Расчет однородной буксирной линии

Определяем свободное расхождение судов при использовании стального буксирного троса с учетом F_г и 0,5∙Р_раз, используя формулы Таблицы 3 [6]:

                                                                                                       Таблица 3

Нормальная нагрузка
Параметр буксирной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
3977	5,54	209,9	419,8
Случайная нагрузка
Параметр буксирной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
6645	3,30	209,96	419,94

 

где: l₁ – половина длины буксирного троса, м.

            

                           

 

АВ = 209,9∙2 = 419,8 (м)             A’B’ = 209,97∙2 = 419,94 (м)

Определяем изменение расстояния между судами за счет изменения формы буксирной линии:

Δ_в = 419,94 – 419,8 = 0,14 (м)

Рассчитываем упругое  удлинения буксирного троса при изменении нагрузки от F_г до 0,5Р_раз:

,

где: l - длина буксирной линии, м;

d - диаметр троса, мм;

       ε - упругость троса, равная 37 кН/мм².

Определяем суммарное изменение расстояния между судами и сравниваем его с высотой волны.

Δ = Δ_в + Δу

Δ = 0,92 м ≤ h_в

При данных условиях безопасность буксировки не обеспечивается. Необходимо уменьшить тягу на гаке (скорость буксировки) и/или увеличить длину буксирной линии до тех значений, при которых суммарное изменение расстояния между судами станет не менее высоты волны.

 

Примем к расчету следующие значения:

F_г = 125 кН;

l = 420 м.

Результаты расчетов представлены в Таблице

                                                                                                             Таблица

Нормальная нагрузка
Параметр буксирной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
1308	16,9	209,1	418,2
Случайная нагрузка
Параметр буксирной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
6645,8	3,3	209,96	419,94

 

                

                            

 

АВ = 209,1∙2 = 418,2 (м)             A’B’ = 209,97∙2 = 419,94 (м)

Δ_в= 419,94 – 418,2  = 1,74 м

Δ = 1,74 + 1,56 = 3,3 (м) ≥ h_в

Из приведенных расчетов следует, что безопасность буксировки обеспечивается при скорости буксировки 2,4 м/с или 4,6 узлов (по графику на Рисунке 1) и при длине буксирного троса 420 метров.

 

 

Согласно требованию РС, на судах имеется буксирный трос, определенный по характеристике снабжения для:

т/х Комсомолец Приморья:

                                                   диаметром – 53,5 мм;

сечением – 836,91 мм²;

масса одного погонного метра – 8,55 кг;

разрывное усилие, не менее – 974500 Н.

т/х Художник Н Рерих:

диаметром – 50,0 мм;

сечением – 733,0 мм²;

масса одного погонного метра – 7,49 кг;

разрывное усилие, не менее – 853500 Н.

Так как в снабжение судов входят тросы с разным разрывным усилием, расчет будем производить для меньшего из них.

В дальнейших расчетах необходимо определить V_доп , F_доп для имеющегося на судне стального троса.

Допустимая скорость буксировки в зависимости от прочности буксирной линии рассчитывается по формулам:

,

.

Коэффициент запаса прочности К принимается по силе тяги на гаке при безопасной буксировке (125 кН) и равен 5,0.

(м/с)

q - линейная плотность троса в воде, кг/м.

,

 

Рассчитываем буксирную линию для «регистрового» троса по методике, рассмотренной в предыдущем разделе. Результаты расчетов в Таблице 4.

 

                                                                                                       Таблица 4

Нормальная нагрузка
Параметр буксирной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
2682	2,9	209,92	419,84
Случайная нагрузка
Параметр буксирной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
6692,5	3,3	209,97	419,94

 

                

                            

 

АВ = 209,92∙2 = 419,84 (м)             A’B’ = 209,97∙2 = 419,94 (м)

Δ_в= 419,94 – 419,84  = 0,18 м

Δ = 0,1 + 1,16 = 1,26 (м) ≤ h_в

Безопасность буксировки не обеспечивается, следует уменьшить тягу на гаке (скорость буксировки).

Для перерасчета примем тягу на гаке равной 80 кН.

                                                                                                           Таблица

Нормальная нагрузка
Параметр буксирной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
1084	18,45	198,86	397,72
Случайная нагрузка
Параметр буксирной линии	Провес буксирного троса	Половина   расстояния	Расстояние между судами
6692,5	3,3	209,97	419,94

 

                

                            

 

АВ = 209∙2 = 418 (м)             A’B’ = 209,97∙2 = 419,94 (м)

Δ_в= 419,94 – 418  = 1,94 м

Δ = 1,94 + 1,57 = 3,51 (м) ≥ h_в

Из приведенных расчетов следует, что безопасность буксировки обеспечивается при скорости буксировки 1,9 м/с или 3,6 узла (по графику на Рисунке 1) и при длине буксирного троса 420 метров.

