ሺ݁ሻ݀݁ носа потребно д ја је дов а којом м проналаж ктера про шење не спорије а се у про зависност понављањ но компл них слојев ћен је про је у LabV тервенциј рзија прог излазни и 4 246 ∙ ݕସ ∙ ݕହ а би ољно режа ења мене буде ли је цесу и од а те икује а. За грам IEW е на рама шест П р и л о г 4 247  подржава само три типа активационих функција: линеарну, сигмоидну и хиперболички тангенс.  једини тип вештачких неуронских мрежа који је подржан је, овде описани, feed-forward, back-propagation модел. Ипак, како се показало, упркос поменутих ограничења могућности програма су више него довољне за развој тражених математичких модела. П р и л о г 5 248     ПРИЛОГ 5 Поређење резултата добијених развијеним математичким моделом са резултатима моделских испитивања НАПОМЕНА:  Тачке представљају измерене вредности  Пуне линије су добијене применом математичког модела на случајеве који су коришћени при развоју модела  Испрекидане линије су добијене применом математичког модела на случајеве који нису коришћени приликом развоја модела Слика П5.1 – Провера поузданости математичког моде П р и л о г ла 5 249 Слика П5.2 – Провера поузданости математичког моде П р и л о г ла 5 250 Слика П5.3 – Провера поузданости математичког моде П р и л о г ла 5 251 Слика П5.4 – Провера поузданости математичког моде П р и л о г ла 5 252 Слика П5.5 – Провера поузданост и математичког моде П р и л о г ла 5 253 П р и л о г 6 254     ПРИЛОГ 6 Поређење резултата добијених модификованим математичким моделом са резултатима моделских испитивања НАПОМЕНА:  Тачке представљају измерене вредности  Пуне линије су добијене применом математичког модела на случајеве који су коришћени при развоју модела  Испрекидане линије су добијене применом математичког модела на случајеве који нису коришћени приликом развоја модела Слика П6.1 – Провера поузданости модификованог математич П р и л о г ког модел 6 255 а Слика П6.2 – Провера поузданости модификованог математич П р и л о г ког модел 6 256 а Слика П6.3 – Провера поузданости модификованог математич П р и л о г ког модел 6 257 а Слика П6.4 – Провера поузданости модификованог математич П р и л о г ког модел 6 258 а Слика П6.5 – Провера поузданости модификованог математич П р и л о г ког модел 6 259 а П р и л о г 7 260     ПРИЛОГ 7 Повећање отпора брода услед деловања спољашњих утицаја Пов Прор би се доби путе На сл ећање от ачун је сп стекла бо јају њихов ва. О овом едећим ди пора усл роведен п ља слика о ом приме е је посебн Табе Табе Табе јаграмима ед огран рименом м коришће ном без об о вођено р ла П7.1 – ла П7.2 – ла П7.3 – су добијен ичења п етода које ним метод зира на с ачуна при Смањење б Смањење б Смањење б и резулта ловног п су описан ама прилож пецифично даљој анал рзине бро рзине бро рзине бро ти предста ута е у поглав ени су ре сти огран изи добије да 97 да 89 да 96 вљени граф П р и л о г љу 6.4.1. зултати ко ичења пло них резул ички. 7 261 Како ји се вних тата. Слика Слика Слика П7.1 – Ут П7.2 – Ут П7.3 – Ут ицај ограни ицај ограни ицај ограни чења плов чења плов чења плов ног пута у ног пута у ног пута у случају бр случају бр случају бр П р и л о г ода 97 ода 89 ода 96 7 262 Пов Прор објаш дати Начи коеф погл Резу Таб У пр 10 и ећање от ачун је сп њене у п у следећој Т н на кој ицијента с ављу 7.4.2 лтати који ела П7.5 – орачуну су 15 степени пора усл роведен у оглављу 7 табели: абела П7.4 и су про уструјања . су добијен Повећање разматра . ед корм складу с .4.2. Дода – Основн цењене в , димензиј и су дати у отпора ус на по три иларења а препору тни подац е димензиј редности е кормила следећој лед утицај брода угла откло кама које и који су е разматра коефициј и кораци табели: а отклона к на кормил су дате у потребни них бродо ента смањ пропелера ормила и у а и заноше П р и л о г [56] и ко за прорачу ва еног