Практическая работа

«ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БУКСИРНЫХ ЛИНИЙ. ВЫБОР БУКСИРА И СПОСОБА БУКСИРОВКИ».

Цель работы:

Целью настоящей лабораторной работы является закрепление теоретических знаний по расчету буксирной линии путем анализа физических процессов, происходящих при буксировке в любых условиях. Поэтому задачи при выполнении настоящей лабораторной работы курсантами является:

1. Приобретение практических навыков по расчету буксирных линии.

2. Приобретение знаний по пониманию физических процессов, происходящих при буксировке на тихой воде и шторме.

3. Приобретение навыков по выполнению практических расчетов сил, действующих при буксировке, а также расчет буксирной линии и ее длины, при различных условиях плавания.

Методические указания учитывают требования Международной конвенции о подготовке и дипломированию моряков и несения вахты STCW-95 и нормативных документов Министерства транспорта Украины.

Методические указания предназначены для курсантов старших курсов судоводительской специальности и студентов заочного факультета.

Основные теоретические сведения

В морской практике существуют следующие виды буксировок судов: за кормой на буксирном тросе; борт о борт (лагом); методом толкания.

Из-за сложных погодных условий в открытом море только первый способ может быть использован в штормовую погоду. Усилия, которые возникают в буксирном тросе при орбитальном перемещении судов на волнении, достигают значительных величин, которые равны 1/6 массы буксируемого объекта. По этой причине для выполнения буксировки необходимо определить параметры буксирной линии, подобрать материал буксира, а также выбрать скорость, при которой будет обеспечено безопасное движение буксируемых судов.

При движении состава буксирная линия принимает форму математической кривой - цепной линии. При этом параметры цепной линии изменяются -происходит упругое удлинение и спрямление. Процесс изменения параметров цепной линии называется игрой. При этом различают два вида игры буксирной линии: первого и второго рода. Первого рода - это игра буксирной линий за счет упругого удлинения. Второго рода - это игра буксирной линий за счет ее спрямления.

Условие безопасной буксировки определяется высотой волны 3%-ой обеспеченности. При этом должно выполняться следующее условие -суммарная игра буксирной линии должна быть больше высоты волны 3%-ой обеспеченности. При этом суда будут свободно совершать орбитальное перемещение, без рывков и чрезмерных усилий в буксирной линии.

По этой причине при выполнении расчетов необходимо определить игру буксирной линии для заданных условий плавания и материал троса, которые позволят выполнять движение с заданной скоростью. При выполнении расчетов будут использоваться данные, приведенные в таблице 1.

Таблица №1. Перечень параметров и условных обозначений, их размерность.

№№ п/п	Наименование параметра	Условное обозначение	Размерность
1	Сопротивление буксирующего судна	Rв	кН
2	Сопротивление буксируемого судна	Rво	кН
3	Сопротивление буксирующего судна в шторм	Rбш	кН
4	Сопротивление буксируемого судна в шторм	Rбош	кН
5	Сопротивление воздуха	Rвозд	кН
6	Сопротивление трения	Rf	кН
7	Остаточное сопротивление	Rr	кН
8	Сопротивление свободно вращающегося винта	Rв	кН
9	Сопротивление застопоренного винта	Rзв	кН
10	Сопротивление корпуса	Rк	кН
11	Коэффициент запаса прочности буксирного троса	Кз	кН
12	Номинальная тяга на гаке	Тг	кН
13	Тяга винта	Рв	кН
14	Масса плотности морской воды 1025 кг/м3	r	1025 кг/м3
15	Масса плотности воздуха 1,25 кг/м3	rв	1,25 кг/м3
16	Аэродинамический коэффициент	Св
17	Скорость буксировки на тихой воде	Vбшо	м/сек
18	Скорость буксировки в шторм	Vбш	м/сек
19	Текущая скорость судна	V	узл
20	Площадь проекции надводной части на миделе	Snob	м2
21	Площадь смоченной поверхности	W	м2
22	Скорость истинного ветра	Wи	м/сек
23	Коэффициент полноты водоизмещения	don
24	Коэффициент сопротивления волнению	Кволн
25	Водоизмещение судна	D	т
26	Длина судна между перпендикулярами	L	м
27	Ширина судна	В	м
28	Сила упора винта на швартовых	Ршв	кН
29	Мощность, подводимая к винту	Nв	кВт
30	Средняя осадка	Тср	м
31	Длина участка троса буксирной линии	lт	м
32	Длина участка цепи буксирной линии	lц	м
33	Вес одного погонного метра троса	qц	Н/м
34	Вес одного погонного метра цепи	qц	Н/м
35	Разрывная прочность троса	Rт	кН
36	Разрывная прочность цепи	Rц	кН
37	Заданная скорость буксировки	Vб	узл
38	Вес рассчитываемого участка буксирной линии	Р	кН
39	Коэффициент стрелки провеса буксирной линии	Ку
40	Коэффициент удлинения за счет спрямления	Кх
41	Сопротивление волнения	Rволн	кН

Сопротивление R_бо определяется по формуле:

, (1)

где R_в= 10% от R_к при свободно вращающемся винте;

R_зв= 30% от R_к при застопоренном винте;

(2)

Сопротивление корпуса R_к. буксировщика и буксируемого объекта рассчитываются по приближенным эмпирическим формулам.

, (3)

, (4)

(5)

Коэффициент трения f в зависимости от длины судна можно выбрать в таблице 2

f	L=120,150 м	L=160,190 м	L=200,220 м
	0,141	0,140	0,139

Сила упора винта может быть рассчитана по приближенной эмпирической формуле:

. (6)

Ветер и волнение создают дополнительное сопротивление движению буксирного каравана и снижают скорость буксировки:

, (7)

где С_в,- аэродинамический коэффициент воздушного сопротивления, принимается равным от 0,6 до 1,0;

ρ_в-массовая плотность воздуха—1,25 кг/м³.

Сопротивление движению буксирного каравана от волнения

, (8)

где К_волн - коэффициент сопротивления волнения, его значение определяется

К_волн = (степень волнения в баллах) 10^-4.

r — массовая плотность воды - 1025 кг/м³.

Для определения скорости с учетом дополнительных сопротивлений R_возд и R_волн необходимо построить графики сопротивления буксировщика и буксируемого судна.

Основное уравнение буксировки (без учета инерционных сил, возникающих при рывке буксирного троса)

(9)

Для облегчения расчетов введем предположение, что буксировщик и буксируемый объект являются однотипными судами.