 

    1.4. Особенности расчёта неоднородной буксирной линии

Если буксирная линия неоднородная, т.е. состоит из двух участков, один из которых трос или якорная цепь с большим погонным весом, а другой трос с меньшим погонным весом, то расчет выполняется следующим образом [6].

Условно делим буксирную линию (рис. 3) на четыре участка цепной линии: BE, DE, DM и AM. Участок DM - дополняющий фиктивный участок цепной линии AM. Точка М - вершина цепной линии AM, от которой отсчитывается величина х для данной цепной линии.

Две цепные линии ED и МА соединяются в точке D без какого-либо перегиба, т.е. одна цепная линия плавно переходит в другую.

Буксирная линия имеет вид, представленный на рис. 3 (с вершиной на участке легкого троса).

Длина участка DE определяется по формуле

где .

Рисунок 3 – Неоднородная буксирная линия

с вершиной на тросовом участке

Длина фиктивного участка DM определяется из условия равенства веса участков DM и DE:

Расчет по формулам цепной линии для четырех участков:

выполняется по формуле:

Расчёт для каждого участка выполняется дважды для условия Т = F_г и Т = Р_раз.

Если при расчётах получилась величина DE < 0, это означает, что вершина цепной линии лежит на участке более тяжёлого троса (рисунок 4). Расчёты аналогичные, только в данном случае DE - фиктивный участок цепной линии ВЕ.

 

Рисунок 4 – Неоднородная буксирная линия

с вершиной на цепном участке.

 

    1.5. Способы крепления буксирных тросов

Согласно заданию на курсовой проект, буксирные тросы закрепляются на судах с помощью браг. Брага – стальной трос, который заводят за жесткие корпусные конструкции (рубки, комингсы грузовых люков) с распределением нагрузки на возможно большее число точек, причем без резких перегибов троса. На углах под брагу крепят деревянные брусья.

 

    1.5.1. Крепление троса на буксирующем судне

На корме судна отсутствует такое устройство, как брашпиль и якорные цепи, поэтому в этой части судна крепление буксирного троса значительно сложнее, чем на баке. Кроме того, обязательно должна быть предусмотрена возможность легкой и надежной отдачи буксирного каната в случае вынужденной остановки в море и опасного сближения с буксируемым судном, а также внезапной угрозы столкновения.

На Рисунке 5 изображен способ крепления троса за полуют судна.

Рисунок 5 – Крепление браги за полуют буксирующего судна:
1 – буксирный трос; 2 – якорная скоба; 3 – концы браги с огонами; 4 – серьги; 5 – деревянные кранцы; 6 – проводник со скобой.

 

    1.5.2. Крепление троса на буксируемом судне

На Рисунке 6 представлен способ крепления браги за комингс грузового люка на буксируемом судне. Таким же образом можно завести брагу за полубак буксируемого судна.

Рисунок 6 – Крепление буксира за брагу на буксируемом судне:
1- кнехты; 2- палубные клюзы; 3- жесткие кранцы (бревна); 4- левая ветвь браги; 5-буксирный трос; 6-проводник; 7-правая ветвь браги; 8-талреп;
9- деревянные бруски.

Положительные стороны этого способа:
• удобство в обращении;
• возможность быстро и легко отдать буксирный трос.

Недостатки этого способа:
• брага подвергается трению в местах, недоступных для обслуживания;
• не очень прочна заделка коуша, для обеспечения и надежности крепления коуша следует ветви браги делать из двух самостоятельных ветвей.

    1.6. Подача буксира на буксируемый объект

Эта операция может производиться несколькими способами. В том случае, когда буксируемым объектом является судно, то операция может осуществляться двумя способами:

• если суда могут стать лагом, то после швартовки один конец буксирного троса крепят к якорной цепи или браге, затем трос проводят вдоль борта буксируемого судна так, чтобы он проходил чисто от всех выступающих частей.

• если суда не могут стать лагом друг к другу, буксировщик становится на якорь впереди буксируемого судна, и буксирный трос подают при помощи буксирного катера.

Если буксируемое судно не имеет хода, то буксирный трос подают с буксировщика. В этом случае проводник передают со шлюпки при помощи поплавка или линеметательного прибора.

Рисунок 7 – Подача проводника поплавком
а) – с подветренной стороны; б) – с наветренной стороны

 

Рисунок 8 – Подача проводника при помощи надувного спасательного плота

   Проводник можно подать с помощью надувного плота, который дрейфует быстрее судна или связки пластиковых баллонов. Судно, подающее проводник, подходит с наветренного борта как можно ближе к судну, на которое проводник подается, и сбрасывает надувной плотик с прикрепленным к нему проводником.