Меню

Мощность буксира при буксировке

Мощность буксира при буксировке

Водный транспорт, теория и практика, все о морских и речных судах

20.05.2015 19:30
дата обновления страницы

Выбор буксирной линии и расчет скорости буксировки

Буксирная линия (буксир) соединяет между собой буксировщик и буксируемое судно. Она может состоять как отдельно из стального или синтетического троса, якорной цепи, так и в комбинации между собой. Ее длина зависит от района плавания, гидрометеорологических условий, водоизмещения буксируемого судна, скорости буксировки, запаса прочности, массы буксирной линии и достаточной величины провеса. Прочность буксирной линии определяется исходя из мощности СЭУ буксирующего судна, максимальной скорости буксировки и водоизмещения буксируемого объекта. Величина буксирного троса зависит от тяговой силы и запаса прочности (3-5-кратного).

На всех судах имеются паспортные диаграммы тяги и мощности. На них могут быть нанесены зависимости тяги или мощности СЭУ от скорости судна для различных его состояний (второй движитель застопорен, вращается, подкручивается и т. д.), для различных гидрометеорологических условий плавания и состояния обрастания корпуса судна.

Паспортная диаграмма тяги позволяет определить скорость буксировки, допустимую частоту вращения гребных винтов и натяжение буксирного троса. На нее наносят кривую суммарного сопротивления буксирующего и буксируемого судов, которое определяется

где R b — сопротивление воды движению буксирующего судна, Н; Rа — полное сопротивление воды движению буксируемого судна, Zb — число гребных винтов на буксирующем судне

Морская буксировка требует, чтобы буксирные тросы были не только достаточной прочности, но и необходимой длины. Ориентировочно принимают

где L b , — длина буксирного троса, h, — высота волны.

Имея большую длину, буксирный трос приобретает и большую стрелу провеса, которая выполняет роль амортизатора рывков и компенсатора малой эластичности стальных буксирных тросов.
Практическим путем также можно установить необходимую длину буксирного троса. Это делается по результатам наблюдений за натяжением буксирного троса и поведением судов. Если длина буксирного троса недостаточна, в штормовых условиях он начинает вибрировать, выходить из воды и натягиваться втугую. В этом случае следует увеличить длину буксирного троса или уменьшить скорость буксировки. Чрезмерная длина буксирного троса также нежелательна, особенно на малых глубинах, так как, имея большой провес, буксирный трос будет доставать до грунта, создавая дополнительное сопротивление движению, и быстро изнашиваться. Длина буксирного троса должна быть не менее трех длин буксировщика для исключения влияния кильватерной струи; должна обеспечивать управляемость буксируемого судна.

Средства для чистки катеров Купить средства для мойки и очистки днищ катеров, яхт, водного транспорта, лодок, судов от водорослей, тины, серобурого налета, водного камня

Чистка ультразвуком Кислотные очистители для ультразвквой очистки черных металлов и деталей из них

Чистка ультразвуком Купить средства для ультразвуковой очистки изделий и деталей из цветных металлов

Чистка инжектора, форсунок Купить нейтральные очистители и промывки для ультразвковой промывки форсунок, инжекторов, деталей двигателей внутреннего сгорания

Очистка инжектора, форсунок Купить щелочные очистители и промывки для ультразвковой промывки форсунок, инжекторов, деталей двигателей внутреннего сгорания

Тестирование форсунок Купить тестовые жидкости для промывки и диагностики форсунок на стенах на производительность

Промывка форсунок Купить концентраты для ультразвковой очистки форсунок и различных деталей, химия для ультразвуковой очистки

Очистители деталей, УЗО Купить концентраты для ультразвковой очистки форсунок и различных деталей, химия для ультразвуковой очистки

Очистка меди и бронзы Купить концентраты для ультразвковой очистки форсунок и различных деталей, химия для ультразвуковой очистки

