PORIV, PROPULZIJA, POGON

-početku bijaše odrivno-porivna motka, odupirač, štap!

1 TPP 2012

- tek kasnije kad se čovjek osmjelio zaploviti u dublje vode gdje motka ne doseže dno, u helenski pontos i rimski pontus, nadošlo je

- pogled prema još većim dubinama i daljinama, na pontos axeinos, na povremeno negostoljubivo more puno svakovrsne nemani, dovodi do

Ovim su zaokruženi obnovljivi izvori energije, potrebni za propulziju i neposredni poriv.

VESLO

JEDRA , tj do vjetrene propulzije.

..to rule the waves

U brodostrojarskoj se stručnoj literaturi poriv, propulzija, pogon javljaju

i kao sinonimi, i onda kad to nisu istoznačni pojmovi.

-pogonski motor, porivni stroj, propulzijski stroj ... Načelno se oni nalaze u strojarnici, za koju se pak na engleskom kaže engine room, machinery room, machinery space ...

Mehanički pogon

entropija

GUBITAK KORISNE ENERGIJE

2 TPP 2012

Moramo potpunije shvatiti riječ pogon, te izričaj pogon broda odnosno brodski pogon. Danas pogon u prvom redu asocira na mehanički ..gon.., od grč. he mehane, izvorno: uređaj, naprava, ratni stroj, stroj uopće. Evo nekih od zabilježenih značenja riječi pogon: - energija koja se dovodi u stroj - dio stroja koji proizvodi strojno gibanje: pogonski kotač - tvornički odjel Riječ pogon bi mogla odgovarati češkom pohon , no zacijelo je načinjena prema njem. Betrieb , Triebkraft odatle: pogon - potjera od gl. pognati, potjerati; treiben-trieb-getrieben = goniti, tjerati. U Hrvatskom enciklopedijskom rječniku nalazi se pogon m: - sila koja pokreće - izvor te sile - dio tvornice za pojedine poslove

3 TPP 2012

Izričaji: pogon broda i brodski pogon; ima li kakve razlike medu njima? Možda bi se moglo reći da pogon broda esencijalno obuhvaća/podrazumijeva glavni stroj i sve pomoćne strojeve i uređaje koji služe brodu, primarno njegovom plovljenju, dakle propulziji; sekundarno za vrijeme njegova mirovanja u luci i drugdje. Kod podjela, uz glavni stroj navode se brodski pomoćni strojevi u svrhe pogona. Primjerice tu spada sisaljka za dobavu goriva, grijač ili pročistač ulja, pojna pumpa parnoga kotla ... Poretku riječi: pogon broda odgovara također genitivni oblik: propulzija broda, odnosno otpor broda. Jer, gibanje broda izaziva otpor medija (vode i zraka) u kojem se brod kreće, a otpor biva svladan silom poriva, odnosno propulzijom koju, pak, alimentira pogon.

4 TPP 2012

gibanje - otpor - poriv/ vuča - propulzija - pogon (broda)

5 TPP 2012

Želimo li činiti distinkciju između izričaja pogon broda i brodski pogon, potonjeg bi se moglo shvatiti šire, sveobuhvatno, tj. uključujući sve ono što brodu i posadi - plovećem domu i stanarima - omogućuje i osigurava život na moru. Dakle, osim glavnog stroja i pomoćnih strojeva u svrhe pogona, tu spadaju svi pomoćni strojevi i uređaji u brodske svrhe, npr. kormilno i sidreno vitlo, balastne sisaljke, navigacijska oprema, klima-uređaj ... sve do kuhinjske opreme, blagovaona i nastamba.

PROPULZIJA BRODA, u širem smislu, je ukupni pogonski uređaj broda, a u užem smislu samo uređaj, koji stvara poriv. Sila poriva troši se na svladavanje otpora broda.

6 TPP 2012

Svaki je uređaj za stvaranje poriva propeler: veslo, jedro, brodsko kolo, sve vrste reaktora i mlaznih pogona, te konačno brodski vijak.

