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

Т а 0 л и ц а 19

С целью определения влияния главных размерений и коэф­ фициента полноты водоизмещения на сопротивление воды дви­ жению были испытаны дополнительно шесть типов кильватер­ ных двухсекционных составов из секций БС/1, БС/2, БС/3, БС/4, БС/5 и БС/6, имеющих одинаковое с секцией БС/0 водо­ измещение. Влияние на сопротивление составов стыков и меж­ секционных промежутков, получающихся из-за подреза тран­ цев, исследовалось на основе испытаний монолитной секции-

лили получить дополнительные данные о влиянии соотношений главных размерений и коэффициента полноты водоизмещения секций на сопротивление воды движению составов.

Модели для испытаний были изготовлены такими, чтобы можно

ти одинаковы, в особенности при практически достижимых ско-

100

ростях движения, равных 14—20 км/ч. И только при очень высо­ ких скоростях движения (свыше 24 км/ч) преимущества соста­ вов из длинных полусекций БС/2 более очевидны. Их сопро­ тивление становится на 30—35% меньше, чем составов из сек­ ции БС/0.

Т

Влияние изменения отношения -g- на сопротивление соста­

ва определялось по результатам испытаний составов из полу-

т

секций БС/0, БС/3 и БС/4. С увеличением отношения -g-

остаточное сопротивление состава росло. Вместе с тем, благода­ ря повышенным значениям осадок, составы из секций с боль-

т

шеи величиной отношения -g- имели относительно меньшую

смоченную поверхность и соответственно меньшее сопротивле­ ние трения. Поэтому полные сопротивления составов из секции

т

БС/0, БС/3 и БС/4, имеющих различные отношения -g- , при

практических скоростях движения отличались несущественно. Увеличение коэффициента полноты б с 0,755 до 0,870 не оказа­ ло практического влияния на остаточное, ни тем более на полное сопротивление воды движению состава. С дальнейшим увеличением б секций до 0,951, полученным в значительной степени за счет уменьшения длины, оконечностей, сопротивление состава резко возросло. У состава из секций БС/5 оно оказалось примерно в 2 раза выше, чем у состава из хорошо обтекаемых секций БС/0.

его движению удобно установить, сравнивая результаты модель-

Рис. 34. Зависимость удельного сопротивления воды движению секционных составов от отношения длины к ширине состава

101

По результатам этих испытаний был построен график зави­ симости удельного сопротивления воды движению'секционных

составов от отношения -g- при скоростях движения 4, 5,

6 м/с (рис. 34). Из графика видно, что относительно высокое удельное сопротивление имеют пыжсвые составы 3+3 и 2+2,

у которых отношение -g- = 2,7+4,0, и самое низкое — кильва­

терные.

Для расчета сопротивления воды движению секционных соста­ вов с помощью диаграмм систематических испытаний были пост­

роены графики зависимости поправочных коэффициентов а =

Один из важных факторов, оказывающих влияние на сопро­ тивление состава, —• неравномерность осадок секций в составе. Поэтому в процессе модельных испытаний этому вопросу быдо уделено большое внимание.

Всего для определения влияния неравномерности осадок сек­ ций на сопротивление воды было испытано 24 различных со­ става. При этом осадка секций изменялась от полной 7Р= 3,5 м до эксплуатационной 7+=2,55 м и Тэ2= 2,1 м. Загрузка сек­ ций соответственно равнялась 3040, 1328 и 980 т. Секции с мень­ шей осадкой устанавливались как в головной, так и в конце­ вой частях составов.

Особенно тщательным испытаниям с целью определения влияния неравномерности осадок секций на сопротивление был подвергнут двухсекционный кильватерный состав, имеющий формулу счала 1 + 1.

Результаты испытаний полного и остаточного сопротивле­ ния этого состава показаны на рис. 35.

Анализируя эти данные, можно отметить, что неравномер­ ность осадок секций в двухсекционном кильватерном составе весьма отрицательно влияет на сопротивление движению. Так, уменьшение осадки одной из секций с 3,5 до 2,55 м или даже

* Lu, — длина цилиндрической вставки секции.

102

ные сопротивления состава из секций с различной осад­ кой и состава из секций, за­ груженных па одинаковую осадку, равную средней, то в этом случае сопротивление первого состава оказывается больше на 10—15%.

Увеличение общего со­ противления состава вслед­ ствие неравномерности оса­ док секций вызывается по­ вышением остаточного со­ противления. Сопротивление трения изменяется пропор­ ционально изменению смо­ ченной поверхности, т. е. с уменьшением осадки одной из секций оно также снижа­ ется.

Преимущества, которые дает загрузка секций на одинаковую осадку, сохра­ няются при всех скоростях движения, несколько умень­ шаясь с увеличением скоро­ сти.

Поскольку неравномер­ ность осадок секций прежде всего оказывает большое влияние на остаточное со­ противление состава, целе­ сообразно проанализировать влияние этого фактора именно на остаточное сопро­ тивление1, отнесенное к единице водоизмещения нлн

103

15 км/ч в 2 раза больше, чем состава, осадка обеих секций ко­ торого одинакова: Т1— Т2=3,5 м, а при скорости 20 км/ч — почти в 1,5 раза.

