1. БУКСИРОВКАСУДОВ 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. Буксирнаялиния состоит из скрепленных между собой буксировочных тросов буксирующего ибуксируемого судов.
2. Для крепления буксира используются браги, поэтому длинубуксирной линии необходимо принимать равной сумме длин тросов обоих судов.
3. Буксировка производится с застопоренным винтомбуксируемого судна.
4. Водоизмещение буксирующего судна принимать равнымводоизмещению по исходным данным таблицы минус (№ -1) * 20 т, где № — номер пожурналу или последняя цифра шифра зачетной книжки.
Номер буксирующего судна, согласно варианта (0) – 1;
Номер буксируемого судна – 3.
1.1. Определение буксирного снабженияпо правилам Морского Регистра Судоходства
Выбор размеров буксирных канатов морских транспортных(сухогрузных, наливных, пассажирских) и рыболовных судов производится в зависимости от характеристикиснабжения
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 верхнейкромки палубы у борта самой высокой рубки, имеющей ширину более чем 0,25 B, м. При определении величины hp седловатость и дифферент неучитываются т.е. hpследует вычислять как сумму надводного борта и высоту бортов всех ярусовнадстроек, а также рубок, имеющих ширину свыше 0,25 В. Если рубка шириной более0,25В располагается над рубкой шириной 0,25 В или менее, то высота последней ввеличину 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 ииспользуется соответственно только в аварийной ситуации. Суда длиной более 180ммогут не иметь буксирного каната.
Длина буксирного каната l, м, вычисляется по формуле:
L = 160+ 0,035Nc .
Результат вычисления округляется в обе стороны до ближайших20м. Минимальная длина каната должна быть равна 180м, однако нет необходимостипринимать её более 300м, даже если по, расчету она получается большей.
Поперечное сечение (диаметр) каната выбирают согласно егоразрывному 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 1470кН.
Ограничение разрывного усилия каната вызвано стремлениемоблегчить операции по передаче каната на буксирующее судно. Ограничение длиныканата обусловлено тем, что в морской практике при буксировках на волнении вдополнение к буксирному канату используются якорные цепи.
ОСТ 5.2333-80 рекомендует в качестве буксирных тросов, прииспользовании их без автоматических буксирных лебедок, стальные оцинкованныеканаты двойной свивки типа ЛК (линейное касание), имеющие 6 х 30 = 180проволочек и 7 органических сердечников (канат двойной свивки типа ЛК-0конструкции 6 х 30(0+15+15) + 7 о.с. (ГОСТ 3083-80)).
Для обеспечения гибкости каната предел прочности проволокипринимают не более 1175 — 1370 Н/мм2.
1.2. Расчет максимальной и допустимойскорости буксировки на тихой воде
Максимальная скорость буксировки Vmax определяется силой тяги винтабуксировщика, которая должна быть равна суммарной силе сопротивлениябуксируемого и буксирующего судов. Эта скорость определяется из паспортнойдиаграммы буксировки — графика зависимостей тяги винта буксировщика,сопротивления буксировщика и суммарного сопротивления буксировщика ибуксируемого судна от скорости буксировки. Данные для построения диаграммымогут быть взяты из паспортной диаграммы буксирующего и буксируемого судов илиполучены расчетным способом в следующем порядке:
1. Определить сопротивление буксировщика на различныхскоростях 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;
- пропульсивныйкоэффициент, 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 жескоростей хода, что и буксировщика. Расчет производится аналогично предыдущемурасчету для буксирующего судна, только к сопротивлению на полном ходу Ro добавляется сопротивление винтовбуксируемого 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 приведенномуобразцу: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
Rбукс — сопротивление буксировщика;
Rвс - сопротивление буксируемого судна;
R — суммарное сопротивление буксировщика и буксируемогосудна.
3. Определяем силу тяги винта Ре:
— при скорости полного хода V0онапринимается 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 — мощностьсиловой устанозки буксировщика, кВт.
