Etapa 1. Definitivare configuraţie constructivă

   In cadrul acestei etape au fost derulate activitati de relevare a celulei de mars a navei, cercetări si studii pentru definirea si stabilirea arhitecturii solutiei de propulsie nava cu motorul ST40M, si activitati de proiectare si configurare instalare motor ST40M in stand.
Deasemenea au fost derulate cercetări/studii pentru definirea/stabilirea arhitecturii sistemului prin definirea poziţiei şi fixării motorului ST40M în celula de mars a navei , definirea cuplajului de transmisie a puterii de la motor la elicea navei precum si definirea canalizaţiilor de admisie aer motor, şi evacuare gaze de ardere, stabilirea cerinţelor pentru sistemele de combustibil, ungere, aer şi ventilare, modelul 3D al turbomotorului în celula de marş, avand la baza rezultatele relevarilor dimensionale ale celulei de mars a navei.
   Dupa stabilirea configuratiei mecanice -vezi fig.1, a fost stabilita schema de comanda si control a motorului ST40M in stand si pe nava.S-a configurat sistemul de comanda si control al motorului ST40M in stand astfel incat sa se asigure pornirea, functionarea in siguranta si oprirea motorului dar si integrarea motorului ST40M in sistemul de comanda si control al navei. Se asigura controlul motorului local si de la distanta. Parametrii la pornirea motorului dar si in functionare sunt vizualizati si memorati in vederea analizei.
Sistemul de comanda si control pentru testarea motorului ST40M in stand are rolul de a efectua pornirea, accelerarea, decelerarea si oprirea motorului la probele de test din standul de proba. El cuprinde module si subansamble care permit urmarirea parametrilor motorului si asigura comenzile necesare pornirii ,controlul motorului in timpul functionarii si opririi motorului. Subansamblele sistemului trebuie sa interactioneze cu elementele standului care asigura functionarea motorului in parametrii prevazuti.

Fig. 1 Schema de configurare instalare motor ST40M in standul COMOTI

Dupa stabilirea configuratiei din fig 1, s-a realizat documentatia de executie ( memoriu tehnic si desene de executie) pentru principalele componente mecanice:ansamblu suport si fixare motor,canalizatia de admisie aer si evacuare gaze de ardere si cuplajul de legatura dintre motorul ST40M si dinamometrul din standul COMOTI.
Pe baza desenelo de executie a fost realizat calculul de curgere pentru canalizatia de aer si evacuare gaze motor ST40M in stand.
Analiza numerică a fost realizată cu ajutorul soft-ului comercial ANSYS CFX. În urma analizei CFD s-au facut corectiile necesare pentru minimizarea pierderilor pe traseele de admisie si aevacuare.
Deasemenea s-a realizat proiectul sistemului de comanda si control - memoriul tehnic, desenele echipamentelor electrice, schemele electrice si specificatia aparatelor incluse in sistem. Dimensionarea componentelor a fost facuta tinand cont de amplasare si de mediul in care functioneaza sistemul. Alegerea configuratiei sistemului s-a facut astfel incat sa asigure comanda si controlul turbomotorului in parametrii optimi de functionare.

Etapa 2 Cercetare-dezvoltare demonstrator tehnologic pe stand

In cadrul acestei etape au fost derulate activitati de relevare a celulei de marş a navei in vederea instalarii demonstratorului tehnologic cu ST40M pe nava,si , s-a realizat documentatia de executie pentru demonstratorul tehnologic echipat cu turbomotorul naval ST40M pentru instalare si testare in standul COMOTI, s-au achizitionat echipamentele si materialele necesare pentru punerea in opera a realizarii demonstratorului tehnologic, s-au lansat in fabricatie componentele necesare realizarii demonstratorului tehnologic, s-a realizat montarea ansamblului final al demonstratorului tehnologic in standul COMOTI .
A fost realizata configuratia finala a demonstratorului tehnologic cu ST40M -vezi fig.2

Fig.2 Ansamblu general de instalare demonstrator tehnologic echipat cu motor ST40M in standul COMOTI

Fig. 3 Ansamblu suport fixare motor

Fig.4 Ansamblu canalizatie evacuare gaze

Fig. 5 Canalizatie de admisie aer

Fig. 6 Ansamblu suport sustinere motor

Realizarea sistemului de comandă şi control cuprinde toate echipamentele electrice si de automatica montate pe motor sau in apropierea acestuia necesare pentru comanda si controlul functionarii sistemului de propulsie.Parametri sint afisati pe un panou local si inregistrati cu ajutorul unui sistem de achizitie.