Danas brodski vijak pretežno služi kao propeler, stoga se u pomorskoj terminologiji pod propelerom obično smatra brodski vijak.

Main engine, glavni dvigatelj, Hauptmaschine ... tu već pridjev glavni upućuje na postojanje pomoćnih strojeva (i uređaja). Pojavom Diesela preciziralo bi se ovako: ‘Kao glavni stroj ugrađen je Diesel-motor ...’, ili kraće: ‘Glavni stroj je Diesel-motor ...’. Reći tu ‘glavni motor’ pogrešno je, jer uz njega i osim njega postoje brojni i raznovrsni pomoćni strojevi, od kojih su samo neki - motori. Naime motor (autonomni pokretač) se odnosi na toplinski stroj s unutarnjim izgaranjem, zatim na električni motor; ne npr. na stapni parni stroj ili parnu turbinu, kojima se toplina dovodi radnom mediju tek kroz stjenku nekog kotla.

Glavni stroj

Govoreći o različitim toplinskim strojevima općenito, tj. izvan okvira brodograđevne struke, može se reći, npr: parna turbina, Dieselov stroj, plinska turbina ... a koriste se (i)za pogon broda, (ii)i za propulziju broda, (iii)i za poriv broda.

7 TPP 2012

Pretpostavimo sad, primjerice, da je kao glavni stroj instaliran Diesel-motor. Radi jednostavnosti neka to bude direktno spojeni motor, tj. bez prigona (reduktora, ili multiplikatora). Nadalje neka se čitava razvijena snaga koristi za propulziju, odnosno za poriv broda, tj. da ne bude izdvajanja snage za druge svrhe. Napomenimo usput da proteklih stotinu godina slog dieselski motor + vijčani propeler fingira kao najdjelotvornija, najekonomičnija propulzijska sprega. Još nas zanima pitanje smije li se tu Diesel-motor nazvati porivnim strojem, kao što se može čuti ili pročitati ? Odgovor bi trebao biti negativan jednako kao što za parnu turbinu, kad je ona glavni stroj, nećemo reći: porivna turbina, niti ćemo za dotični parni kotao reći: porivni kotao, ili pak za gorivo koje u njemu izgara reći: porivno gorivo, premda će njegova toplinska energija, naposljetku, biti potrošena za stvaranje porivne sile. Dakle tu je Diesel-motor ono što on sam po sebi jest: generator snage, pokretač, koji na izlaznoj prirubnici koljenaste osovine nudi (kočenu) snagu : PB= 2PQn u kW, gdje su

B

Q - moment kočenja, kN-m

n - broj okretaja u sekundi

8 TPP 2012

Ponuđenu snagu PB , odnosno moment Q, prihvaća osovina. Ona to breme prenosi dalje prema krmi, prolazi kroz statvenu cijev i izlazi izvan nje, istodobno noseći vijčani propeler predavajući mu primljenu snagu umanjenu za gubitke pretrpljene razmjerno duljini i kakvoći puta. Prenoseći snagu/moment sama osovina biva tordirana, uz stanovite oscilacije, pa i grijana odnosno hlađena na mjestima ležajnih oslonaca. Vijak pak preuzima predanu mu snagu PD te, napredujući kroz vodu brzinom VA, razvija poriv T i porivnu snagu PT = TVA. Dakle moglo bi se reći da je vijak absorber, potrosač snage koju proizvodi glavni stroj. Vijak je i svojevrsni pretvarač snage transformirajući primljenu snagu PD, koja je umnožak momenta Q i kutne brzine ω = 2pn, u snagu poriva, odnosno u porivnu silu što svladava silu otpora gibanju pri danoj brzini. Naposljetku bi upravo sam vijčani propeler, kao naprava, mogao biti nazvan i porivnim strojem (stroj biva sinonim za napravu).

9 TPP 2012

Ipak, nazvati glavni stroj porivnim strojem, pa čak i kotao ili gorivo - porivnim kotlom odnosno porivnim gorivom, nije grijeh i može biti prihvatljivo utoliko što posredno služi stvaranju poriva. Važna je okolnost u tome što : za razliku od vijka kao neposrednog porivnika - pogonski stroj, sam po sebi, kao i kotao, te gorivo i slično, nije vezano za određeni brod pa se može upotrijebiti drugdje.