— в швартовном режиме (при V=0) силатяги Рe0, кН, вычисляется
по формуле:
Рe0= 0,136Ne.
Рe0=0,136*4600 = 625,6 кН
4. По данным таблиц сопротивлений и определенным двумзначениям 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 исуммарного сопротивления буксировщика и буксируемого судна, поэтому ее абсцисса- это максимальная скорость буксировки на тихой воде.
Допустимая скорость буксировки Vдоп рассчитываетсяиз диаграммы, исходя из прочности (разрывной нагрузки) буксирной линии:
— отрезок аb соответствуетсопротивлению букскируемого судна и равен в масштабе диаграммы натяжениюбуксирной 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 какотношение силы сопротивления буксировщика на полном ходу, кН, к квадратускорости полного хода, м/с. = 437/7,42 = 7,97
АБС — коэффициентсопротивления буксируемого судна, определяемый аналогично АБ, но сучетом сопротивления винта. = 358/72 = 7,3
— для получения допустимой тяги на гаке Frдоп известное значение разрывнойнагрузки троса Рраз, из которого состоит однородная буксирная линия,или наименее прочного ее участка (при неоднородной буксирной линии) необходиморазделить на коэффициент запаса прочности k. Значениеk определяется исходя из величины Fr:
-пpи Fr
-при Fr > 300кH — k = 3;
— при 100
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 сравниваетсяс Fг:
- при Fгдоп > Fг -Vдоп = V max
- при Frдоп
Контрольная формула:
V доп =√ Fг / АБС
/>/>/>V доп =√ (719,8/4,37)/ 7,97 = 20,7
где АБС — размерный коэффициент сопротивлениябуксируемого судна, определяемый как отношение величины сопротивлениябуксируемого судна с учетом сопротивления винта, кН, при скорости буксировки КБк квадрату этой скорости:
АБС = RБС / Vб2
АБС = 437/7,42 = 7,97
1.3. Расчет буксирной линий
Расчет выполняется для определения возможности буксировки наволнении при заданной высоте волны, скорости буксировки и длине буксирнойлинии. Необходимо отметить, что; скорость буксировки на волнении должна бытьменьше допустимой скорости буксировки на тихой воде, поскольку в буксирной линиивозникают дополнительные динамические нагрузки за счет орбитального движениясудов 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 буксирнойлинии. Для упрощения расчетов по ним составлены таблицы, входным параметромкоторых является величина l/а[5].
1.4. Расчет однородной буксирнойлинии
1. Рассчитывается параметр буксирной линии а = FГ/PТ. Сила тяги на гаке FГ определяется по паспортной диаграммебуксировки, а вес одного метра троса в воде — по формуле РТ = 0,87р,где р — вес одного метра троса в воздухе (выбирается из паспортных данныхтроса).
Fг = 719,8 Рт = 0,87 * 6,2 = 5,4
а = 719,8 / 5,4 = 133,3
2.Рассчитывается значение l/а ипо таблицам цепной линии или согласно приведенным ранее формулам определяетсярасстояние между судами
АВ = 2* на стрелка провеса f.
AB = 2* f АВ =
3. Сила тяги на гаке принимается равной половине разрывногоусилия троса Fг = 1/2 Рраз и вновь выполняются расчеты в соответствии с пп. 1 и2. Определяется новое расстояние между судами А'В'.
Fг = ½*719,8 = 359,9 ?????
4. Вычисляется изменение расстояния между судами за счетизменения формы буксирной линии (весовая игра буксирной линии):
в =А'В' — АВ. ???
5. Рассчитывается упругое удлинение троса буксирной линии приизменении 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 высотойволны hв:
если > hв, то буксировка возможна с заданной скоростью, впротивном случае необходимо или уменьшать скорость буксировки, или увеличиватьдлину буксирной линии для увеличения величины .