Fig. 7 - Ecranul panou local

Testarea demonstratorului tehnologic cu ST40M in standul COMOTI.

   În cadrul acestei activitati s-a realizat testarea pe standul de incercare COMOTI a grupului demonstrator tehnologic echipat cu motorul ST40M, livrat de compania Pratt&Whitney. Testarea grupului demonstrator s-a realizat cu motorul instalat si echipat in configuratia in care va functiona pe nava, pentrua evalua conditiile de functionare si performantele motorului ST 40M in situatie reala de functionare. S-a realizat punerea in functiune a motorului ST 40M si verificarea functionarii acestuia in toata plaja domeniului de functionare, in conditiile utilizarii instalatiilor de alimentare si ungere, a sistemelor de control si a instrumentarii concepute pentru functionare pe nava. S-au determinat parametri grupului demonstrator in intregul domeniu de functionare al acestuia si s-au evaluat performantele pe care acesta le poate asigura prin instalarea in sistemul de propulsie de mars de pe nava.
   Testarea demonstratorului tehnologic cu motorul ST40M, a cuprins probele de punere in functiune a grupului demonstrator in stand, ridicarea experimentala a parametrilor grupului, determinarea caracteristicilor de ansamblu ale grupului de putere-vezi fig. 8 si fig.9.

Fig. 8 Variatia turatiei turbinei de putere-NTP- in functie de turatia rotorului de inalta presiune -NH pentru demonstrator tehnologic cu ST40M

Fig. 9 Variatia puterii turbinei de putere-W- in functie de turatia rotorului de inalta presiune -NH pentru demonstrator tehnologic cu ST40M

Etapa 3 Instalare si testare demonstrator tehnologic la bordul unei fregate tip T22R

   In cadrul acestei etape au fost derulate activitati in vederea instalarii demonstratorului tehnologic cu ST40M pe nava,si , s-a realizat documentatia de executie pentru adaptarile la demonstratorul tehnologic cu ST40M instalat si testat in standul COMOTI pentru integrare in celula de mars a navei, s-au achizitionat echipamentele si materialele necesare si s-au fabricat componentele necesare realizarii instalarii pe nava,c, s-a realizat montarea ansamblului final al demonstratorului tehnologic pe nava si s-au realizat testele de functionare.

Fig.10 Schema configuratiei de testare a demonstratorului tehnologic cu ST40M pe nava

Principalele componente realizate:

Fig. 11 Suport sustinere coturi evacuare gaze

Fig.12 Adaptare canalizatie de evacuare gaze a demonstratorului tehnologic cu ST40M la cosul de navei

Fig.13 Adaptarea evacuare gaze de la supapele antipompaj ale DT cu ST40M la cosul navei

Fig.14 Canalizatia de ventilatie a celulei de mars cu DT instalat pe nava

Fig.15 Adaptare canalizatie de admisie aer a DT cu ST40M la cosul de admisie aer al navei

Sistemul de comanda si control al grupului de propulsie utilizat la experimentarile in standul COMOTI a fost integrat in totalitate in sistemul de comanda si control al navei.