пот је објашњ гла занош ња брода 7 263 је су н су иска, ен у ења од 5, Граф ички прик Слика П аз добијен 7.4 – Пове их резулта ћање отпо та је дат на ра брода у сликама П след утица 7.4 и П7.5 ја отклона П р и л о г . кормила 7 264 Слика П7.5 – Утицај угла заношења на повећање отпора П р и л о г брода 7 265 Пов ећање от Табела Слика пора усл П7.6 – По П7.6 – По ед обраш већање от (јединица већање отп тања оп пора брода за време ј ора брода лате бро 97 услед о е година) 97 услед о да и про браштања браштања П р и л о г пелера оплате оплате 7 266 Ути Таб Ути цај ветр ела П7.7 – брод з цај тала Табела а на отпо Резултати а превоз р са на отп П7.8 – Ре р брода прорачун асутог тер ор брода зултати пр а утицаја в ета, десна орачуна ут етра на от табела – ко ицаја тала пор брода: нтејнерски са на отпор П р и л о г лева табел брод брода 7 267 а - Ути цај темп Т ературе абела П7.9 т воде на о – Прорач емператур тпор бро ун ефектив ама воде о да не снаге б д 5 и 30 ºС рода 97 пр П р и л о г и 7 268 v 1.81 2.41 3.01 3.62 4.22 4.82 5.42 v 6.51 8.68 10.85 13.о2 15.19 17.35 19.52 T=s•c Rn 10"9 [-] 1.1026 1.4702 1.8377 2.2053 2.5728 2.9404 3.3079 CF 103 [-] 2.0542 1.9718 1.9113 1.8638 1.8251 1.7925 1.7645 RF (kN) 4.12 7.04 10.66 14.97 19.95 25.59 31.88 Rw [kN] 0.00 0.14 1.17 4.97 14.21 31.60 59.30 Rд [kN] 0.80 1.43 2.23 3.21 4.37 5.71 7.23 Rт [kN] 6.10 10.59 17.07 27.38 44.16 70.13 107.41 РЕВН [kW] 11.02 25.53 51.43 98.98 186.29 338.06 582.52 Т= зо•с Rn 10-г [-] 2.0887 2.7849 3.4811 4.1774 4.8736 5.5698 6.2660 Cf 103 [-] 1.8778 1.8057 1.7526 1.7109 1.6768 1.6481 1.6234 RF [kN] 3.75 6.42 9.73 13.68 18.25 23.43 29.21 Rw [kN] 0.00 0.14 1.17 4.95 14.15 31.47 59.05 Rд [kN] 0.80 1.42 2.22 3.20 4.35 5.69 7.20 Rт [kN] 5.62 9.79 15.87 25.69 41.90 67.19 103.69 РЕВН [kW] 10.2 23.6 47.8 92.9 176.8 323.9 562.4 269 Биографија Име и презиме: Александар Симић Датум рођења: 08. Јули 1972. Место рођења: Београд Породично стање: Ожењен, двоје деце Школовање 1979 – 1987. Основна школа „Алекса Шантић“ у Београду 1987 – 1991. Шеста београдска гимназија 1991 – 1998. Студије на Машинском факултету у Београду, Катедра за бродоградњу 08.07.1998. Одбрањен дипломски рад из предмета Пројектовање брода са темом „Анализа основних параметара савремених вишенаменских теретних бродова“ 1998. – 2000. Постдипломске студије на Машинском факултету у Београду на Катедри за бродоградњу 17.05.2005. Одбрањен магистарски рад са темом „Методе за одређивање својстава управљивости“ Кретање у послу 1998 – 1999. Сарадник у настави на Катедри за бродоградњу финансиран од стране завода за тржиште рада 1999 – 2005. Асистент приправник на Катедри за бродоградњу 2005 – Асистент на Катедри за бродоградњу Изјава о ауторству Потписани ____ ~А=л~е=к=с=а=н=д=а~р~С=и~~=I=и=ћ ____________________________________ __ бр~ уписа ______________________________________________________ ___ Изјављујем . . даЈе докторска дисертациЈа под насловом Енергетска ефикасност речних самоходних теретних бродова • резултат сопственог истраживачког рада, • да предложена дисертација у целини ни у деловима није била пред.;'Јожена за добијање било које дипломе према студијским програмима других високошколских установа, • • да су резултати коректно наведени и да нисам кршио/ла ауторска права и користио интелектуалну своЈину других лица. Потпис докторанта У Београду, септембар 2012. 270 Изјава о истоветности штампане и електронске верзије докторског рада Име и презиме аутора: Број уписа: Студијски програм: Наслов рада: Ментор: Александар Симић Енергетска ефикасности речних самоходних теретних бродова проф дР- Милан Хофман Потписани ---"-А=л=е=к=с=ан=д=а::;Јр"---"'С=и=м=и=ћ:.___~ . . . . . ИЗЈављуЈем да Је штампана верзиЈа мог докторског рада истоветна електронскоЈ верзиЈи КОЈУ сам предао/ла за објављивање на порт