1.5. Особенности расчета неоднороднойбуксирной линии
Если буксирная линия неоднородная, т.е. состоит из двухучастков, один из которых трос или якорная цепь с большим погонным весом, адругой трос с меньшим погонным весом, то расчет выполняется следующим образом.
Условно делим буксирную линию (рис. 1.3) на четыре участкацепной линии: BE, DE, DM и AM. Участок DM — дополняющий фиктивный участок цепной линии AM. Точка М — вершина цепной линии AM, от которой отсчитывается величина хдля данной цепной линии.
Две цепные линии ED и МА соединяются в точке D без какого-либо перегиба, т.е. однацепная линия плавно переходит в другую.
Буксирная линия имеет вид, представленный на рис. 1.3 (свершиной на участке легкого троса).
/>
Рис. 1.3. Неоднородная буксирная линия с вершиной на тросовомучастке
Длина участка DEопределяется 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,
выполняется по формуле:
AB = XAM – XDM + XDE + XBE
Расчет каждого участка выполняется дважды: для Тo = Fг и Тo = Рраз
Если при расчетах получилась величина DE меньше нуля, то это
означает, что вершина цепной линии лежит на участке болеетяжелого троса
(рис. 1.4).
Расчеты такие же, как и в предыдущем случае, но с учетомтого, что
DE — фиктивный участок цепной линии BE.
/>
Рис. 1.4. Неоднородная буксирная линия с вершиной на цепномучастке
2. СНЯТИЕ СУДНА С МЕЛИИсходные данные к расчетам по снятию судна с мели Исходные данные Судно № 1
Судно
№2
Судно
№3 1 2 3 4 Осадка носом до посадки на мель, м 7,75 7,05 6,00 Осадка кормой до посадки на мель, м 7,85 — 7,25 6,00 Осадка носом после, посадки на мель, м 7,10 6,50 5,25
Осадка кормой после посадки на мель, м 8,20 7,30 6,40
Число тонн на 1 сантиметр осадки 20 16 11
Судно село на мель носовой оконечно- 44 40 36
стью. Координата X равнодействующей
силы реакции грунт, м
Продольная метацентрическая высота 136 120 100
Имеется возможность перекачать балласт
из форпика в ахтергшк, если:
вес балласта, ф 40 35 30
координата X форпика, м 60 50 40
координата X ахтерпиха, м -60 -50 -40
Имеется возможность перекачать топли-
во из носовой цистерны в кормовую,
если:
вес топлива, ф 30 25 20
координата X носовой цистерны, м 30 30 25
координата X кормовой цистерны, м -30 -30 -25
Имеется возможность перенести груз из
носового трюма в корму, если:
вес груза, ф 40 35 30
координата X носового трюма, м 50 45 3-5
координата X кормового трюма, м -40 -35 -25
Примечания: 1. Судно, аналогичное буксируемому судну из разд. 1 «Буксировка судовморем». 2. Пробоин и крена нет.
Задание к разд. 2 курсовой работы:
Оценить возможности снятия судна с мели.
2.1. Силы,действующие на судно, сидящее на мели
Реакция грунта (силадавления судна на грунт). При посадке на мель уменьшается осадка судна, т.е.происходит как бы потеря его водоизмещения, которая приводит к нарушениюравновесия между весом судна и силами поддержания воды.
Величина потерянного водоизмещения D определяется по формуле :
D = q(Tcp – Tcp)= 200(-0,05-(-0,55) = 200*0,6 = 120
где q — число тонн на 1 м осадки (определяется по грузовой шкале с учетом плотности воды), по условию задания = 20т на 1см= 200т на 1метр осадки.
q = 200т ???
Средняя осадка до посадки на мель рассчитывается по формуле
Тср = (Тн + Тк)/2 = (7,75 –7,85)/2 = -0,05
где Тн, Тк — соответственно осадкиносом и кормой до посадки на мель.
Средняя осадка после посадки на мель рассчитывается поформуле.
