«Буксировка судов морем»
Цель: Освоить методику расчета скорости буксировки и подбора длины буксирной линии при буксировке судна морем.
Задача: При выполнении данной лабораторной работы выполняются следующие расчеты:
1. Расчет тяги на гаке и скорости буксировки.
2. Определение элементов буксирной линии.
3.Проверка буксирной линии на допустимое удлинение.
4. Составление комбинированной буксирной линии.
Условия: Осуществляется буксировка однотипных судов.
1. Расчет тяги на гаке и скорости буксировки
Определяют упор винта буксирующего судна на швартовых по формуле, кН:
, | (12.1) |
где – мощность двигателей, кВт.
Рассчитывают полное сопротивление буксировщика и буксируемого судна для полного хода как сумму сопротивлений:
; | |
, |
где – сопротивление трения, кН;
– остаточное сопротивление, кН;
– сопротивление застопоренного винта, кН;
– воздушное сопротивление, кН;
– дополнительное сопротивление от волнения моря, кН.
|
|
; | (12.2) |
; | (12.3) |
; | (12.4) |
; | (12.5) |
. | (12.6) |
Здесь приняты следующие обозначения:
– скорость судна, м/с;
– скорость ветра, м/с;
– масса судна, т;
– коэффициент полноты водоизмещения, ед.;
– площадь смоченной поверхности судна, ;
– проекция надводной поверхности судна на плоскость мидель-шпангоута;
– длина судна, м;
– коэффициент трения (при =100-110 м, =0,00142;
при = 120-150 м, =0,00141)
– плотность воды, (для морской воды =1,024 );
– плотность воздуха, ( );
– дисковое отношение винта, ед.;
– диаметр винта, м;
– коэффициент обтекания, изменяющийся в пределах 0,8…1,0 при изменении курсового угла от до , ед.;
– коэффициент дополнительного сопротивления от волнения моря (, – балл состояния моря), ед.
Далее рассчитывают сопротивление буксирующего и буксируемого судна для трех режимов работы движителей при буксировке (полный, средний и малый ход), используя следующую зависимость:
, | (12.7) |
где – сопротивление при скорости ;
– сопротивление при скорости .
Результаты расчетов представляются в виде табл. 12.1.
Таблица 12.1
Сопротивление при различных режимах работы движителей
Скорость | Сопротивление , кН | ||
Буксирующего судна | Буксируемого судна | Суммарное | |
По данным таблицы строят графики сопротивлений в зависимости от скорости. Отдельно строят кривые буксирующего судна, буксируемого судна и суммарного сопротивления.
На графике соединяют точку на оси ординат, соответствующую упору на швартовых буксирующего судна с точкой, соответствующей сопротивлению судна при скорости полного хода на тихой воде, где . От точки пересечения полученной прямой с кривой суммарного сопротивления опускают перпендикуляр на ось абсцисс и снимают скорость буксировки . Ордината точки пересечения перпендикуляра с кривой сопротивления буксируемого судна дает тягу на гаке .
|
|
2. Определение элементов буксирной линии
Суда снабжены буксирным тросом согласно требованиям Регистра.
Буксирный трос выбирают по характеристике снабжения , которую определяют по формуле
, | (12.8) |
где – весовое водоизмещение судна по летнюю грузовую марку, т;
– ширина судна, м;
– высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки настила палубы рубки, м;
– площадь парусности судна, .
При определении учитывают только площадь корпуса от летней грузовой ватерлинии и площадь надстроек и рубок шириной более чем .
После определения характеристики снабжения входят в таблицу прил.5. и находят разрывное усилие и длину буксирного троса.
Поскольку длина имеющегося на судне буксирного троса не более 200 метров, для осуществления буксировки следует использовать буксирный трос как буксировщика, так и буксируемого судна.
Рис.12.1 График к определению скорости буксировки и тяги на гаке |
3. Проверка буксирной линии на допустимое удлинение
Рассчитанная буксирная линия должна допускать увеличение расстояния между судами на величину, превышающую высоту волны в районе буксировки:
. |
Указанное увеличение расстояния может быть получено за счет упругих деформаций буксирного троса и за счет распрямления буксирной линии (весовой игры)
. | (12.9) |
Удлинение буксирного троса за счет упругих деформаций определяется по формуле
, | (12.10) |
где – начальное упругое удлинение буксирного троса, соответствующее усилию, равному , м;
– конечное упругое удлинение буксирного троса, соответствующее усилию, равному 0,7 разрывного, м.
Упругое удлинение троса рассчитывается по следующему выражению
, | (12.11) |
где – усилие, приложенное к тросу, кН;
– длина троса (суммарная), м;
– модуль упругости, (для стального троса );
– площадь поперечного сечения троса, .
Увеличение расстояния между судами за счет распрямления буксирной линии определятся по выражению:
, | (12.12) |
где – разность расстояний между судами и длиной буксирной линии при начальном усилии , м;
– разность расстояний между судами и длиной буксирной линии при предельном усилии, м.
Разность расстояний между судами и длина буксирной линии рассчитывается по формуле:
, | (12.14) |
где – стрелка провиса буксирной линии при данном натяжении, м;
– масса погонного метра буксирного троса, кг/м;
– ускорение свободного падения, .
Масса одного погонного метра буксирного троса рассчитывается по выражению
. | (12.15) |
Здесь – длина окружности троса, см.
Величина рассчитывается по формуле
. | (12.16) |
4. Составление комбинированной буксирной линии
Если полученное удлинение буксирной линии меньше ожидаемой высоты волны в районе буксировки, необходимо добавить в буксирную линию якорную цепь буксируемого судна (длиной до 1/8 буксирной линии) и выполнить проверку на допустимое удлинение от весовой игры еще раз.
В формулах (12.14) и (12.16) массу погонного метра буксирной линии принимать из выражения
. | (12.17) |
В этом выражении индексами «ц» и «т» обозначены характеристики цепи и троса соответственно.
Вес погонного метра якорной цепи находится по выражению
, | (12.18) |
где – калибр якорной цепи, мм.
По результатам расчетов составляется схема буксировки и делаются выводы о скорости буксировки, длине буксирной линии.