Особенности расчёта неоднородной буксирной линии

Курсовая работа

"УПРАВЛЕНИЕ СУДНОМ"

Кафедра: Судовождения

Дисциплина: " Основы управления судна"

Вариант 4

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. СВ – 08-20

Васенин О.Н.

Проверил: Преподаватель

Маркин А.П.

 

 

Новосибирск 2013 г.

Содержание

1. Буксировка судов на море…………………………………………………………4

  1.1 Определение буксирного снабжения правилами Российского Морского Регистра Судоходства………………………………………………….........4

  1.2  Расчет скорости буксировки и прочности буксирной линии………........7

  1.2.1  Расчет сопротивлений…………………………………………………….7

       1) Сопротивление буксирующего судна……………………………………7

       2) Сопротивление буксируемого судна……………………………………..7

       3) Сопротивление трения корпусом судна………………………….............7

 4) Остаточное сопротивление…………………………………………...……8

 5) Сопротивление судна на волнении………………………………..............8

 6) Расчет воздушного сопротивления…………………………………...…...8

 7) Сопротивление гребного винта (для буксируемого судна)…………......9

 8) Сопротивление погруженной в воду части буксирного троса…...……..9

 9) Приближенная оценка упора гребного винта на швартовах……...........10

 10) Расчет разрывного усилия буксирного троса, требуемого при данных условиях буксировки…………………………………………………….....12

 11) Расчет размеров буксирного троса……………………………………...12

 12) Расчет однородной буксирной линии…………………………………..14

 13) Особенности расчета неоднородной буксирной линии……….............20

 14) Порядок подачи буксира на аварийное судно………………….............21

 15) Способы крепления буксира…………………………………….............23

 16) Меры безопасности при выполнении буксировочных операций…….24

 17) Огни и знаки, туманные сигналы судов, занятых буксировкой, в соответствии с МППСС-72 в светлое и тёмное время суток и условиях ограниченной видимости……………………………………………………..25

2. Снятие судна с мели……………………………………………………………....27

2.1 Силы, действующие на судно, сидящее на мели………………………….28

2.2 Снятие с мели работой машины на задний ход……………………………29

2.3 Снятие судна с мели при отсутствии запаса глубины под килем с использованием частичной разгрузки……………………………………....30

2.4 Снятие судна с мели при наличии крена…………………………………...32

2.5 Снятие судна с мели дифферентованием…………………………………..33

2.6 Снятие судна с мели при отсутствии запаса глубины под килем с учетом работы главного двигателя на задний ход (с учетом частичной разгрузки)……………………………………………………………………..34

2.7 Использование якорного устройства при снятии с мели………………….35

2.8 Снятие с мели при помощи других судов…………………………………..36

2.9 Якорное снабжение морских судов…………………………………………36

2.10 Снятие с мели буксировкой рывками……………………………………...37

2.11 Снятие с мели устройством каналов и размывом грунта………………...38

2.12. Описание огней, знаков и сигналов судна, находящегося на мели в соответствии с требованиями МППСС-72……………………………………...39

2.13. Первоочередные действия экипажа судна при посадке на мель………..39

3. Список использованной литературы……………………………………………...41

Задание: Произвести расчёт буксирного и якорного снабжения судов по характеристике снабжения согласно РС. Определить параметры буксировки при заданных погодных условиях. Произвести перерасчёт буксирной линии на имеемый на судне стальной трос. Описать неоднородные буксирные линии Зарисовать схемы крепления буксирного троса на буксирующем и буксируемом судах, схемы заводки буксирного троса, схемы буксирных линий. Описать огни, знаки и сигналы судов, занятых буксировкой в соответствии с требованиями МППСС-72.

Таблица №1. Исходные данные.

