Лабораторная работа №13

 

«Определение требуемых усилий для снятия судна с мели»

 

Для успешного снятия судна с мели должно быть выполнено условие

,

(13.1)

где  –тяговое усилие, кН;

 – сила трения судна о грунт, кН.

.

(13.2)

Здесь  – коэффициент трения корпуса о грунт.

 – сила давления судна на грунт, кН.

Значения коэффициента трения корпуса о грунт представлены в табл.13.1.

Таблица 13.1

Коэффициент трения корпуса о грунт

Вид грунта	Значение коэффициента
Глина жидкая, ил	0,18-0,22
Глина мягкая	0,23-0,30
Глина с песком	0,30-0,32
Песок	0,35-0,38
Галька	0,32-0,42
Каменистый грунт	0,30-0,42
Булыжник	0,42-0,50

 

Сила давления на грунт ,кН определяется по выражению

,

(13.3)

где  – сила воздействия судна на грунт за счет потери осадки, кН.

;

(13.4)

 – масса судна, приходящаяся на 1 см осадки, определяется по грузовой шкале, т/м;

 – потеря осадки, м

;

(13.5)

 и – соответственно средняя осадка судна до и после посадки на мель, которые определяются по выражениям:

;	(13.6)
.	(13.7)

– дополнительное усилие, возникающее при повреждении обшивки и заполнении водой какого-либо отсека, кН;

, – соответственно длина и ширина отсека, м;

 – высота уровня воды в отсеке, м;

 – коэффициент полноты отсека, заполненного водой, ед. (см. табл.13.2)

 – коэффициент проницаемости отсека, зависящий от наличия в отсеке груза (см. табл.13.3).

Таблица 13.2

 

Значения коэффициента  полноты отсека, заполненного водой

Расположение отсека	Без второго дна	Под вторым дном
В оконечности судна	0,5-0,6	0,7-0,8
В средней части судна	0,8-0,9	1,0

 

Таблица 13.3

Значения коэффициента  проницаемости отсека

Затопленный отсек	Коэффициент
Трюмы с грузом и отсеки в оконечностях судна	0,60
Кладовые снабжения	0,70
Машинное отделение	0,85
Жилые помещения	0,85
Пустые трюмы и цистерны в междудонном пространстве	0,97

 

Очевидно, что судно самостоятельно сойдет с мели если выполняется следующее условие

,

(13.10)

где  – упор движителей на швартовых на заднем ходу, кН.

Величина  может быть определена по следующему выражению: .

Если условие (13.10) не выполняется, то можно попытаться уменьшить силу давления на грунт за счет принятия балласта или перемещения груза (то есть дифферентованием или кренованием). При этом следует учитывать, что при наличии образовавшегося крена и дифферента судна на мели рассматривается не сила трения, а ее проекция на направление действия стягивающих или разворачивающих сил.

Количество груза (балласта), которое необходимо переместить по судну, чтобы оно оказалось на плаву можно рассчитать по выражению, кН

,

(13.11)

где , м;

, м;

,  – осадка носом и кормой после посадки на мель, м;

 – плотность воды, т/м³;

 – продольная метацентрическая высота, м;

 – абсцисса результирующей силы реакции грунта, м;

, – абсциссы перемещаемого груза (балласта) соответственно до и после перемещения, м;

– объемное водоизмещение судна, .

При этом осадка в носовой части судна после перемещения груза будет:

,

(13.12)

а в кормовой части

.

(13.13)

При определении балластных цистерн, в которые может быть принят балласт, необходимо учитывать, чтобы абсцисса центра тяжести принятого балласта была не менее:

.

(13.14)

Здесь ,  – соответственно коэффициенты полноты водоизмещения и ватерлинии, ед.;

 – абсцисса ЦМ судна, м.

Если проведенные расчеты показывают, что судно самостоятельно сойти с мели не может, то требуется дополнительная тяга, которая определяется из выражения:

.

(13.15)

В том случае, когда в стягивании с мели задействовано несколько судов, то величина их совместного усилия рассчитывается следующим образом:

,

(13.16)

где  – количество судов, ед.;

 – упор стягивающих судов, кН;

 – угол между буксирными тросами, град.

Если снятие с мели производится рывком, то заданное усилие рывка принимается в зависимости от разрывного усилия буксирного троса:

,

(13.17)

где  – коэффициент запаса прочности буксирного троса при рывке (принимается 1,1-1,3);

;

(13.18)

 – диаметр троса, мм;

 – коэффициент прочности, .

 

Значения коэффициента прочности  представлены в табл.13.4.

 

Таблица 13.4

Значения коэффициента прочности

Вид троса	Коэффициент
Гибкий, кроме тросов окружностью 150, 180, 205 мм	0,40
Гибкий окружностью 150, 180, 205 мм	0,33
Полужесткий окружностью 175, 205 мм	0,55
Жесткий	0,48
Капроновый	0,052
Лавсановый	0,065
Полипропиленовый	0,077

 

Начальная скорость буксировщика может быть определена по формуле, м/с

,

(13.19)

где  – длина буксирного троса, м;

 – модуль упругости троса: для стального троса , для капронового троса , ;

 – площадь сечения троса, .

При посадке судна на мель на мягких грунтах может быть эффективно использован способ снятия с мели при помощи размыва грунта потоками воды, отбрасываемыми гребными винтами судна-спасателя.

При размыве грунта гребными винтами скорость, необходимая для перемещения частиц грунта, определяется по выражению

,

(13.20)

где – размер частиц грунта, мм.

Результаты расчета по выражению (13.20) для различного рода грунтов приведен в табл.13.5.

 

Таблица 13.5

Значения скоростей размыва для различных типов грунта

Грунт		Размер частиц , мм	Необходимая скорость размыва , м/с
Ил		0,05	0,17-0,24
Песок	мелкий	0,05-0,25	0,24-0,37
	средний	0,25-1,00	0,37-0,65
	крупный	1,00-2,50	0,65-0,70
Гравий	мелкий	2,5-5,0	0,72-0,90
	средний	5-10	0,90-1,00
	крупный	10-15	1,10-1,30
Галька	мелкая	15-25	1,30-1,60
	средняя	25-40	1,60-2,10
	крупная	40-75	2,10-2,80

 

Скорость потока в диске винта может быть определена по формуле, м/с

,

(13.21)

где  – диаметр винта, м.

Скорость потока в заданной точке (под днищем сидящего на мели судна) зависит не только от величины, но и расстояния от оси винта до грунта.

Для многовинтовых судов скорость потока определяется из очевидного выражения

.

(13.22)

Глубина размываемого канала обычно достигает величины

.

(13.23)