Источник



10.1. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ НА БУКСИРОВКУ

Виды и способы буксировки

Буксировкой называется транспортировка по воде са­моходным судном (кораблем) несамоходных или аварий­ных кораблей (судов) и объектов. Различают следующие виды буксировки: — аварийная (вынужденная) буксировка по­врежденных кораблей, потерявших ход; — плановая буксировка несамоходных судов и объ­ектов; — вспомогательная (внутрипортовая) буксировка в гаванях и на рейдах. Способы буксировки: — буксировка в кильватер за нос на длинном (свыше 300—400 м) буксирном тросе (основной способ морской буксировки); — буксировка в кильватер за нос на коротком (до 50—30 м) буксирном тросе (применяется в мелководных районах, в штилевую погоду, во льдах и при вспомога­тельной буксировке); — буксировка в кильватер за корму (применяется при буксировке кораблей с поврежденной носовой оконечно­стью) ; — буксировка лагом, т. е. борт о борт (обычно при­меняется на стесненных акваториях, при отсутствии вол­нения) ; — буксировка методом толкания (применяется на внутренних водных путях и в прибрежных районах).

Расчет скорости буксировки с использованием паспортной диаграммы тяги буксирующего корабля

При проведении вынужденной (аварийной) буксиров­ки, которая производится на штатном буксирном устрой­стве, на буксирующем корабле необходимо рассчитать ско­рость буксировки. Буксирные устройства рассчитаны, как правило, на буксировку однотипного корабля (или рав­ного ему по водоизмещению) со скоростью до 9—15 уз. Одной из причин, ограничивающих скорость, является крепость буксирного троса. В качестве штатных буксиров и шкентелей (браг) применяются гибкие стальные тросы, данные о которых приведены в табл. 10.1.

Таблица 10.1. Основные характеристики штатных буксирных тросов

В некоторых случаях скорость буксировки ограничи­вается удерживающей способностью тормозного устрой­ства валопровода буксируемого корабля. Рекомендуется обеспечить свободное вращение винтов буксируемого ко­рабля, так как свободно вращающийся винт испытывает сопротивление воды в 2—4 раза меньшее, чем взятый на тормоз (ем. формулу 10.7), а ограничения по скорости с этой стороны практически отпадают. Скорость буксировки для быстроходных военных ко­раблей часто ограничивается величиной крутящего мо­мента на линии вала и упорного давления в главном упорном подшипнике буксирующего корабля. При буксировке полная мощность главной силовой установки кораб­ля развивается при значительном снижении числа оборо­тов винтов за счет того, что общее сопротивление движе­нию увеличивается на величину сопротивления буксируе­мого корабля. Крутящий момент Мкр в кгс • м рассчиты­вается по формуле

Читайте также:  Увеличение мощности двигателя мотособаки

где Ne — мощность главных машин, л. с; n — число оборотов гребных винтов, об/мин. При снижении числа оборотов винтов в условиях развития постоянной мощности будет наблюдаться пре­вышение допустимой величины крутящего момента, по которой рассчитывается прочность валопровода и глав­ного упорного подшипника(1), Допустимую скорость буксировки и число оборотов гребных винтов рекомендуется определять с помощью паспортной диаграммы тяги буксирующего корабля. Эта диаграмма представляет собой графики зависимости тяги винта от скорости хода корабля Pe = f(V) при постоянном числе оборотов винта (рис. 10.1). На паспортной диаграмме тяги приведены: — кривая потребной тяги OR1 или буксировочного сопротивления буксирующего корабля, приходящегося на один винт; — кривая предельно допустимой тяги AD из условий предельно допустимого момента на валу (участок АС) и предельно допустимой частоты вращения винтов (участок CD). Для определения допустимой скорости буксировки и числа оборотов гребных винтов на паспортной диа­грамме тяги строится кривая полного сопротивления бук­сировке, приходящегося на один работающий винт букси­рующего корабля:

где R1 — сопротивление буксирующего корабля, снятое с кривой потребной тяги, те; R2— сопротивление буксируемого корабля по дан­ным его паспортной диаграммы, диаграммы бук­сировки (рис. 10.2) или по расчетным данным, ТС; Z1 — количество работающих винтов буксирующего корабля.