Наименование	Ед. измер.	Обознач.	Букси-ровщик	Буксируе-мое судно
Проект судна №	-	-	№ 292	№ 488 АМ
Водоизмещение в грузу	т	D	4865	4847
Осадка в грузу	м	dср	3,5	3,75
Длина габаритная	м	L	128,3	119,2
Ширина габаритная	м	B	15,63	13,4
Коэф. полноты водоизмещения	-	Cв	0,77	0,85
Коэф. трения	-	f	0,141	0,141
Мощность 1-го двигателя.	кВт	Pв	662	640
Диаметр винта	м	Dв	1,7	1,7
Шаг винта	м	Hв	1,23	1,25
Частота вращения. винта	об/c	n	6,25	6,25
Упор винта	кН	Тш	2×83,1	-
Высота надстройки	м	h	13,42	12,94
Площадь смоч. поверхности	м2	W	2422,86	2223,47
Волнение моря	м.	h в	-	1,5
Курсовой угол и скорость ветра	град, м/c	-	0 / 8,0	0 / 8,0
Коэф.обтекания С	-	-	0,8	0,8
Дисковое отношение	-	А/Аd	0,56	0,5
Сопрот. трения	кН	Rf	3,5 V1,83	3,21 V1,83
Остаточ. сопротив.	кН	Rr	0,02V4	0,026V4
Воздуш. сопротив.	кН	Rвозд	0,08*(8+V )2	0,06*(8+V)2
Волн. сопротивление	кН	Rволн	0,62 V2	0,57 V2
Сопрот. Вращающегося (Застопоренного) винта	кН	R’вв R’зв	-	0,72V2 0,14V2
Сопрот. троса	кН	Rтр	-	0,15 V2

1. Буксировка судов на море

 

1.1. Определение буксирного снабжения по правилам Российского Морского Регистра Судоходства (РС)

Выбор размеров буксирных канатов морских транспортных (сухогрузных, наливных, пассажирских) и рыболовных судов производится в зависимости от характеристики снабжения[4]

 

где Δ – объёмное водоизмещение судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, м³;

B - ширина судна, м;

h_p - высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки настила палубы самой высокой рубки, имеющей ширину более чем 0,25 B, м.

При определении величины h седловатость и дифферент не учитываются т.е. h 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 не включается;

h _р = 13,42 – 3,5 = 9,92 м

h’ _р = 12,94 – 3,75 = 9,19 м

A _w - площадь парусности в пределах длины судна L, считая от летней грузовой ватерлинии, м².

A_w = 9,92 × 128,3 = 1272,7 м²

A ’ _w = 9,19 × 119,2 = 1095,4 м²

 

N_c = 4865^2/3+2×15,63×9,92 + 0,1×1272,7 = 724,5 м²

N ’_c = 4847^2/3+2×13,4×9,19 + 0,1×1095,4 = 642,2 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 + 0,35 × 724,5 = 413,6 м

l’ = 160 + 0,35 × 642,2 = 384,8 м

По РС при N_c = 724,5, длина буксирного троса l = 190 м

По РС при N ’_c = 642,2, длина буксирного троса l’ = 190 м

 

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, (к Н), из условия

Р_раз= 0,59 × 724,5 = 427,5 кН

Р’_раз = 0,59 × 642,2 = 379 кН

        По РС при N_c = 724,5, разрывное усилие троса в целом должно быть не менее Р_раз = 441 кН

      По РС при N ’_c = 642,2,   разрывное усилие троса в целом должно быть не менее Р’_раз = 371 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.

 

   По расчетам разрывного усилия Р_раз = 441 кНвыбираем из ГОСТ 3083-80 стальной трос.

    Трос стальной:

 

Канат двойной свивки типа ЛК конструкции 6 30 (0+15+15)+7о.с.

ГОСТ 3083-80

Гибкий 1370(140)

Р_{раз фак} = 490,5 кН

d  = 38 мм

m = 4,305 кг

 

   По расчетам разрывного усилия Р’_раз = 371 кН выбираем из ГОСТ 3083-80 стальной трос.

    Трос стальной:

 

Канат двойной свивки типа ЛК конструкции 6 30 (0+15+15)+7о.с.

ГОСТ 3083-80

Гибкий 1370(140)

Р_{раз фак} = 405,5 кН

d  = 34,5 мм

m = 3,56 кг

1.2. Расчет скорости буксировки и прочности

буксирной линии.

Расчет сопротивлений

В таблицу №1заносим данные по судам.

Расчёт сопротивлений производим следующим образом: сначала определяем по известным параметрам коэффициенты по всем видам сопротивлений, оставляя без внимания скорости судна в различных степенях. Затем составляем таблицу №2 сопротивлений на различных скоростях в м/с.

  1) Сопротивление буксировщика

,                                      

где,  - сопротивление трения корпуса судна, кН;

     - остаточное сопротивление, кН;

     - сопротивление судна на волнении, кН;

     -ветровое сопротивление, кН.