Vijak pak svojim je hidrodinamičkim značajkama prilagođen danom brodu te karakteristikama i sastavnicama predane mu snage, i ne može se bez daljnjega instalirati na osovinu drukčijeg broda. Može se upotrijebiti na sličnom brodu, konkretno: blizancu (blizanki- sister ship), pa i tada uz prilagođeno dosjedanje glavine na konus propelerne osovine.

10 TPP 2012

HOD, KRET, TAKT, VRTNJA Nije li dvojaka grehota kad se neki stručni termin, davno uveden, prihvaćen i prakticiran, te dobro utemeljen u naše svekoliko stručno nazivlje, napušta i zamjenjuje novim, jezično i pojmovno manje prikladnim ili čak nepravilnim ? Druga je stvar s novim pojmovima, novim jezičnim tvorbama koje imenuju novonastale tehničke tvorevine. Obično nam takve nove stvari / nazivi dolaze danas putem engleskog jezika, a mi ih onda zadržavamo izvorno, ili pak nađemo/ iskujemo hrvatski naziv koji je u pravilu, dakle, slavenskog korijena. Nekad više, nekad manje uspješno, a tako je i u drugim jezicima.

11 TPP 2012

Svojim cirkularnim pismom datiranim 15.05.1990. a pod naslovom Konvencija o načinu pisanja nekih pojmova, mjera, dimenzija, prevedenica ... uredništvo časopisa Brodogradnja, uz ostalo, precizira ovako: - sporokretni motor – a ne sporohodni ako se misli na okretaje - brzokretni motor - srednjokretni motor – a ne srednjekretni, srednjehodni i sl. Pogledamo li Pomorsku enciklopediju, naći ćemo to isto, dakle sporokretni, srednjokretni ... Tako i drugdje, pa bi se moglo konstatirati da je kret istisnuo davni hod. A sad, ponajprije o hodanju i kretanju, te kakav atribut strojevima dodjeljuju drugi. U engleskome nalazimo npr. low-speed ili slow-running, medium- speed, medium-fast diesels, high-speed ili fast-running engines ; U njemačkome Langsamlaufende Motoren, MittelschnellaufendeM., Schnellaufende M., U francuskome moteurs lents, m. semi-rapides, m. rapides. Slikovito rečeno engleski, njemački i francuski ‘konji’ trče; jedna skupina sporo, druga ‘osrednje’, treća brzo.

Sporohodni ili sporokretni

12 TPP 2012

U ruskome, po duhu zacijelo najbližem nam slavenskom jeziku, razlikuju se malooborotnie sredneoborotnie i visokooborotnie ili bistrohodnie dieseli. Prema tome, vidljivo je, ruski se motori/konji okreću, ali i hodaju. Podrazumijeva se da Dieselov stroj u stacionarnoj ili u mobilnoj električnoj centrali, u brodu ili u lokomotivi, i drugdje, ne hoda niti se okreće (vrti) u odnosu na ambijent u kojem radi i za kojeg je fiksno pričvršćen. Naime ovdje naše misli okupiraju njegova dva nutarnja elementa, koja se gibaju, a to su stap i koljenasta osovina. Određenije: pravocrtno gibanje ili hod stapa u cilindru, i rotaciono gibanje ili vrtnja koljenaste osovine.

Klasificirajući Diesel-motore prema njihovoj brzini možemo polaziti od: - hoda stapa - vrtnje osovine Možemo u stanovitoj mjeri i podrazumijevati / spajati / kombinirati oba ta gibanja. Polazeći od hoda stapa, prema današnjoj klasifikaciji imamo: - sporohodne čija se srednja stapna brzina cs , kreće od 8 do 8,5 m/s - srednjehodne s cs tipično od 9 do 11 m/s - brzohodne od 9,5 do 12 m/s.