Т'ср = (Т'н + Т'к)/2 = (7,10– 8,20)/2 = -0,55
где Т'н, Т'к — осадки носом и кормой,снятые после посадки на мель.
Реакция грунта R, кН, рассчитывается по формуле
R=g*D R = ???*120 =
где g — ускорениесвободного падения.
При повреждении корпуса и поступлении воды внутрь судна силареакции грунта увеличивается на величину веса влившейся воды.
Сила присасывания грунта — прилипание к корпусу частиц грунта, создающих тем большийэффект присасывания, чем большей вязкостью обладает грунт. Наибольшееприсасывание наблюдается у вязкой глины.
Сила ударов волн при длительном воздействии приводит к разрушению корпуса. Приснятии с мели, как правило, оказывает положительное влияние, раскачивая корпуси тем самым уменьшая силу присасывания и силу трения корпуса о грунт.
Сила давления ветра в зависимости от направления ветра увеличивает или уменьшаеттяговое усилие, необходимое для снятия судна с мели.
2.2. Снятие с мели работой машины назадний ход
Прежде всего необходимо определить:
• стягивающее усилие F, необходимоедля снятия с мели,
F = fR, F = 0.5*???
где f — коэффициенттрения корпуса о грунт (зависит от характера грунта и выбирается из специальнойлитературы). Если характер грунта неизвестен, то f принимается равным 0,5;
• силу тяги винта на задний ход Рзх (из паспортной диаграммы тяги или расчетными методами).
Если стягивающее усилие соизмеримо с силой тяги винта, тоснятие с мели возможно при работе машины на задний ход. В противном случаенеобходимо использовать один из методов уменьшения силы реакции грунта:дифферентование, кренование, частичную разгрузку.
2.3. Снятие с мели дифферентованием
Дифферентование используется при посадке судна на отдельную банку небольшихразмеров, когда место касания грунта расположено в оконечностях судна, а подостальной частью киля имеется достаточный запас глубин. Наиболее простымспособом изменения дифферента является перекачка балласта или топлива израйона посадки в противоположную оконечность.
Первоначально определяется величина потери осадки АБ в местесоприкосновения с грунтом (рис. 2.1):
/>
Рис. 2.1. Схема посадкисудна на мель
АБ = Тк+(Тн — Тк)(1/2 +xa/L)
где Тн = Тн -Тн1; Тк = ТК -Tк1;
ха — абсцисса внешней кромки банки; = ???
L —длина судна между перпендикулярами;
Тн, Тн1 — осадка носом до и после посадки на мель;
Тк, Тк1 — осадка кормойдо и после посадки на мель.
У судна, находящегося на плаву с осадкой Тн и Ткв результате продольного перемещения груза массой Р, центр тяжести которого расположенв точке с абсциссой x1, в точку с абсциссой x2 изменения осадок носом Т'н икормой Т'к составят:
Т'н = P(x2 – x1)L/2DH; Т'к = P(x2 – x1)L/2DH
где D — водоизмещение при средней осадке,которую судно имело до посадки на мель;
Н — продольная метацентрическая высота;
L — длина судна между перпендикулярами.
Далее с учетом полученных значений Т'н и Т'к определяется величина уменьшения осадки в месте касаниягрунта аб (рис. 2.2),
аб = Т'к + (Т'н — Т'к)(1/2 + xa/L)
/>
Рис. 2.2, Схема измененияпосадки судна при дифферентовке
Если аб > АБ, то судно после дифферентовки оказывается наплаву. В противном случае уменьшается значение силы реакции грунта. Новоезначение силы реакции грунта после дифферентовки Rt можно примерно оценить по следующей формуле:
Rд — R (АБ — аб)/АБ
При приемке или снятии груза на судне, находящемся на плаву,для расчета изменения осадок носом и кормой используются следующие формулы:
Тн =+P(xL/DH+1/q); Тк =-P(xL/DH-1/q),
где х — абсцисса центра тяжести груза.