Fig. 16. Schema bloc a integrarii motorului ST40M pe nava

Testarea demonstratorului tehnologic cu ST40M pe nava

   Testarea demonstratorului tehnologic cu motorul ST40Mpe nava a cuprins urmatoarele:
- Activitati preliminare, de pregatire a grupului de propulsie naval pentru punere in functiune (probele de casa), care au cuprins verificari si reglaje necesare asigurarii conditiilor de pornire si functionare normala la cald a turbomotorului, a instalatiilor aferente si a sistemului de automatizare.
- Testarea la cheu - s-au urmarit pornirea si mersul in gol a grupului de propulsie naval la diferite regimuri, parametrii functionali ai instalatiilor, verificarea etanseitatilor la sistemele de ungere si combustibil, regimul termic al fluidelor din sistem, drenajele si modul in care sistemele de control raspund la comenzi, oprirea normala si de urgenta.
- Testarea in mars, care s-a realizat cu nava in deplasare, cu grupul de propulsie naval
reglat sa functioneze la regimuri cuprinse intre relanti si maxim. Incarcarea turbinei de putere a sistemului de propulsie s-a realizat prin varierea pasului si a turatiei elicei. Au fost efectuate urmatoarele testari prevazute in programul de experimentare:
- testul in mars a grupului propulsor naval. Testul s-a realizat cu cele doua linii de propulsie de mars in functiune la aceleasi regimuri si pas maxim al elicei pentru o propulsie simetrica a navei si pentru compararea parametrilor celor doua linii;
- trecerea propulsiei navei de pe motorul de mars pe motorul de fortaj si invers;
- verificarea reprizei sistemului de propulsie, accelerari si decelerari;
- testul de anduranta.
- mars inainte cu grupul de propulsie cu ST40M in functiune la babord si ax tractat la tribord;
- reprize de mars inainte si mars inapoi;
- mars inainte cu ambele linii la pas optim/ silentios.
   S-a considerat ca aceste teste,realizate cu succes de grupul de propulsie cu ST40M instalat pe fregata, acopera intreaga gama de probe necesare pentru demonstrarea functionalitatii liniei de propulsie de mars echipata cu motor ST 40M, pentru confirmarea performantelor si a manevrabilitatii acesteia.

Fig. 17 Variatia puterii la ax functie de turatia turbinei de putere pentru grupul de propulsie cu ST40M

Etapa 4. Elaborare documentaţie şi şcolarizare personal

    În cursul acestei etape au fost derulate activităţi pentru pentru elaborarea de documentaţii tehnice necesare instruirii de personal al Forţelor Navale Române precum şi realizarea unui curs de şcolarizare pentru operarea Grupului de propulsie naval cu turbomotor ST40M care va fi instalat la bordul unei fregate tip T22R.

Elaborare documentaţie
S-au realizat lucrări care conţin descrieri tehnice ale produsului şi al sistemului de comanda şi control precum şi proceduri de operare a unui Grup de propulsie naval cu turbomotor ST40M echipat pentru instalare pe o navă tip T22R.

Elaborare descriere tehnică pentru grupul de propulsie naval cu ST40M
Descrierea tehnică pentru produsul Grup de propulsie naval cu ST40M, cuprinde diagrama produsului de bază Fig.1 continuând cu descrierea detaliată a ansamblului general al produsului instalat pe nava, mentionându-se componentele principale.
Deasemenea s-au elaborat proceduri de montare /demontare pentru canalizatia de admisie aer, canalizatia de evacuare gaze de ardere, instalatia de ungere a produsului.

Fig. 1 Diagrama produsului de bază

Elaborare descriere tehnică a sistemului de comandă şi control pentru grupul de propulsie naval cu ST40M
Descrierea tehnică pentru sistemul de comandă şi control a grupului de propulsie naval cu ST40M cuprinde schema bloc a sistemului de comandă şi control a produsului Fig. 2, continuând cu descrierea detaliată a dulapului de automatizare, cutiilor de joncţiune şi cablaje.