13 TPP 2012

Brzina vrtnje pak izražava se brojem okretaja u jedinici vremena, nipošto ne obodnom brzinom osovine ili vijčanog propelera. Približna podjela dieselskih motora prema broju okretaja izgleda ovako: - sporohodni N < 300 min-1 - srednjehodni N = 300 - 1000 min-1 - brzohodni N > 1000 min-1

Poznata je svekolika osjetljivost Dieselova stroja upravo na veličinu srednje stapne brzine cs, koja je stoga proteklih sto godina razvoja sporo rasla, da bi danas dosegla vrijednosti koje se za sve tri skupine motora, reklo bi se, mnogo ni ne razlikuju.

Razdioba koja polazi od brzine vrtnje privlačna je zbog apsolutne veličine i razlike u broju okretaja između pojedinih skupina, premda i tu postoje stanovita preklapanja, a ni podjelne granice nisu oštro određene. Ipak, ona može biti prihvatljiva, a očito je i potakla dotično preimenovanje. Međutim, tu se nameće pitanje jezične ispravnosti atributa sporokretni, brzokretni, srednjokretni, određenije primijenjena riječ/ kretni.

14 TPP 2012

Pođimo od osnove kret čije su tvorbene mogućnosti upravo impresivne, istodobno i zavodljive. Dodavanjem različitih prefiksa i sufiksa, te njihovom kombinacijom, nastaje silni broj izvedenica. Ovdje nas poglavito zanimaju one koje ulaze u sferu brodostrojarskih pojmova. Evo ih: o-kret, po-kret, o- kret-aj, o-kret-anje, pre-kret, pre-kret-ni, pre-kret-ljiv, pre-kret- anje, za-kret, za-kret-ni, za-kret-anje, na-kret-aj, na-kret-anje, po- kret-ni, s-kret-ni, s-kret-nica, s-kret-anje.

Zadržimo li se na tim pojmovima i razmislimo li o njihovu značenju uočit ćemo, upravo osjetiti značenje trenutnog djelovanja, kratkotrajnosti čina, vremenske ograničenosti radnje. Sjetimo se npr. izričaja, pokrenuti (nešto) s mrtve točke. Usporedo s tim konstatirajmo da nas interesira stacionarni, ustaljeni, stalni rad stroja - satima, danima, tjednima ... Drugo što treba notirati jest oblik gibanja nastalog po-kret-anjem . Ono, naime, može biti pravocrtno, kružno, ili drukčije. Polazeći pak od vrtnje osovine nas zanima njezin jednoznačni sinonim.

15 TPP 2012

U spomenutom cirkularu se stoga precizira: ... ako se misli na okretaje. Zaustavimo se sada na okretajima i, da nam bude lakše i jednostavnije, zamislimo jedan jedini okretaj osovine. Izmjerili smo proteklo vrijeme, recimo: točno jednu sekundu. Proizlazi, tj. dogodilo / zbilo se 60 okretaja u minuti. Puno ili malo, brzo ili sporo? Zna se, to spada u najniže brojeve okretaja dvotaktnih sporohodnih motora (Apsolutni minimum od 57 okr/min u trajnom radu postiže MAN&BW motor S80MC-C). Ali okretaj osovine, sam po sebi, jest zaokruženi, svršeni čin i ne može se reći: sporookretajni motor, srednjeokretajni motor ... Može se govoriti o broju okretaja (koji se dogodi) u jedinici vremena, zatim o brzini vrtnje koja rezultira.

Sama riječ kret ima silni naboj; ona po-kret-će hod, plov, let . Snagom apstrakcije pridružuje se Vergilijevoj krilatici mens (quae) agitat molem {misao (koja) pokreće materiju (masu)}. Može nam ona pomoći da odstranimo pomutnju, zbrku, i rast entropije koji iz toga proizlazi.

16 TPP 2012

Za vrijeme jednog okretaja koljenaste osovine stap je u cilindru motora putovao /hodio od donje mrtve točke (DMT) do gornje mrtve točke (GMT), i obratno. Duljinu puta stapa od jedne do druge MT nazivamo stapajem (s). (Kako su samo lijepi naziv skovali naši stariji, neusiljeni naziv poput: zaveslaja, njihaja, trzaja, gutljaja!)