С уменьшением разности осадок секций удельное сопротивле­ ние состава также снижается, приближаясь к удельному сопро­ тивлению состава из секций с равными осадками. Интересно отметить, что при установке секции с меньшей осадкой в каче­ стве головной удельное остаточное сопротивление секционного состава возрастает. Так, испытания кильватерного состава из

Рис. 36. Зависимость удельного остаточного сопротивления воды движению двухсекционного кильватерного состава от скорости движения при различной загрузке секций

104

тшзленшо двухсекционного кильватерного состава от неравномерности осадок и скорости движения

3,5 м оказалось лишь на 1,5—5% меньше, чем при загрузке всех секций на осадку 3,5 м.

Почти таким же осталось и сопротивление состава, у кото­ рого осадка двух секций была уменьшена с 2,55 м до 2,1 м.

Особенно высокое удельное остаточное сопротивление име­

осадок при необходимости следует допускать лишь у смежных секций, заканчивающихся хорошо обтекаемыми оконечностями.

Влияние неравномерности осадок секций на остаточное сопротивление воды движению секционных составов прибли­ женно можно оценить с помощью графика зависимости коэф­

но к двухсекционному кильватерному составу. При этом под величиной АТ понимается разность _осадок головной и концевой

секций в местах их стыка, а буквой Т обозначена средняя осадка всего состава, т. е. Т = Т'+С)Т2 . Если же секционный состав

включает несколько таких двухсекционных кильватерных сос­ тавов, то должна осредняться не только осадка состава, но и средняя'разность осадок секций в стыкуемых транцевых око­ нечностях.

Модельные испытания позволили определить значения ко­ эффициентов счала секционных составов. Сопротивление двух­ секционного кильватерного состава 1 + 1 при этом принима­ лось за единицу. Численные значения коэффициентов счала ока­

105

зались весьма существенно зависящими от скорости движения

(рис. 38).

Коэффициенты счала определялись по формуле

Яе. с

Аеч.с --

'1+1

1 = 1

где Яг1+1— сопротивление каждой пары, секции, включенной

всостав;

п—■число включенных в состав пар секции.

Влияние стыка на сопротивление двухсекционного кильва­ терного состава определялось ГИПВТом при семи различных межсекционных расстояниях. Полученные кривые остаточного сопротивления состава приведены на рис. 39. Сопротивление трения состава считалось не зависящим от межсекционного расстояния. Анализируя график, можно отметить, что остаточ­ ное сопротивление воды движению состава 1+ 1 возрастает примерно пропорционально увеличению межсекционного рас­ стояния. Этот вывод убедительно подтверждается интер­

106

Рис. 39. Зависимость остаточного сопротивления двухсекционного кильватер­ ного состава от скорости движения при различных межсекционных расстоя­ ниях

проведены испытания эквивалентных монолитных судов ЭС-I и ЭС-П как одиночных, так и учаленных в составы. В частности, дополнительное сопротивление состава 1 + 1, возникающее из-за подреза транцев секций в месте их стыка, можно установить по результатам испытаний эквивалентной монолитной баржи ЭС-1. Полученные в результате испытаний кривые полного и оста­ точного сопротивлений воды движению груженого секционного состава 1+ 1 и эквивалентного судна ЭС-I приведены на рис. 41.

Испытания показали, что дополнительное сопротивление этого водного пространства также следует учитывать. При ско­ рости движения v = 15 км/ч оно составляло около 30% оста­ точного сопротивления и 6% полного сопротивления, а при скорости 20 км/ч — соответственно 17 и 5,5%.

Более точно сопротивление воды движению секционных со­ ставов можно оценить по данным их натурных испытаний. Од­ нако непосредственно сопротивление воды движению секцион­ ных составов в процессе натурных испытаний не замерялось, так как исследовательские партии -еще не вооружены соответ­ ствующими динамометрами, обеспечивающими измерение си­ лы упора толкача с достаточной точностью, а буксировка тол­ каемых составов на тросе почти нигде не производилась.

Таким образом, правильность модельных испытаний и экс­ плуатационные преимущества секционных составов перед обычными баржевыми составами приходится устанавливать в

107

основном лишь по данным о скоростях движения. Натурные испытания секционных составов в СССР проводились или во время сдаточных испытании секционных составов, или в про­ цессе их эксплуатации. Исследовательские партии были созданы

Испытаниям подвергались эксплуатируемые в СССР типо­ вые секционные составы проектов № 465, 301, 1787 и 1581. Первым из них в 1957 и 1958 гг. испытывался волжский секци­ онный состав проекта № 465 из одной, двух и трех груженых и порожних секций с толкачом типа «Зелеиодольск» мощностью 1200 л. с. Результаты этих испытаний, а также для сравнения результаты модельных испытаний этого же состава, проведен­ ных по заданию Волгобалтсудопроекта, и натурных испытаний баржевых толкаемых составов практически одинаковой грузо­ подъемности с секционным составом приведены в табл. 20.

Анализируя данные этой таблицы, можно отметить, что ско­ рость движения секционных составов по результатам модель­ ных испытаний оказалась заниженной (на 14—18%) по срав­ нению с данными натурных испытаний. Скорость движения двухбаржевого состава при работе двигателей на полный ход равнялась лишь 87,3% от скорости движения двухсекционного состава такой же длины, хотя загрузка последнего была на 1050 т, или на 22%, больше. Скорость движения трехсекцион­ ного состава оказалась на 28% больше, чем трехбаржевого.

1 0 8

О

СО