7.3. Расчет длины стальной буксирной линии

Для определения условий, при которых обеспечивается расхождение судов за счет распрямления буксирной линии, построим систему координат так, чтобы ось OY проходила через низшую точку буксирной линии Л (рис. 7.2).

Е

Рис. 7.2. Схема буксирной линии из стального каната

сли буксировка осуществляется с постоянной скоростью и отсутствует орбитальное движение судов, то провес каната изменяться не будет и отрезок буксирной линии АВ относительно системы координат XOY будет находиться в равновесии под действием сил:

; ,

откуда

, (7.4)

где l — длина буксирной линии, м;

р — масса одного метра каната, кг;

Т — натяжение каната, кгс.

Угол а называют углом схода каната. Он характеризует провес буксирного каната и позволяет судить о тяге на гаке во время расхождения судов. Действительно, тяга на гаке обратно пропорциональна tg_α:

.

При увеличении расстояния между судами канат будет распрямляться, а угол схода уменьшаться. Следовательно, тяга на гаке будет увеличиваться. Задаваясь наибольшим допустимым натяжением в буксирном канате, можно определить предельный минимальный угол схода, при котором буксировка с данной скоростью еще допустима.

Как видно из рис. 7.2, наибольшее напряжение Т канат испытывает в точке его крепления на палубе буксировщика. Причем это натяжение больше тяги на гаке. Однако ввиду малости угла α и больших запасов прочности каната принимают Т=Т_г=Т_о.

Для буксирной линии из однородного стального каната с достаточной для практики точностью справедливы следующие соотношения:

; (7.5)

; (7.6)

, (7.7)

где L — расстояние между судами, м; Т — натяжение каната, кгс.

Последнее выражение позволяет определить: величину расхождения судов l—L во время орбитального движения при известных l и Т и необходимую длину каната, обеспечивающую заданное расхождение судов l—Т, при известной Т.

Выше было показано, что с уменьшением провеса каната напряжение в нем растет. Допустимому напряжению соответствует некоторый минимальный угол схода, или минимальная стрела провеса, при которых дальнейшее расхождение судов невозможно: произойдет обрыв каната. Поэтому, строго говоря, величина расхождения должна определяться как разность

,

где L — расстояние между судами при рабочей нагрузке, м;

L_m — наибольшее допустимое расстояние между судами во

время орбитального движения судов, м; Т — рабочая нагрузка в канате, равная Т_р/п, тс; Т_т—максимально допустимая нагрузка, равная половине

разрывного усилия Т_р/₂, тс;

Однако, так как величина l—L_m незначительна и с избытком компенсируется упругой деформацией каната расчет величины расхождения можно упростить, используя только первые составляющие в левой и правой частях данной формулы, т. е. использовать выражение (7.7).

7.4. Расчет длины буксирной линии из синтетического каната

Буксирная линия, изготовленная из синтетического каната достаточной длины, полностью обеспечивает расхождение судов во время их орбитального движения на волнении за счет упругой деформации каната. Формула упругой деформации синтетического каната имеет вид

, (7.8)

где l — длина каната, м;

Т_т— наибольшее допустимое напряжение в канате, тс; Т — рабочая нагрузка каната, тс; Т_р — разрывная прочность каната, тс;

а — безразмерный коэффициент, зависящий от материала и конструкции каната (табл. 7.2).

Таблица 7.2 Значения коэффициента а

Тип каната	Название полимера	Значение коэффициента а
Плетеный восьмипряд-ный	Полиамид Полипропилен Полиэфир	3,5 11 11
Крученый восьмипряд-шй	Полиамид Полипропилен Полиэфир	2,8 8 7,5

Конкретные названия полимеров, из которых изготавливаются синтетические канаты в различных странах, приведены в табл. 7.3.

Таблица 7.3 Название полимеров

Страна-изготовитель	Вид синтетического материала
	Полиамид	Полиэфир	Полипропилен
СССР ГДР ПНР Голландия США ФРГ Англия Япония Италия	Капрон Дедерон Стинол Типтолон Капролан Нейлон Перлон Нейлон Грилон Нейлон Нейлон	Лавсан Ла нон - Типтолит Дакрон - Д и осей Терилен Теторон - -	Полипропилен Полипропилен - Гриполен Полипропилен - Полипропилен Ульстрон Полипропилен - Полипропилен

Синтетические канаты нестойки к истиранию. По этой причине их не следует проводить через клюз. Буксирную линию рекомендуется выполнить в виде длинной вставки и оба конца с помощью скоб закрепить к коротким стальным стропам. При отсутствии коушей огоны синтетического каната можно оклетневать парусиной.

Учитывая худшую по сравнению со стальными тросами стойкость синтетических канатов к внешним воздействиям, Регистр СССР требует, чтобы их разрывная прочность была не менее 1,4—1,6 разрывной прочности стальных канатов. Поскольку минимально допустимый запас прочности линии должен быть не менее двух, то наибольшее допустимое напряжение в синтетическом канате Т_max не должно превышать 30% от его разрывной прочности Т_р. Подсчеты по формуле (7.8) показывают, что работа синтетического каната в диапазоне нагрузок 20—30% от разрывной при буксировке судов малого и среднего тоннажа является наиболее приемлемой с точки зрения как длины, так и относительного удлинения каната при расхождении судов на волнении. Поэтому выбирать канат целесообразно исходя из рабочей нагрузки Т (тяга на гаке на спокойной воде), равной 20% от разрывной Т_р. Тогда формула (7.8) упростится:

. (7.9)