Теория и практика управление судном

1.                           БУКСИРОВКА СУДОВ МОРЕМ.

1. Буксирная линия состоит из скрепленных между собой буксировочных тросов буксирующего и буксируемого судов.

2. Для крепления буксира используются браги, поэтому длину буксирной линии необходимо принимать равной сумме длин тросов обоих судов.

3. Буксировка производится с застопоренным винтом буксируемого судна.

4. Водоизмещение буксирующего судна принимать равным водоизмещению по исходным данным таблицы минус (№ -1) * 20 т, где № - номер по журналу или последняя цифра шифра зачетной книжки.

Номер буксирующего судна, согласно варианта (0) – 1;

Номер буксируемого судна – 3.

1.1. Определение буксирного снабжения по правилам Морского Регистра Судоходства

Выбор размеров буксирных канатов морских транспортных (сухогрузных, наливных, пассажирских) и рыболовных судов производится в зависимости от характеристики снабжения

Nc = 2/3 + 2Bhp+ 0,1Aw,

где  - водоизмещение судна при осадке по летнюю грузовую ватерли­нию, т;

B - ширина судна, м;

hp - условная высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки палубы у борта самой высокой рубки, имеющей ширину более чем 0,25 B, м. При определении величины hp седловатость и дифферент не учитываются т.е. hp следует вычислять как сумму надводного борта и высоту бортов всех ярусов надстроек, а также рубок, имеющих ширину свыше 0,25 В. Если рубка шириной более 0,25В  располагается над рубкой шириной 0,25 В или менее, то высота последней в величину hp не включается;

Aw - площадь парусности в пределах длинь1 судна L, считая от летней грузовой ватерлинии, м2.

Все морские суда длиной до 180 м должны быть снабжены буксирным канатом, который считается частью аварийного снабжения и используется соответственно только в аварийной ситуации. Суда длиной более 180м могут не иметь буксирного каната.

Длина буксирного каната l, м, вычисляется по формуле:

L = 160 + 0,035Nc .

Результат вычисления округляется в обе стороны до ближайших 20м. Минимальная длина каната должна быть равна 180м, однако нет необходимости принимать её более 300м, даже если по, расчету она получается большей.

Поперечное сечение (диаметр) каната выбирают согласно его разрывному усилию Рраз, кН, из условия 

Ppaз = 0,59Nc .

Ppaз = 0,59*1220 = 719,8 кН

He следует выбирать канат с разрывным усилием менее 98 кН или более 1470 кН.

Ограничение разрывного усилия каната вызвано стремлением облегчить операции по передаче каната на буксирующее судно. Ограничение длины каната обусловлено тем, что в морской практике при буксировках на волнении в дополнение к буксирному канату используются якорные цепи.

ОСТ 5.2333-80 рекомендует в качестве буксирных тросов, при использовании их без автоматических буксирных лебедок, стальные оцинкованные канаты двойной свивки типа ЛК (линейное касание), имеющие 6 х 30 = 180 проволочек и 7 органических сердечников (канат двойной свивки типа ЛК-0 конструкции 6 х 30(0+15+15) + 7 о.с. (ГОСТ 3083-80)).

Для обеспечения гибкости каната предел прочности проволоки принимают не более 1175 - 1370 Н/мм2.

1.2. Расчет максимальной и допустимой скорости буксировки на тихой воде

Максимальная скорость буксировки Vmax определяется силой тяги винта буксировщика, которая должна быть равна суммарной силе сопротивления буксируемого и буксирующего судов. Эта скорость определяется из паспортной диаграммы буксировки - графика зависимостей тяги винта буксировщика, сопротивления буксировщика и суммарного сопротивления буксировщика и буксируемого судна от скорости буксировки. Данные для построения диаграммы могут быть взяты из паспортной диаграммы буксирующего и буксируемого судов или получены расчетным способом в следующем порядке:

1. Определить сопротивление буксировщика на различных скоростях от нуля до полного хода V0:

- рассчитывается сопротивление на полном ходу:

Ro = Ne**в*p/Vo,

Ro = 4600*(0,885 – 0,00115*12*11,4)*0,98*0,99/7,4 = 437 - Буксировщик

Ro = 2100*(0,885 – 0,00115*18*9,5)*0,98*0,99/7 = 200 - Буксируемое судно

где Ne - мощность двигателя, кВт; = 4600/2100

в = 0,98; p = 0,99 – коэффициенты полезного   действия    валопровода   и   редуктрра;  

 -   пропульсивный коэффициент, определяемой по формуле Лаппа:

 = 0,885 - 0,00115n   L;  