Jednom okretaju osovine, dakle, odgovaraju dva stapaja (2 s), odnosno jedan ciklus dvotaktnog motora za vrijeme kojeg se dogodi burni termodinamički proces u cilindru - uzbudljiva drama koju je napisao i režirao Dr Rudolf Diesel koncem 19. stoljeća, drama koja, kao work in progress, doživljava nove izvedbe i obrate. Dva su okretaja, a četiri stapaja / kreta, potrebna za jedan Dieselov ciklus u četverokretu (četverotaktni motor).

Nazvati put / razmak od DMT do GMT hodom stapa, umjesto stapajem, pogrešno je; više od toga: grijeh je, moglo bi se reći i contradictio in adiecto. Treba razlikovati jednokratni vremenski ili drukčije definirani korak, postup, pomak, razmak, od hoda ili hodanja. Tako možemo, uvjetno, govoriti o hodu broda i vijčanog propelera, ali jednom okretaju potonjeg odgovara aksijalni pomak, uspon, korak,postup, pitch, Steigung, passo .

17 TPP 2012

Jer naš stap u svom nejednolikom hodu između stojnih točaka (DMT i GMT) doživljava i proživljava istinsku dramu, i toga zapravo treba biti svjestan; on se ubrzava da bi pri sredini putovanja dosegao oko 50% veću brzinu od srednje veličine cs, i to jest trk - recimo tako - od 50 do 70 km/sat, pa se on usporava te poništava, mijenja predznak/smjer, potom se ubrzava, kadšto i tegobno posrće i pri svemu tome doživljava silne promjene opterećenja, vršno i više od 200 bar-a, i sve to u dijelu sekunde. Istodobno se grije i hladi, giba se u prostoru s promjenljivim temperaturama, vršnim koje prelaze 2000 K, s temperaturama stapne krune koje dosegnu 500 C; putem ga još napadaju i truju, grizu i nagrizaju agresivne čestice goriva najlošije kvalitete, tj. rafinerijskih ostataka. Doista, to jest pravi stapni hod po mukama (parafrazirajući naslov romana A. Tolstoja, Hoždenie po mukam), već i to dovoljno da posluži kao meritorna osnova za klasifikaciju Dieselovih strojeva.

I taj, dakle, hod ili trk, za razliku od stapaja, ne mjeri se u metrima, centimetrima ili milimetrima. Drukčija je on kategorija! Mogli bismo ga usporediti s hodom ljudske jedinke, pri čemu se znamo upitati: kakav joj je hod - lagan ili težak,čvrst ili mlohav, stabilan ili teturav; hoda li postojano ili zastajkuje, hoda li ravno ili krivudavo. I kronološki, hod prethodi vrtnji. Pa i uzročno-posljedično, tj. da nema hoda stapa u cilindru ne bi bilo vrtnje osovine stroja.

18 TPP 2012

Zadržimo se još časak u cilindru, u društvu uznemirenoga stapa, i upitajmo se: koliko (vremenski) zapravo traje taj njegov mukotrpni hod, taj nejednoliki trk od jedne do druge mrtve točke. Naime moguće nam i to pomogne u iskrenoj težnji da pojedini element i događaj nazovemo prikladnim imenom. Dakle, to putovanje stapa ovisi o njegovoj brzini (cs) i duljini puta (s). - (Znamo: ono je obrnuto proporcionalno broju okretaja osovine, pa se tako lakše izračuna, tj. t = 30/N, (sec), ali ne i doživi; a mi, kako je rečeno, trenutno ostajemo unutar cilindra.). Znajući da se srednje stapne brzine između pojedinih skupina motora puno ne razlikuju, lako ćemo odmah zaključiti da spomenuti hod stapa znatno dulje traje kod sporohodnih dugostapajnih motora s križnom glavom (sporije hodaju na - duljem putu) nego kod srednjehodnih i brzohodnih trkača bez križne glave i bitno kraćeg stapaja. Koliko to traje, tj. vrijeme t, u sekundama? Polazeći od nominalnog režima rada motora , te idući od manjih prema većim cilindarskim promjerima, ono iznosi:

t = 0,12 ... 0,40 sec, za sporohodne motore, t = 0,09 ... 0,03 sec, za srednjehodne motore, t < 0,03 sec, za brzohodne motore.