Fig.2 Schema sistemului de comandă şi control a produsului

Elaborare proceduri de operare pentru grupul de propulsie naval cu ST40M
Lucrarea prezintă informaţiile necesare pentru operarea Grupului de propulsie naval cu ST40M instalat pe fregata T22R ,în condiţiile controlului grupului de propulsie cu un sistem de automatizare utilizând un Automat programabil.
În cursul lucrării sunt prezentate toate funcţiile de operare ale Grupului de propulsie naval: pornire RECE, pornire DECO, pornire CALDA, funcţionare la REGIM şi oprirea turbomotorului.
Funcţiile de operare ale Grupului de propulsie naval sunt afisate pe display-ul dulapului de automatizare.

Pornire RECE
Pornirea rece se efectuează pentru ventilarea turbomotorului şi a traseului gazodinamic. Se comandă pornirea prin apăsarea tastei "PORNIRE".
Automatul programabil (PLC) derulează automat urmatoarea secvenţă de rotire la rece. conform algoritmului implementat în soft.Pornirea rece se opreşte prin apasarea butonului ,,OPRIRE", sau automat la 45 secunde de la apasarea tastei de "PORNIRE".

Pornire DECO
Pornirea cu deconservare se desfaşoară la fel ca pornirea rece cu deosebirea că se deschide calea de injecţie a combustibilului în camera de ardere fară cuplarea bujiilor .
Automatul programabil (PLC) deruleaza automat secvenţa de rotire cu deconservare conform algoritmului stabilit. Ea se desfaşoară identic cu rotirea la rece, cu deosebirea că se injectează combustibil şi se lasă să funcţioneze 15 ÷ 20 sec, după care se opreşte .
Se urmereşte existenţa scurgerilor de combustibil prin drenajele de la camera de ardere .

Pornire CALDA
Prin pornirea caldă se realizează punerea în funcţiune a turbomotorului prin aducerea lui din starea oprită în starea de funcţionare la regimul de ralanti.
Se comandă pornirea prin apasarea butonului ,,PORNIRE" iar Automatul programabil (PLC) deruleaza automat secvenţa de pornire caldă. După ieşirea turbomotorului la ralanti se verifică valorile parametrilor ce caracterizează regimul de ralanti (turaţiile, temperatura gazelor de ardere, presiunea uleiului, vibraţiile etc.) şi se compară cu valori de referinţă. Dacă parametri au valori normale se lasă turbomotorul să se stabilizeze termic minim 3 minute.

Funcţionarea la regim
După atingerea regimului ralanti, programul intră în starea < Funcţionare la regim > .
Regimul de funcţionare al turbomotorului poate fi variat între ralanti şi regimul maxim prin taste de creştere sau descreştere sau acţionarea manuală a manetei de comandă.
Turaţia şi pasul elicei navei variaza după legea de reglare impusă de automatică liniei de propulsie.

Oprirea turbomotorului
Oprirea turbomotorului se poate realiza automat prin comanda dată de către Sistemul de comandă şi control, la depăşirea unei limite de protecţie, sau prin comandă manuală de la operator.
Oprirea turbomotorului poate fi oprire normală sau oprire de urgenţă.

Scolarizare personal
În vederea şcolarizării , pe baza documentaţiei realizate a fost realizat un Material de şcolarizare, care a fost utilizat pentru instruirea de personal al Forţelor Navale Române în cadrul unui curs de şcolarizare organizat la sediul INCD Turbomotoare COMOTI.

Scolarizarea a cuprins două direcţii:
- partea teoretică pentru aprofundarea materialului de şcolarizare;
- partea practică, prin participarea cursanţilor la multiple porniri şi exerciţii de operare în funcţionare, realizate în standul COMOTI cu demonstratorul tehnologic cu ST40M care a fost instalat pe navă.
În septembrie 2020 a fost realizat un curs de şcolarizare cu personal al Forţelor Navale Române.

Etapa 4 a fost ultima etapă din din planul de realizare a proiectului.
Proiectul "Dezvoltarea şi implementarea de soluţii moderne aferente sistemelor de propulsie de turbine cu gaze şi a sistemelor conexe acestora", TURBONAV, s-a incheiat cu succes, finalizându-se cu realizarea unui produs grup de propulsie navală, apt să remotorizeze navele fregată tip T22R.