При снятии груза его масса Р вводится со знаком (+), а водоизмещение судна уменьшается на величинуснятого груза и, наоборот, при приеме груза его масса вводится со знаком (-), аводоизмещение судна увеличивается на величину принятого груза.
2.4. Снятие с мели кренованнем
Кренование применяется, когда судно село на мель одним бортом, а со стороны другогоборта имеются достаточные глубины. Креновать судно можно перекачкой топлива,балласта или перемещением груза с борта, находящегося, на мели, на другой бортдо тех пор, пока главная палуба не войдет в воду.
В результате поперечногоперемещения груза массой Р, центр тяжести которого располагается в точке сординатой Y1, в точку с ординатой Y2 изменения осадок бортов при креновании Т'кp составят:
Т'кp = +/- (P(y2 – y1)B)/2Dh
где D — водоюмещениапри средней осадке, которую судно имело до посадки на мель;
h — поперечная метацентрическая высота;
В — ширина судна.
ВеличинаТ'кp будетотрицательной для борта, находящегося на мели, и положительной — для борта,находящегося на плаву.
Дальнейшие действия аналогичны дифферентовке судна.
2.5. Снятие с мели с использованиемчастичной разгрузки
Частичная разгрузка судна применяется при посадке на мель всем корпусом, а также вслучае, когда дифферентовка и кренование судна не дают положительныхрезультатов. Разгрузка является наиболее эффективной, а иногда и единственноймерой самостоятельного снятия судна с мели и чаще всего связана с потерей частигруза. Поэтому, принимая решение о частичной разгрузке, необходимо учитывать,насколько велика опасность гибели судна, если на получение помощи в ближайшеевремя нельзя рассчитывать.
При частичной разгрузке определяется масса груза Р, подлежащеговыгрузке, с тем чтобы судно могло самостоятельно сняться с мели работой машинына задний ход:
P = (F – Pзх)/fg; Рзх= 0,5Рпх
Порядок расчета Рпх = Рео дан в разд.1 «Буксировка судов морем».
/>
Рис. 2.3. Каргоплан судна
Абсцисса и ордината центра тяжести снимаемого груза должнысовпадать или находиться близко к абсциссе ХR и ординате YR равнодействующейсилы реакции грунта:
XR= DH/DL(Tн – Tk); yR = Dh/D * sinкр.
При снятии грузов, расположенных в различных местах (рис.2.3), координаты их общего центра тяжести определяются из выражений:
X = (p1x1+ p2х2+… + pпхп)/(р1+ p2+… + рп);
Y = (p1y1+ p2y2+… + pпyп)/(р1+ p2+… + рп)
где р1, р2,…рn —массы отдельных грузов;
xn,yn —их координаты.
Примечание. При проведении перечисленных операций необходимо осуществлять контроль заизменением метацентрической высоты.
При снятии с судна водоизмещением D и осадкой Тср груза массой Рсн с точки(Хсн, Zсн) величина поперечной метацентрическойвысоты h1 определится следующим образом:
h1 = h – Рсн/(D – Рсн)(Тср– Tср/2 – h – Zсн)
где h — начальная метацентрическая высота, м.
Изменение средней осадки вычисляется по формуле
Тср = Рсн/q
2.6. Использование якорного устройствапри снятии с мели
Для создания дополнительного стягивающего усилия и уменьшениядавления корпуса на грунт при посадке на мель носовой оконечностью судна можноиспользовать якорное устройство. Становые якоря при помощи грузовых стрел иликранов заводятся как можно дальше в корму. Во время снятия с мели сила тягибрашпиля дополняет силу тяги винта на задний ход. Завозка на шлюпкахстоп-анкеров и верпов, особенно на современных крупнотоннажных судах, обычно недает положительных результатов.
