книги из ГПНТБ / Ваганов, Г. И. Эксплуатация секционных составов

Совместное решение уравнений (59) и (77) для случаев движения судов и составов с углом дрейфа |3>|Зо позволяет получить после преобразований следующее приведенное ку­ бичное уравнение:

Уравнение (87) решается аналогично уравнению (50).

Для решения путевой задачи, связанной с расчетом потреб­ ной ширины судового хода при заданных габаритах состава, не­ обходимо в уравнения (62) и (63) подставить значения углов дрейфа, полученные по формуле (77) В. Г. Павленко.

При определении величин р, q и г, входящих в формулу (77), приближенно можно принимать — =0,06 —0,07 для однопыжевых

■составов и 0,13 — 0,20—для двухпыжевых.

длиной в 4 раза меньше радиуса кривизны при движении вниз и в 2 раза меньше при движении вверх. Это правило одинако­ во распространяется как на большие, так и на малые реки. На самом деле такое распространение одного и того же требо­ вания на все реки неправильно.

90

Дело в том, что радиусы кривизны и ширины судового хода, а также скорости течения на равнинных реках СССР сущест­ венно отличаются друг от друга. А размеры предельно возмож­

5,5, а на значительной части р. Москва— 1,9. Иначе говоря, от­ носительная ширина судового хода на малых реках в 2—3 раза больше, чем на магистральных. Это позволяет водить на малых реках суда и составы со значительно меньшими соотношениями радиуса кривизны судового хода к длине состава. Кроме того, скорости течения на малых равнинных реках меньше, чем на магистральных, что в свою очередь вызывает дальнейшее сни-

R

жение отношения — .

Сказанное выше отчетливо подтверждается выполненным авто­ ром расчетом предельно допустимых соотношений радиуса кривиз­

Исходные данные и результаты расчета приведены в табл. 15. Из них видно, что допустимые значения отношений радиуса кривизны к длине состава на относительно меньших реках должны приниматься существенно меньшими, чем на крупных реках.

92

На магистральных реках II и III классов, путях местного значения IV и V классов и малых реках VI и VII классов не­ редко встречаются закругления судового хода с непропорцио­ нально малым отношением радиуса кривизны к ширине судово-

го хода - у . Теоретически на ряде таких участков радиус

кривизны судового хода недостаточен для прохождения не только наибольших, но даже и средних составов.

Расчет допустимой длины состава по универсальным графи­ кам В. Г. Павленко в этих случаях становится невозможным. А фактически составы по ним проходят безаварийно. Чем это объяснить? Как в таких случаях рассчитать предельно допус­

визны судового хода можно определить исходя из решения следующей задачи.

Рассмотрим закругление реки с непропорционально широ­ ким судовым ходом b и недостаточным радиусом кривизны R

(рис. 30).

Для определения возможного увеличения радиуса кривиз­ ны необходимо знать ориентировочную потребную ширину су­ дового хода. Последняя в первом приближении находится из следующего выражения:

преобразовав которое, получим:

93

1. При Ал + b{< R-, cos — величина смещения а может прини­

мать любые положительные значения. Иначе говоря, в этом слу­ чае на криволинейном пути можно выделить прямолинейный учас­ ток, ширина которого будет достаточной для прохождения соста­ ва.

2. При /?i+&i> Rncos максимально возможное смещение центра кривизны будет определяться равенством

2(./П+ Н) — R 2 cos

Вэтом случае радиусы внутренней и внешней кромок судового хода определяются по формулам (90) и (91), а радиус кривиз­ ны центральной оси судового хода — по выражению

внутренней кромки криволинейного судового хода к внешней. Увеличение радиуса кривизны при этом определится при помо­

0[Д = ^ R l — 2R 2 a cos о + а 1 .

а новый радиус по центру судового хода найдем из уравнения

(93).

Для определения максимально допустимых габаритов су­ дов и составов на подобных участках судового хода следует в ранее рекомендованные расчетные формулы (66; 71; 74; 75; 86; 87) для решения судовой и путевой задач подставлять новые, увеличенные значения радиуса кривизны судового хода.

94

Глава IV

Скорость движения составов

§ 14. Результаты зарубежных экспериментальных исследований сопротивления секционных составов

Улучшение скоростных качеств секционных составов по срав­ нению с баржевыми составами в основном объясняется суще­ ственным уменьшением сопротивления воды их движению. Ши­ рокому применению секционных составов за рубежом предше­ ствовали их обширные модельные и натурные испытания. Особенно значительные экспериментальные исследования сек­ ционных составов были проведены в США.