Рис. 10.1. Паспортная диаграмма тяги

Следует иметь в виду, что кривая потребной тяги яв­ляется характеристикой корпуса корабля и не учитывает сопротивления воздушной среды, волнения моря, винтов и буксирного троса в случае нахождения его в воде. Ве­личины этих дополнительных сопротивлений следует рас­считать отдельно (по приводимым ниже формулам) на предполагаемую скорость буксировки и сложить их с ве­личиной сопротивления корпуса буксируемого корабля. Наиболее точно кривая полного сопротивления бук­сировке ORz может быть построена опытным путем — замером скорости буксировки V1, V2, V3 и т. д. при числе оборотов n1 n2, n3 и т. д. соответственно и нанесением полученных точек на график. Недостающие участки кри­вой можно нанести на диаграмму в виде параболы вто­рой степени. Допустимую скорость буксировки Vб снимают с оси скоростей как абсциссу точки В (пересечения кривой пол­ного сопротивления буксировки с кривой предельно до­пустимой тяги). Допустимое число оборотов опреде­ляют интерполяцией между соседними кривыми. Если скорость буксировки ограничена крепостью бук­сирного троса, то, зная его разрывную крепость, нахо­дят рабочую крепость троса

где Rт — разрывная крепость троса, т; n1 — коэффициент запаса прочности, как правило, не менее 6. Натяжение буксирного троса, которое можно прирав­нять сопротивлению буксируемого корабля (R2 = Rz—R1)* на паспортной диаграмме тяги выражается отрезком ор­динаты BF. Если рабочая крепость троса меньше снятого с диаграммы натяжения, то, вместив ее величину НЕ (в масштабе диаграммы) между указанными кривыми ORz и OR1, получим точку Я, по которой снимем значе­ния скорости Vg и числа оборотов ng для данного буксир­ного троса.

Аналитический метод расчета буксировочного сопротивления буксируемого корабля

Аналитический метод предназначен для расчета ос­новного и дополнительных сопротивлений буксируемого объекта, а также для расчета плановой буксировки. В по­следнем случае обычно задаются возможной скоростью буксировки, в соответствии с которой подбирается бук­сирный трос достаточной крепости. Рабочая крепость буксирного троса принимается равной буксировочному сопротивлению буксируемого объекта. Аналитический метод позволяет производить расчет буксировочного со­противления и при отсутствии паспортной диаграммы тяги. Общее сопротивление буксировки определяется по формуле

Читайте также:  Таблица мощности панельных радиаторов отопления 22 типа

где R2 — сопротивление воды движению корпуса букси­руемого корабля, тс; Rвзд — сопротивление воздушной среды, тс; Rволн — сопротивление волнения, тс; Rвинт—сопротивление винтов (застопоренных или сво­бодно вращающихся), тс; Rтр — сопротивление буксирного троса, погруженного в воду, тс. Для расчета сопротивления воды рекомендуется ис­пользовать формулу инженера В. И. Афанасьева:

где Кф—коэффициент формы, равный 0,001164; Vб — скорость буксировки, уз; В — ширина корабля, м; L — длина корабля, м; D — водоизмещение корабля, т. Сопротивление воздушной среды в кгс учитывается по формуле

где С — коэффициент воздушного сопротивления, который для встречного ветра равен 1,0—1,2; при курсо­вом угле ветра, равном 30°, С= 1,6-1,8; для ветра позади траверза С = 0; рв—плотность воздуха, равная 0,121 кгс • с²/м4; FK— лобовая площадь парусности корпуса — площадь проекции надводной части корпуса на плоскость мидель-шпангоута, м²; FH — лобовая площадь парусности надстроек и ран­гоута — площадь их проекции на плоскость ми­дель-шпангоута, м²; V6 — скорость буксировки, м/с; Vв — скорость ветра, м/с. Увеличение буксировочного сопротивления (в кгс) за счет волнения определяется по формуле