2.7. Снятие с мели с помощью другихсудов
Буксировка наиболее часто используется для снятия судна с мели с постороннейпомощью. Рассчитывается необходимое стягивающее усилие и если оно соизмеримо ссуммарной силой тяги винтов судов-спасателей, то снятие с мели возможнобуксировкой. По возможности машина аварийного судна должна работать на заднийход: при этом кроме создания дополнительного стягивающего усилия, из-завибрации уменьшается присасывание корпуса к грунту и уменьшается коэффициенттрения корпуса о грунт.
Типичная схема буксировки при стягивании судна с мелиприведена на рис. 2.4.
/>
Рис. 2.4. Схемарасположения спасателей при снятии судна с мели
При такой расстановке (см. рис. 2.4) стягивающее усилие F определяется по формуле:
F = (P1 + Pя1) + (Р2 + Ря2)cos2 + (Р3 + Ря3)cos3 + Рзх
где Р1, Р2, Р3, Рзх — силы тяги винтов судов;
Ря1, Ря2, Ря3 — силы тяги, создаваемые якорными устройствамисудов-спасателей.
2.8. Якорное снабжение морских судов
Масса каждого станового якоря Q, кг, должна быть не менее
Q = kNc,
где к — коэффициент, равный 3,0; 2,75; 2,50 и2,00, соответственно для судов неограниченного района плавания и ограниченныхрайонов плавания I, II и ІІІ.
Суммарная длина обеих цепей l2, м, для становых якорей определяется
в виде
/>l2 =√ 87r 4 Nc
где r — коэффициент, равный 1,00; 0,88; 0,76 и 0,64, соответственно для судовнеограниченного района плавания и ограниченных районов плавания I, II и III.
Полученное по формуле значение длины цепи должно бытьокруглено до ближайшего целого числа смычек и равно не менее 200 м для судов неограниченного района плавания.
Калибр цепей, мм,
/>d =√ st Nc
где s — коэффициент, равный 1,00; 0,94; 0,88и 0,82, соответственно для судов неограниченного района плавания и ограниченныхрайонов плавания I, II и III;
t — коэффициент, равный 1,75; 1,55; 1,35, соответственно для цепейобыкновенной, повышенной и особой прочности.
2.9. Снятие с мели буксировкойрывками
Буксировка рывками используется в случае, когда стягивающее усилие недостаточнодля снятия аварийного судна с мели. При рывке возникают силы инерции, которыемогут многократно превысить разрывную прочность буксирного троса. Чтобы этогоне произошло, необходимо рассчитать допустимую скорость буксировщика к моментуначала рывка.
Во время разгона до скорости V буксировщик водоизмещением D накапливает кинетическую энергию:
Ek = DV2/2
которая переходит в потенциальную энергию упругой деформациибуксирного троса Еп:
Еп = lтР2раз/8d2
где lт — длина буксирного троса,
Рpаз — разрывное усилие троса;
d- диаметртроса;
— упругость троса ( — 37 кН/мм2 ).
Приравнивая Ек и Еп находим допустимуюскорость буксировщика, при которой усилия в буксирном тросе не превышаютполовины его разрывного усилия:
V = √Рраз/2 lт/Dd2
2.10. Снятие с мели устройствомканалов и размывом грунта
Устройство каналов с размывом грунта используется на мягкихгрунтах, когда другие способы снятия судна с мели не дали положительных результатов.
Обычно для размыва грунта используются специалюированные/суда-спасатели, буксиры, ледоколы. Поскольку эффективность размыва находится впрямой зависимости от уклона гребного вала, на судне-спасателе создаетсямаксимально возможный дифферент на корму. Далее спасатель становится на якоряна безопасной глубине и заводит на аварийное судно стальные; швартовы. Послеобтягивания якорных цепей и швартовых он/дает ход, постепенно увеличивая обороты.Направление размыва грунта и ширина канала определяются перекладками руля иразворотами судна-спасателя с помощью якорей и швартовых. Во время работы промерамипериодически контролируются глубины и ведется наблюдение за струей от винтов.Отсутствие в струе частиц грунта свидетельствует о том, что размыв на данномучастке закончен.