Американский ученый Байер еще в 1947 г. на технической

става примерно такой же грузовместимости.

Интересные данные о результатах экспериментальных иссле­ дований баржевых и секционных составов были приведены в американском журнале «Водные пути («Waterways») 1954 г. (табл. 16). Число барж и секций в кильватерном составе из­ менялось от 1 до 6. Баржи и секции имели следующие размеры: L'X B'^T=58,5X10,5X2,67 м. Скорость движения на глубокой воде равнялась 11,2 км/ч. Из этих данных видно, что сопро­ тивление воды движению секционных составов на 12—25% меньше, чем аналогичных баржевых составов. При этом грузо­ подъемность секционных составов была на 3,75—6,25% боль­ ше, чем баржевых. С увеличением числа секций в составе пре­ имущества секционных составов возрастают.

Эффективность применения секционных составов на мелко­ водье оказалась еще более высокой.

Сравнительные натурные испытания двухпыжевых барже­ вых и секционных составов одинаковых габаритных размеров были проведены в США в 1956 г. на р. Миссисипи. Эти испы­ тания убедительно показали, что затраты буксировочной мощ­ ности на 1 т грузоподъемности секционного состава на 10— 32% меньше, чем у баржевого состава. Причем с увеличением грузоподъемности и скорости движения разность удельных со-

95

Таблица 16

противлений баржевого и секционного составов становится бо­ лее значительной.

В половине 50-х годов в США были проведены ценные сравнительные модельные и натурные испытания толкаемого и буксируемого составов из девяти секций и девяти барж одина­ ковых главных размерений. Размеры отдельных барж и сек­

помимо преимуществ метода толкания, убедительно показыва­ ют и преимущества секционных составов перед баржевыми. В самом деле, замена баржевого состава секционным позволила увеличить скорость движения состава с буксировщиком мощ­ ностью 2000 л. с. на 11%, а с буксировщиком мощностью 3600 л. с. — на 9,5%. Приведенное сопротивление баржевого соста­ ва с буксировщиком 4700 кг-с2/м2, или на 34% больше, чем у секционного состава таких же размеров. Без учета сопротив­ ления толкача приведенное сопротивление баржевого состава

96

VL___ ________

6,5м

Рис. 33. Формы оконечностей моделей секций, испытанных в Потсдамском опытовом бассейне

В начале 60-х годов обширные модельные испытания секци­ онных составов были проведены в Потсдамском опытовом бас­ сейне ГДР. Испытаниям подвергались два типа секций: Vse раз­

Формы корпуса секций обоих типов видны из рис. 33. Резуль­

98

1.С увеличением скорости движения влияние формы обра­ зования оконечностей становится менее заметным.

2.Эффективность применения секций прямоугольных очер­ таний возрастает с повышением их числа в составе.

3.Толкание отдельных секций нерационально.

Модельные испытания предшествовали также строительству секционных составов в Польше, Югославии, Болгарии, Бель­ гии и других странах. Результаты этих испытаний опублико­ ваны лишь частично, и систематизировать их не представляется возможным. Однако все они, как и описанные выше, убеди­ тельно подтверждают более высокие ходовые качества секцион­ ных составов по сравнению с баржевыми вследствие весьма существенного снижения сопротивления воды их движению.

В СССР первые экспериментальные исследования сопротив­ ления воды движению секционных составов были про­ ведены в процессе проектирования первого волжского трехсек­ ционного состава. В последующие годы различными проектны­ ми и научно-исследовательскими организациями осуществля­ лись модельные испытания при разработке каждого нового проекта секционных составов. После постройки натурным ис­ пытаниям подвергался каждый типовой состав.

Кнастоящему времени опубликован ряд обобщающих работ,

вкоторых сделаны выводы о том, что сопротивление воды дви­ жению секционных составов в зависимости от числа и размеров секций на 10—40% меньше, чем баржевых составов такой же грузоподъемности. В этих работах вскрыты и основные причины снижения сопротивления секционных составов.

Несмотря на проведение значительного количества модель­ ных и натурных испытаний секционных 'составов, до 1968 г. не был разработан достаточно точный расчетный метод определе­ ния сопротивления воды их движению. Более того, результаты модельных и натурных испытаний не позволяли приступить к разработке такого метода, так как они были недостаточно сис­

тематизированы. Поэтому для решения этой задачи в ГИИВТе в 1966-—1967 гг. под руководством автора были проведены до­ полнительные обширные модельные испытания волжских сек­ ционных составов.

Испытаниям подвергались составы из секций БС/О проекта № 1581 Ленинградского ЦТКБ МРФ.

4* 99