Лабораторная работа №12

 

«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.