2.3.Расчет количества буксирного флота

Плоты буксируют со скоростью 0,4…1,2 м/с относительно воды. Сила тяги на гаке судна-буксировщика равняется сопротивлению воды движению плота.

Сопротивление воды движению сортиментных пучковых плотов при оптимальной длине буксирного каната на глубокой и спокойной воде определяют по формуле [5].

R = (f F)V²/ 2, (2.14)

где расчетный коэффициент сопротивления формы, зависящий от отношения В / Т (табл. 2. 7).

Таблица 2.7. Значения коэффициента сопротивления формы

В / Т	1	10	20	40	60	100	200
	1,10	1,40	1,55	1,72	1,80	1,88	1,96

 - погруженная в воду площадь поперечного сечения плота, м²

; (2.15)

f - расчетный коэффициент сопротивления трению, f = 0,009 ;

F - смоченная поверхность плота, м²

F = L (B + 2) (2.16)

где L - длина плота;

V - скорость движения буксировщика с плотом относительно воды, м/с;

 - плотность воды, кг/м.

Зависимость оптимальной длины буксирного каната L_к от мощности двигателей буксирного судна при буксировке на спокойной воде приведена в таблице 2.8.

Таблица 2.8.Длина буксирного каната

N, кВт	100	220	330
L, м	80…100	200	230

При движении плота на буксирном канате длиной каната менее оптимального значения, в величину сопротивления вводят поправочный коэффициент К_к = 1,2. Увеличение сопротивления движению плота на участке малой глубины учитывают коэффициентом К_м = 1,3.

Дополнительное сопротивление движению плота от воздействия ветра определяется по формуле

R_В = 0,5 _в (_в _н +f _в F_в ) (V_в + V) (2.17)

где _в - коэффициент сопротивления воздуха, _в = 0,13;

_н - площадь надводной части поперечного сечения плота, м²;

_н = В ( Н – Т ); (2.18)

где Н - высота плота;

f - коэффициент сопротивления трения воздуха, f = 0,02;

F_в - площадь трения; F_в = L B;

V_в - скорость ветра, м/с;

_в - плотность воздуха, _в = 1,225 кг/м³.

Сопротивление воды движению хлыстовых плотов при оптимальной длине буксирного каната на глубокой и спокойной воде определяют по формуле

R = 0,5 C_хл В ТV² , (2.19)

где С_хл - коэффициент сопротивления хлыстового плота, при условии В / Т > 10 и Н_в / Т > 7

С_хл = 1,63 + 0,0125 L / T, (2.20)

где Н_в - глубина воды.

При движении плота на буксирном канате длиной менее оптимального значения, сопротивление возрастает на величину

R_c = (K_c - 1) R. (2.21)

Коэффициент К_с можно определить по формуле

К_с = 0,98 е ^{- 0,1} +1. (2.22)

Увеличение сопротивления на участке малой глубины определяют из равенства

R_м = 1,48 . (2.23)

При буксировке плота на взволнованной поверхности воды его сопротивление возрастает на величину

R_h = (K_в – 1)R. (2.24)

Значение коэффициента К_в в зависимости от высоты волны при различных скоростях движения плота приведены в таблице 2.9.

Таблица 2.9. Числовые значения коэффициента К_в в зависимости от скорости движения плота и высоты волны

Высота волны, м	Коэффициент Кв при скорости движения плота, м/с
	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
0,8	1.22	1,13	1,09	1.07	1.05
1,1	1,52	1,28	1.18	1.12	1,09
1,3	1.86	1,46	1.28	1.20	1,16
1.6	2.72	1,88	1.50	1.35	1,30
1,9	3.86	2.38	1.83	1.58	1,51
2.1	4,96	2.88	2.14	1,80	1,69

Если высота волны не установлена, то ее определяют по формуле [12]

h_в = 0,0208 V^5/4_в L_в^1/3. (2.25)

где L_в - длина разгона волны, км.