где Е — коэффициент сопротивления на волнении, равный 0,0003—0,0004 — при состоянии моря от 3 до 4 баллов, 0,0005—0,0006 — при состоянии моря от 5 до 6 баллов и т. д.; р — плотность морской воды, равная 104 кгс • с2/м4; Vб—скорость буксировки, м/с; Q—величина смоченной поверхности корпуса, м2, ко­торая рассчитывается по формуле

где Т—средняя осадка, м;

— коэффициент общей полноты. Сопротивление буксировке (в кгс) со стороны греб­ных винтов буксируемого корабля рассчитывается по формуле

где К — коэффициент, равный 2,24 — для застопоренных гребных винтов, 0,78 — для свободно вращаю­щихся гребных винтов; n— количество гребных винтов; d — диаметр гребных винтов, м; Vб — скорость буксировки, уз. Величины сопротивления трения троса в воде Rтр приведены в табл. 10.2.

Таблица 10.2. Величины сопротивления трения стальных тросов (RTР) В воде (в кгс)

Пример. Рассчитать общее сопротивление при буксировке двух­винтового корабля К (винты застопорены) кораблем N, идущим со скоростью 12 уз при встречном ветре 5 баллов и состоянии моря 4 балла, и возможность ее проведения на штатном стальном буксирном тросе диа­метром 52 мм. Данные корабля К: D = 5000 т; L = 140 м; В = 15 м; Т = 5,2 м; d= 2,5(0,3 FK + Fn) = 150 м2. Решение:

Буксировка возможна. Обеспечивается шестикратный запас прочности. 7. Rтр = 2,5 тс (табл. 10.2). 8. Окончательно R = R2 + RВзд + Rволн + Rвинт + RТр = = 20,3 тс. На кораблях рекомендуется иметь диаграммы букси­ровки, показывающие зависимость буксировочного со­противления буксируемого корабля от скорости буксировки (рис. 10.2). Данные для построения диаграмм можно получить расчетным путем или замеряя натяжение буксирного троса динамометром. В последнем случае они будут наиболее достоверными. Используя диаграммы, можно приближенно определить допустимую скорость буксировки при известной крепости троса или подобрать буксирный трос для буксировки объекта с заданной ско­ростью.


Рис. 10.2. Диаграммы буксировки кораблей различных классов

Источник

Расчеты скорости буксировки и элементов буксирной линии

Скорость буксировки в обычных (нештормовых) условиях определяют расчетом сопротивления воды и воздуха движению как буксируемого, так и буксирующего судов. Суммарное сопротивление должно быть преодолено упором гребного винта буксирующего судна:

где R — общее сопротивление каравана;

Ro — сопротивление буксирующего судна;

R 1 — сопротивление буксируемого судна;

Рш —упор гребного винта на швартовах.

Разница между упором винта на полном ходу и сопротивлением буксирующего судна при уменьшенной скорости движения и есть та сила, которая используется на продвижение буксируемого судна. Эту силу называют тягой на гаке:

Максимальной скоростью при буксировке будет та скорость, при которой сопротивления буксирующего и буксируемого судов в сумме составят силу, равную упору винта Р Ш. Эту скорость легко определить, если построить суммарный график сопротивления буксирующего и буксируемого судов в зависимости от скорости.

Расчет производят в следующем порядке.

1. Определяют максимальный упор винта буксирующего судна или сопротивление воды движению буксирующего судна при максимальной скорости, которое равно упору винта.

Читайте также:  Тепловая мощность владимирской области

Находят сопротивление воды движению буксирующего судна при различных скоростях одним из методов, применяемых в теории корабля.

2. Определяют сопротивление воды движению буксируемого судна при различных скоростях так же, как и сопротивление воды движению буксирующего судна. При этом необходимо учесть сопротивление винта буксируемого судна.

Сопротивление буксирного троса следует прибавить к сопротивлению воды движению буксируемого судна в тех случаях, когда нужно определить тягу на гаке буксировщика.

3. Составляют таблицу сопротивлений буксирующего и буксируемого судов при различных скоростях и строят график суммарного сопротивления, который затем используют для определения скорости буксирного каравана и силы тяги на гаке.