- рассчитываются промежуточные значения сопротивления R для любой скорости хода по формуле:

R = AV2,

где  А = Ro/Vo2

А = 437/54,8 = 7,97 – Буксировщик

А = (200 + 158,8)/49 = 7,3 – Буксируемое судно

R = 7,97*12 = 7,97

R = 7,97*22 = 31,9

R = 7,97*32 = 71,7

R = 7,97*42 = 127,5  - Буксировщик

R = 7,97*52 = 199,3

R = 7,97*62 = 286,9

R = 7,97*7,42 = 437

R = 7,3 *12 = 7,3

R = 7,3 *22 = 29,2

R = 7,3 *32 = 65,7

R = 7,3 *42 = 116,8  - Буксируемое судно

R = 7,3 *52 = 182,5

R = 7,3 *62 = 262,8

R = 7,3 *72 = 358

- определяется сопротивление буксируемого судна для тех же скоростей хода, что и буксировщика. Расчет производится аналогично предыдущему расчету для буксирующего судна, только к сопротивлению на полном ходу Ro  добавляется сопротивление винтов буксируемого судна:

для застопоренного винта

Rзв = 0,25D2 вVо2,

Rзв = 0,25*3,62*72 = 158,8 – Буксируемое судно

где Dв - диаметр винта;

2. Составляем таблицу сопротивлений согласно приведенному образцу:

Rбукс - сопротивление буксировщика;

Rвс  - сопротивление буксируемого судна;

R  - суммарное сопротивление буксировщика и буксируемого судна.

3. Определяем силу тяги винта Ре:

- при скорости полного хода V0 она принимается равной сопротивле-нию Ro;

Сила тяги винта буксировщика Рe, кН, равна его. сопротивлению на полном ходу.

Во избежание грубых просчетов необходимо силу тяги винта Ре  рассчитать по контрольной формуле

Pe = 0,1Ne

Pe = 0,1*4600 = 460 кН

где; Pe - сила тяги винта буксировщика, кН;

Ne - мощность силовой устанозки буксировщика, кВт.

- в швартовном режиме (при V=0) сила тяги Рe0 , кН, вычисляется

по формуле:

Рe0 =  0,136Ne.

Рe0 = 0,136*4600 = 625,6 кН

4. По данным таблиц сопротивлений и определенным двум значениям силы тяги винта построить паспортную диаграмму буксировки (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Паспортная диаграмма буксировки

Точка а на диаграмме определяет равенство сил тяги винта и суммарного сопротивления буксировщика и буксируемого судна, поэтому ее абсцисса - это максимальная скорость буксировки на тихой воде.

Допустимая скорость буксировки Vдоп рассчитывается из диаграммы, исходя из прочности (разрывной нагрузки) буксирной линии:

- отрезок аb соответствует сопротивлению букскируемого судна и равен в масштабе диаграммы натяжению буксирной линии, или тяге на гаке Fг при максимальной скорости буксировки.

Контрольная формула:

V доп = √Pe / AБ + АБС

V доп = √460 / 7,97 + 10,5 = 8,06

где Ре - сила тяги винта буксировщика на полном ходу, кН;

АБ - коэффициент сопротивления буксировщика, определяемый как отношение силы сопротивления буксировщика на полном ходу, кН, к квадрату скорости полного хода, м/с. = 437/7,42 = 7,97

АБС - коэффициент сопротивления буксируемого судна, определяемый аналогично АБ, но с учетом сопротивления винта. = 358/72 = 7,3

- для получения допустимой тяги на гаке Fr доп известное значение разрывной нагрузки троса Рраз, из которого состоит однородная буксирная линия, или наименее прочного ее участка (при неоднородной буксирной линии) необходимо разделить на коэффициент запаса прочности k. Значение k определяется исходя из величины Fr:

-пpи Fr < 100кH - k =5;

-при Fr > 300кH - k = 3;

- при 100 < Fr< 300 кН значение k  определяется интерполяцией.

Контрольная формула:

k  = √3 +   9 – 0,01Рраз

k  = √3 +   9 – 0,01*719,8 = 4,34

где Рраз - разрывная нагрузка троса, кН.

- полученное значение Fг доп сравнивается с Fг:

-  при Fг доп > Fг - Vдоп = V max      

-  при Fr доп < Fr значение Fr доп в масштабе диаграммы ставится между кривыми суммарного сопротивления и сопротивления буксировщика, как показано на рис. 1.1. Абсцисса отрезка cd определяет значение допустимой скорости буксировки на тихой воде.