Величину h_в можно определить и по таблице, приведенной в работе "Плотостоянки" [13].

Приняв скорость буксировки плота относительно воды, определяют сопротивление движению плота с учетом дополнительного сопротивлпения от ветра, волнения, влияния длины буксирного каната и глубины воды. Приравняв полученное сопротивление силе тяги на гаке буксировщика, подбирают тип буксирного судна.

При выводе плота с плотбища, а также при буксировке по рекам первоначального плотового сплава для управления хвостовой частью плота применяют вспомогательное судно. При управлении вспомогательным судном, его крепят к хвостовой части плота лагом, толкачом, в борт или в растяжку (рис. 2.21).

Рис. 2.21. Крепление к плоту вспомогательного судна для управления хвостовой частью.

1 - судно - буксировщик; 2 - плот; 3 - вспомогательное судно.

Способы крепления:

а - лагом; б - в борт; в - в растяжку; г – толкачом.

После вывода на магистральную реку плоты укрупняются. Для этого их устанавливают к формировочным причалам. При выполнении этой операции ткже используется вспомогательное судно.

Продолжительность оборота t_об выбранных судов от плотбища до формировочного причала на магистральной реке с плотом и обратно порожнем равна, сут.

t_об = ( t_гр + t_п ) / t_р. (2.26)

где t_гр - продолжительность рейса с плотом

t_р = t₁ + t_б + t₂ ; (2.27.)

t₁ - время,затраченное на крепление буксирных канатов и отдачу крепления плота на плотбище t₁ = 1ч

t_б – продолжительность буксировки плота, ч,

t_б = ; (2.28.)

l - расстояние от плотбища до магистральной реки, км;

V_Б – скорость буксировки плота относительно берега, км/ч,

V_б = Vт + V; (2.29.)

Vт – скорость течения реки, км/ч;

V – скорость буксировки плота относительно воды, км/ч;

t_{2 –} время, затраченное на установку и крепление плота на формировочном причале, t₂ = 1 час;

t_п = продолжительность хода буксирных судов от формировочного причала на магистральной реке до плотбища,

t_п = l / V_П (2.30.)

V_П – скорость хода порожнем с учетом скорости течения реки.

На реках первоначального лесосплава отсутствует судоходная обстановка и все работы на реке выполняют в светлое время суток. Продолжительность работы судов обычно равняется t_р = 14…16 ч в сутки.

Число оборотов за сутки

n_об = 1 / t_об. (2.31.)

Если продолжительность оборота буксирных судов меньше t_р, то планируют целое число оборотов за сутки n_об или целое число оборотов и целый рейс. В последнем случае буксирные суда пережидают темное время суток у формировочного причала на магистральной реке.

В том случае, когда ( t_гр + t_п) t_р t_гр, то планируют целые рейсы за сутки. При этом оборот буксирные суда совершают за двое суток, пережидая темное время суток на магистральной реке.

При условии t_р t_гр на реке первоначальнго сплава устраивают пункты передержки плотов в темное время суток. При этом максимально допустимое расстояние от плотбища до первого пункта передержки равно

l ₁ = (t_р - t₁ - t₂) V_Б (2.32.)

В этом случае продолжительность оборота буксирных судов равна, сут.

t_об = (2.33.)

Общее время, требуемое для вывода и буксировки всех плотов при одном буксирном головном и одном вспомогательном судах, сут.

t_пл = t_об n, (2.34)

где n – количество плотов на плотбище.

Для буксировки всех плотов за период плотового лесосплава t_п ( п. 3.6 задания) потребуется m буксирных судов и m вспомогательных.

m =t_пл / t_п (2.35)

После определеня числа судов из выражения (2.35) уточняют период плотового лесосплава t_п.

Если t_п больше предельной продолжительности вывода плотов с плотбища t; (п 3.5 задания), то при выходе с плотбища необходимо предусмотреть причал для передержки плотов в ожидании буксирных судов