Примечание. Необходимо отметить, что все перечисленные способы снятия судна с мели всложных случаях посадки используются комплексно. Например, производятдифферентовку и частичную разгрузку судна, затем для увеличения стягивающегоусилия заводят якоря. Буксировке судна для снятия с мели другими судами илиспасателями обычно предшествуют все перечисленные ранее способы уменьшения силыреакции грунта, и в самых неблагоприятных случаях производится образованиеканала размывом грунта, если в направлении стягивания имеются недостаточныеглубины. При наличии водотечности корпуса до начала работ по снятию с мелипроизводится заделка пробоин и откачка воды из затопленных отсеков.
3. РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ПАЛУБНЫХ ГРУЗОВ
Таблица 3.1Исходные данные для расчетов крепления палубных грузов Исходные данные Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Перевозится тяжеловес (ящик прямоугольной формы) весом 30 тонн, размером 5 * 2 * 3 м (длина, высота, ширина), установленный на палубе вдоль судна между комингсом люка и фальшбортом Максимальный угол крена, ° 30 35 35 Максимальный угол дифферента, ° 8 9 10 Период бортовой качки, с 20 18 . 15 Период килевой качки, с 25 30 20 Высота волны, м 5 6 4
Координаты центра тяжести груза, м:
X
Y
Z
15
7
12
25
7
10
30
8
11
Допустимая нагруз-ка на палубу, кН/м2 45 45 45
Примечание. Номер варианта аналогичен номеру буксирующего судна.
Задания к разд. 3 курсовой работы:
1. Подобратьнайтовы для крепления груза.
2. Проверить, является ли достаточной прочность палубы приперевозке груза во время качки.
Расчет крепления палубного груза выполняется в соответствии срекомен-дациями ИМО
В приложении ИМО Кодекса безопасной практики размещения икрепления груза — «Методы оценки эффективности устройств креплениянестандартных грузов» — определен следующий порядок расчета сил, действующих нагруз.
1. Расчет внешних сил, действующих на груз в продольном,поперечном и вертикальном направлениях, выполняется по формуле
F(x,y,z) = ma(x,y,z) + Fw(x,y) + Fs(x,y),
где F(x,y,z) — продольные, поперечные и вертикальныесилы;
m — масса груза;
a(x,y,z) — продольное,поперечное и вертикальное ускорение (табл. 3.2);
Fw(x,y) — продольная и поперечная сила ветрового давления Рвет,кН,
Рвет = 1,5Sп
где Sn — площадьпарусности груза (соответственно поперечная и продольная).
Fs(x,y) — продольная и поперечная сила удара волн.
2. Расчет силы ударов волн при заливании грузов,
F(x,y) = pS(x,y)
где S(x, у) — площадь заливания поверхности, перпендикулярнаясоответственно осям X, Y;
p = 7,4кН — при высоте заливания 0,6м;
p =19,6 кН — при высоте заливания 1,2м.
Если высота заливания находится в пределах от 0,6 до 1,2м, товеличина p определяется методом линейнойинтерполяции.
Таблица3.2
/>
Приведенные величины поперечных ускорений включают составляющиесил тяжести, килевой качки и подъёма судна на волне параллельно палубе.Приведенные величины вертикальных ускорений не включают составляющуюстатического веса.
Основные данные ускорений рассматриваются применительно кследующим условиям эксплуатации:
— неограниченный район плавания;
— любое время года;
— длина судна L = 100м;
— эксплуатационная скорость 15 уз;
— отношение B/GM > 13 (В — ширина судна, GM- метацентричес-кая высота).