19 TPP 2012

Primjerice, hod stapa od jedne do druge mrtve točke brzohodnoga motora , traje 1,25 stotinke sekunde. Promislimo li što se sve događa u cilindru u tom djeliću sekunde, ostajemo impresionirani. Nećemo ovdje govoriti o uštrcavanju, raspršivanju i izgaranju goriva, kad ono počinje i koliko traje u odnosu na te 1,25 stotinke sekunde, na primjer. To je izvan naslovnog okvira. No, razmišljanje o navedenim vremenskim veličinama može pomoći da se donekle shvate i imenuju događaji i elementi, kao i performanse Dieselova stroja.

Potonje će odmah uputiti na termički stupanj djelovanja, ovisno o fizičkoj veličini cilindra i vremenskom trajanju procesa u njemu. No tu ćemo se i zaustaviti, ali, i poentirati kategoriju hoda stapa.

20 TPP 2012

U svom, recimo, dvadesetpetgodišnjem životu jedan teretnjak prevali oko pet milijuna kilometara, što je oko 125 opsega Zemlje. Eto, istodobno i približno toliki put prede (jedan) stap u cilindru Dieselova stroja! Za isto vrijeme, vršak vijčanog propelera,obađe kružni put četiri puta veći, tj. oko 20 milijuna kilometara.

Naposljetku, nije li zbog svega rečenog i prevagnuo izvorni atribut koji polazi od pravocrtnog hoda ili trka stapa u cilindru stroja?

21 TPP 2012

Životne niti vežu i spajaju skladbu: brod, stroj i propeler.

Stap vs klip Stap ima brojne izvedenice: stapaj, stapajni volumen, stapna brzina, stapna kruna, stapni prsteni, stapajica, stapna osovinica, stapni zatik. U novije vrijeme, namjesto stapa, pojavljuje se klip. To se obrazlaže omjerom njegove duljine i promjera, što je kod nekadanjih parnih stapnih strojeva bilo izrazito manje od jedinice, dok kod motora s unutarnjim izgaranjem duljina biva veća od promjera, pa da bi stoga bio primjereniji naziv klip. U Enciklopediji Leksikografskog zavoda, Zagreb 1964, sv.8, s.175 piše: <Stap, dio stapnih parnih ili eksplozivnih strojeva koji se u cilindru giba pravocrtno naprijed-natrag. ... Stap čija je duljina jednaka ili veća od njegova promjera naziva se klip.>

Ne smijemo zaboravit da je duljina stapa sporohodnoga dvotaktnog motora s križnom glavom manja od promjera cilindra, iznoseći oko 0,6 d. Ukupna duljina stapa četverotaktnog motora bez križne glave nešto je veća od promjera, zbog vođenja, ali i njegova je kruna s prstenima kraća, manja od promjera!

22 TPP 2012

Esencijalno stap tvori njegova kruna s utorima i njihovim prstenima. Bitni pak dio krune jest njeno čelo; ono je neposredno izloženo tlakovima i silama, visokim temperaturama i plinovima izgaranja. Dapače biva obloženo listom materijala veće otpornosti. Utoliko se stap suštinski reducira na taj disk, prikladno oblikovan da tvori dio komore izgaranja. Dakle i prema tome naziv klip zapravo zamagljuje i pogrešno interpretira bitnu funkciju tog elementa stroja.

Napokon, u pojedinim se našim krajevima kaže: stap - kukuruza. Osim svega toga već i zbog utemeljenosti i dugotrajne prakse, i jer više niti nemamo stapne parne strojeve, pa je naziv slobodan i nema pogibelji od miješanja i pomutnje, treba zadržati stap i sve njegove izvedenice.

23 TPP 2012