Контрольная формула:

V доп =√ Fг / АБС

V доп =√ (719,8/4,37)/ 7,97 = 20,7

где АБС - размерный коэффициент сопротивления буксируемого судна, определяемый как отношение величины сопротивления буксируемого судна с учетом сопротивления винта, кН, при скорости буксировки КБ к квадрату этой скорости:

АБС = RБС / Vб2

АБС = 437/7,42 = 7,97

1.3. Расчет буксирной линий

Расчет выполняется для определения возможности буксировки на волнении при заданной высоте волны, скорости буксировки и длине буксирной линии. Необходимо отметить, что; скорость буксировки на волнении должна быть меньше допустимой скорости буксировки на тихой воде, поскольку в буксирной линии возникают дополнительные динамические нагрузки за счет орбитального движения судов на волнении.

Рис. 1.2. Схема буксирной линии

При буксировке буксирная линия принимает форму цепной линии (рис. 1.2).

Цепная линия в системе координат XOY описывается следующими уравнениями:

а = Fг/АБС; l = ash(x/a);    y = a + f = ach(x/a)

где а - параметр цепной линии, зависящий от величины горизонтальной составляющей силы ее натяжения Fг и веса единицы длины цепной линии  р.

Из этих уравнений находим:

  x/a = arsh(1/a) =√ ln[l/a +   (l/a)2 + 1 ;

f/a = √ch(x/a) =  (l/a)2 + 1  - 1

Полученные выражения используются при расчетах буксирной линии. Для упрощения расчетов по ним составлены таблицы, входным параметром которых является величина l/а [5].

1.4. Расчет однородной буксирной линии

1.  Рассчитывается параметр буксирной линии а = FГ/PТ. Сила тяги на гаке FГ определяется по паспортной диаграмме буксировки, а вес одного метра троса в воде - по формуле РТ = 0,87р, где  р - вес одного метра троса в воздухе (выбирается из паспортных данных троса).

Fг  = 719,8  Рт = 0,87 * 6,2 = 5,4 

а = 719,8 / 5,4 = 133,3

2.Рассчитывается значение l/а и по таблицам цепной линии или согласно приведенным ранее формулам определяется расстояние между судами

АВ = 2* на стрелка провеса f.

AB = 2* f    АВ =

3. Сила тяги на гаке принимается равной половине разрывного усилия троса Fг = 1/2 Рраз  и вновь выполняются расчеты в соответствии с пп. 1 и 2. Определяется новое расстояние между судами А'В'.

Fг = ½ *719,8 = 359,9  ?????

4.  Вычисляется изменение расстояния между судами за счет изменения формы буксирной линии (весовая игра буксирной линии):

в = А'В' - АВ. ???

5. Рассчитывается упругое удлинение троса буксирной линии при изменении нагрузки от Fг до 1/2 Рраз  :

y = ((0,5Pраз – Fг)/d2)*lm

y = ((0,5*719,8 – ???)/462*37)*???

где d - диаметр троса,

lт — длина буксирной линии,

 - упругость троса (для стали  = 37 кН/мм2).

6. Определяется суммарное изменение расстояния  = в + у, которое сравнивается с высотой волны hв:

если  > hв, то буксировка возможна с заданной скоростью, в противном случае необходимо или уменьшать скорость буксировки, или увеличивать длину буксирной линии для увеличения величины .

1.5. Особенности расчета неоднородной буксирной линии

Если буксирная линия неоднородная, т.е. состоит из двух участков, один из которых трос или якорная цепь с большим погонным весом, а другой трос с меньшим погонным весом, то расчет выполняется следующим образом.

Условно делим буксирную линию (рис. 1.3) на четыре участка цепной линии: BE, DE, DM и AM. Участок DM - дополняющий фиктивный участок цепной линии AM. Точка М - вершина цепной линии AM, от которой отсчитывается величина х для данной цепной линии.

Две цепные линии ED и МА соединяются в точке D без какого-либо перегиба, т.е. одна цепная линия плавно переходит в другую.

Буксирная линия имеет вид, представленный на рис. 1.3 (с вершиной на участке легкого троса).

Рис. 1.3. Неоднородная буксирная линия с вершиной на тросовом участке

Длина участка DE определяется по формуле

DE = lx = [l2m – l2ц((рц/pm)(1 – ) + )]/2(lm + lц)

где  = еач/lч .

Длина фиктивного участка DM определяется из условия равенства веса участков DM и DE:

DМ = lф = lх (рm – рц)

Расчет по формулам цепной линии для четырех участков:

АМ = lц+lф; DМ = lф; DE = lX; BE = lm-lx,

Страницы: 1, 2, 3