Для судов, длина которых отличается от 100 м, а скорость — от 15 уз, величины ускорений корректируются коэффициентом, приведенным в табл.3.3
Таблица 3.3 Коэффициент корректуры ускорений в зависимости отдлины и скорости суднаСкорость, УЗ Длина, м 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 9 1,20 1,09 1,00 0,92 0,85 0,79 0,70 0,63 0,57 0,53 0,49 15 1,49 1,36 1,24 1,15 1,07 1,00 0,89 0,80 0,73 0,68 0,63 18 1,64 1,49 1,37 1,27 1,18 1,10 0,98 0,89 0,82 0,76 0,71 21 1,78 1,62 1,49 1,38 1,29 1,21 1,08 0,98 0,90 0,83 0,78 24 1,93 1,76 1,62 1,50 1,40 1,31 1,17 1,07 0,98 0,91 0,85 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Дополнительно для судов, у которых соотношение B/GM
Таблица 3.4 Коэффиииент короеютюы при B/GMB/GM 7 8 9 10 11 12 13 и более Верх палубы 1,56 1,40 1,27 1,19 1,11 1,05 1,00 Низ палубы 1,42 1,30 1,21 1,14 1,09 1,04 1,00 Твиндек 1,26 1,19 .1,14 1,09 1,06 1,03 1,00 Трюм 1,15 1,12 1,09 1,06 1,04 1,02 1,00
3.1. Усилия, возникающие в найтовы прибортовой качке(Fн)
Под действием опрокидывающих моментов, приведенных на рис.3.1, составим уравнение моментов относительно точки N
Fн cos*hк + Fн sin * b + Pzb/ 2 = Pyhg +P'yha + P"y hз,
откуда находим
Fн = (Pyhg+ P'yhn + P"y hз – 0,5 Pzb)/(bsin + hkcos)
/>
Рис. 3.1. Схема действия сил на палубный груз:
hk — расстояние по вертикали от палубы до верхней точки крепления найтова;
b — ширина ящика;
hg — расстояние по вертикали от, палубы до середины ящика;
hn — половина высоты площади парусности;
h3 — половинавысоты заливания.
Условно можно принять, что hn = h3 = hg равно половине высоты ящика.
Ру — силы инерции и тяжести по оси Y (Pу=m*а(у));
Рх — силы инерции и тяжести по оси Z (Pz=m*a(z));
Р'у — поперечная сила ветрового давления(Fw(y));
P"у — поперечная сила удара волн (Fs(y)).
Под действием сил, смещающих груз, составляем уравнения сил:
Fy = Ру+ Р'у + P"у (1) Рz+ Fн sin = N; (3)
Fy= Fн cos + Fmp (2) Fmp = fN, (4)
где N — реакция опоры(палубы);
f — коэффициент трения-скольжения. Подставляя значения в уравнения (2) — (4), получим:
Fy = Fн cos + fPz + fFн sin .
Принимая коэффициент f равным 0,15 (сталь — сталь); 0,5 (сталь -дерево), находим:
Fн = (Fy – fPz)/(cos + fsin)
Из полученных значений Fн выбираетсябольшее, которое и принимается за усилие, возникающее в найтовых при бортовойкачке.
3.2. Усилия, возникающие в найтовыхпри килевой качке
Учитывая небольшую по сравнению с бортовой амплитуду килевойкачки, уравнения опрокидывающих моментовй можно не составлять. Необходимо составить только уравнения сил, смещающихгруз аналогично бортовой качке, откуда определяется усилие, возникающее внайтовых:
Fн1 = (Fx – fPz)/cos + fsin)
где — угол между продольным найтовым и палубой.
3.3. Расчет крепления груза
Поперечные и продольные найтовы для крепления грузавыбираются в соответствии с ГОСТ 7679-69 по разрывному усилию Fpаз которое
определяется по формуле:
Fpаз = Fнk
где k — коэффициентзапаса прочности (для крепления палубного груза k = 3; для крепления груза в трюмах k = 2,5).
Если для крепления используется несколько найтовых n, то они выбираются по формуле:
Fpаз = Fнk/n
Дополнительная нагрузка на палубу при обтяжке найтовыхпринимается равной 10 -12% от суммарного разрывного усилия всех найтовых.