Теория и практика управление судном (стр. 1 из 4)

1. БУКСИРОВКА СУДОВ МОРЕМ.

Исходные данные	Судно № 1	Судно № 2	Судно № 3
Характеристика снабжения Nc	1220	1080	800
Водоизмещение, т	12700	9800	5600
Мощность силовой установки, кВт	4600	3300	2100
Скорость полного хода, м/с	7,4,	7,5	7,0
Диаметр винта, м	4,9	4,2	3,6
Частота оборотов двигателя, 1/с	12	18	18
Длина судна между перпендикуля-рами, м	130	110	90
Характеристики		буксировочного троса
Длина, м	200	200	180
Вес одного погонного метра, кг	6,2	5,3	4,3
Разрывная нагрузка, кН	740	650	440
Диаметр, мм	46	42	38
Модуль упругости, кН/мм2	37

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 + 2Bh_p+ 0,1Aw,

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

B - ширина судна, м;

h_p - 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 h_p седловатость и дифферент не учитываются т.е. h_p 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 h_p 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 Р_раз, кН, из условия

P_paз = 0,59N_c .

P_paз = 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 V_max 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:

R_o = N_e**_в*_p/V_o,

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

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

где N_e - 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 = R_o/V_o²

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 R_o добавляется сопротивление винтов буксируемого судна:

для застопоренного винта

R_зв = 0,25D² _вV_о²,

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

где D_в - диаметр винта;

2. Составляем таблицу сопротивлений согласно приведенному образцу:

V, м/с	1	2	3	4	5	6	Vo
Rбукс,кН	7,3	29,2	65,7	116,8	182,5	262,8	358
RвскН	7,97	31,6	71,7	127,5	199,3	286,9	437
R. кН	15,3	60,8	137,4	244,3	371,8	549,7	795

R_букс - сопротивление буксировщика;

R_вс - сопротивление буксируемого судна;

R - суммарное сопротивление буксировщика и буксируемого судна.

3. Определяем силу тяги винта Р_е:

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

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

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

P_e = 0,1N_e

P_e = 0,1*4600 = 460 кН

где^; P_e - сила тяги винта буксировщика, кН;

N_e - мощность силовой устанозки буксировщика, кВт.

- в швартовном режиме (при V=0) сила тяги Р_e0 , кН, вычисляется

по формуле:

Р_e0 = 0,136N_e.

Р_e0 = 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 V_доп 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 F_г при максимальной скорости буксировки.

Контрольная формула:

V _доп = √P_e / A_Б + А_БС

V _доп = √460 / 7,97 + 10,5 = 8,06

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

А_Б - 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

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

- для получения допустимой тяги на гаке F_rдоп известное значение разрывной нагрузки троса Р_раз, 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 F_r:

-пpи F_r < 100кH - k =5;

-при F_r > 300кH - k = 3;

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

Контрольная формула:

k = √3 + 9 – 0,01Р_раз

k = √3 + 9 – 0,01*719,8 = 4,34

где Р_раз - разрывная нагрузка троса, кН.

- полученное значение F_{г доп} сравнивается с F_г:

- при F_гдоп > F_г - V_доп = V _max

- при F_rдоп < F_r значение F_rдоп 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.