  2) Сопротивление буксируемого судна

                       .                         - сопротивление  винта

. - сопротивление троса

  3) Сопротивление трения корпуса судна

                       , кН                                     

где, f – коэффициент трения, принимаемый в зависимости от длины судна по таблице 7.1[1]; принимаем равным f=0.141; f′=0.141;

g - плотность морской воды, равная 1025 кг/м ;

V – скорость судна, м/с, все расчеты будем вести для скоростей от 1 до 10 уз, с шагом в 1 уз;

W - площадь смоченной поверхности, м ; определяем по формуле

                       ,                                              

где , L и В – соответственно длина и ширина судна, L = 128,3 м, L¢ = 119,2 м, В=15,63 м, В¢ = 13,4 м.

    d – средняя осадка судна, d = 3,5 м, d¢ = 3,75 м;

    Св – коэффициент полноты водоизмещения, равный Св=0,77, Св¢=0,85

 

 

4) Остаточное сопротивление:

, кН                                           

где, D - водоизмещение судна,

     D=4865 т,

    D¢=4847 т.

 

  5) Сопротивление судна на волнении:        

                       , кН                     

где,  k  - коэффициент дополнительного сопротивления,  для волнения 5 баллов.

   

6) Расчет воздушного сопротивления :

                                , кН                    

где,  С – коэффициент обтекания, принимаем равным  0,8

 - плотность воздуха, равная 1,25 кг/м ;

 А  - проекция надводной поверхности судна на плоскость мидель-шпангоута,

     А = 155 м ,

   = 123 м ;

U – скорость ветра, равная 8 м/с.

          

  7) Сопротивление гребного винта (для буксируемого судна).

     Сопротивление застопоренного винта  определим по формуле

                       , кН    

       где А/Ан – дисковое отношение;

     Dв – диаметр винта.

                   

     Сопротивление вращающегося винта  определяем по формуле

                                  , кН

                  

8) Сопротивление погруженной в воду части буксирного троса:

, кН

           где, l _П  - длина погруженной в воду части троса, м

 

где l – полная длина троса при буксировке, м;

 – сопротивление буксируемого судна, кН;

- средняя высота закрепления троса над уровнем воды, м;

q – линейная плотность буксирного троса в воде, кг/м;

 – диаметр троса, м.

Для расчётов принимается R_тр = (0,1 – 0,2) V ² , кH

R_тр = 0,15V ²

  9) Приближенная оценка упора гребного винта на швартовах:

                      , кН                       

 где, Рв – мощность, потребляемая гребным винтом, равная 662 кВт;

     Нв – шаг гребного винта, равный 1,23 м;

     Dв – диаметр гребного винта, равный 1,7 м;

    n – частота вращения гребного винта, равная 6,25 об/с.         

  

Учитывая, что по данной формуле определили упор только одного винта, значение необходимо умножить на 2. Получим упор двух винтов. Т_ш = 166,2 кН

Значения различных сопротивлений (используя полученные коэффициенты в таблице 1) определяем при скоростях буксировки от 1 м/c до 10 м/c и сводим в таблицу № 2 . По полученным данным строим графики зависимости сопротивлений буксирующего, буксируемого судна и общего сопротивления в зависимости от скорости. Затем по графику определяем максимальную скорость буксировки и силу тяги на гаке.

Vmax = 4,2 м/с;  F_г = 88,45 кН.

 

Расчёты для таблицы №2, буксирующее судно при V = 1 м/с

R_f = 3,5V^1,83= 3,5 ∙ 1^1,83= 3,5 кН

R_r = 0,02V⁴ = 0,02 ∙ 1⁴ = 0,02 кН

R_возд = 0,08(8+V )² = 0,08(8+1)² = 6,48 кН

R_волн = 0,62V² = 0,62 ∙ 1² = 0,62 кН

R₀ = R_f + R_r + R_волн + R_возд = 3,5 + 0,02 + 6,48 + 0,62 = 10,62 кН

 

R'_f= 3,21 V^1,83= 3,21 ∙ 1^1,83= 3,21 кН

R'r=  0,026V⁴ = 0,026 ∙ 1⁴ = 0,026 кН

R'возд= 0,06(8+V )² = 0,06(8+1)² = 4,86 кН

R'волн= 0,57V² = 0,57 ∙ 1² = 0,57 кН

Rвинта= 0,86V² = 0,86 ∙ 1² = 0,86 кН

Rтр= 0,15V² = 0,15 ∙ 1² = 0,15 кН

R₁= R'_f +R'r +R'возд +R'волн +Rвинт+Rтр= 3,21+0,026+4,86+0,57+0,86+0,15= 9,61 кН

R_Σ= R₀ + R₁ = 10,62 + 9,61 = 20,32 кН

 

 

Значения различных сопротивлений при скоростях буксировки от  1 м/c до 10 м/c.

Таблица №2.

 

V,

М/с