Значение силы тяги на гаке позволит определить, какой толщины буксирный трос требуется для данной операции.

Все расчеты, связанные с плановой буксировкой, выполняют заблаговременно с учетом особенностей предстоящей операции: числа и типов буксирных судов и буксируемых объектов, вида буксирной линии (однородная, комбинированная, несимметричная, с якорем или плитой для увеличения провеса), предполагаемых погодных условий, плавания в узкостях и на мелководье. В таких случаях расчеты выполняют по методике, разработанной применительно к разным типам судов и видам буксирной линии.

При вынужденной буксировке капитану буксировщика приходится выполнять расчеты, определяя возможную скорость буксировки, а также элементы буксирной линии: длину, толщину троса и его провес. Задача может свестись к выбору безопасной скорости буксировки, при которой прочность имеющегося буксирного троса оказалась бы достаточной. Поскольку при вынужденной буксировке капитан не всегда может располагать точными сведениями о буксируемом судне, расчеты приходится вести с использованием простейших эмпирических формул. Часто в таких случаях фактор времени является решающим, поэтому капитан лишен возможности выполнять сложные расчеты.

Рассмотрим простейшие способы расчета скорости буксировки и элементов буксирной линии.

Сопротивление (в кН) буксирующего, судна равно сумме сопротивлений:

где Rf — сопротивление трения, кН;

Rr — остаточное сопротивление, кН;

Rвозд — сопротивление воздуха, кН;

Rволн — сопротивление от волнения, кН.

Сопротивление буксируемого судна (в кН) отличается от сопротивления буксирующего дополнительным сопротивлением винтов Rвинт и буксирного троса R ТР:

Сопротивление воды (в кН) можно рассчитывать по эмпирическим формулам:

R f = fγ S 1 1,83 10 -5 (12.11)

В приведенных формулах:

f — коэффициент трения; принимается в зависимости от длины судна;

γ — плотность морской воды, кг/м 3 ;

S — площадь смоченной поверхности корпуса судна, м 2 ;

S = 1.05 L (1.7d + C BB) (12. 13)

здесь L и В — соответственно длина и ширина судна, м;

d — средняя осадка судна, м;

V — скорость судна, м/с;

С в — коэффициент полноты водоизмещения;

∆— водоизмещение судна, т.

Сопротивление воды (в кН) движению судна (без волнения) может быть приближенно определено по другой эмпирической формуле (с учетом сопротивления трения и остаточного сопротивления).

R fr = 20 A МИД (12.14)

где V — скорость судна, м/с;

К — коэффициент, зависящий от типа и размера судна;

Амид — площадь погруженной части миделя, м 2 .

Суда Коэффициент К

Большие грузовые . 438 — 513

Большие пассажирские . 377 — 390

Воздушное сопротивление (в кН)

где С — коэффициент обтекания, равный от 0,8 — при ветре, параллельном диаметральной плоскости, до 1,0 — при ветре, дующем под углом примерно 30° к диаметральной плоскости;

γ В≈ 1,25 — плотность воздуха, кт/м 3 ;

А Н — проекция надводной поверхности судна на плоскость мидель-шпангоута, м 2 ;

W — скорость ветра, м/с;

V — скорость судна, м/с.

Воздушное сопротивление (в кН) можно определить по эмпирической формуле

Rвоз Д = 0,8A нW 2 .10 -3 (12.16)

где W — встречный ветер, м/с.

Сопротивление судна на волнении ( в кН)

R ВОЛН = k ВОЛН SV 2 10 -3 (12.17)

где k ВОЛН — коэффициент дополнительного сопротивления:

Волнение, баллы Коэффициент k ВОЛН

1; 2 . (0,1— 0,2) 10- 3

5; 6 . (0,5— 0,6) 10- 3

γ— плотность воды, кг/м 3 (пресной — 1000, соленой — 1025);

S — площадь смоченной поверхности судна, м 2 ;

V — скорость судна, м/с.

Сопротивление гребного винта (в кН) можно определять по следующим эмпирическим формулам:

Источник