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

При этом загрузка секционного и баржевого составов была оди­ накова.

Невыгодно оказалось лишь толкать одну секцию. Скорость толкания одной баржи с грузом 3235 т превысила скорость тол­ кания носовой секции на 11 —18%, а кормовой — почти в 2 раза. При этом загрузка секций была на 11% меньше. Следо­ вательно, толкание отдельных секций может быть рекомендо­ вано лишь на короткие расстояния после расформирования со­ става.

В 1962 г. исследовательская партия ГИИВТа под руководст­ вом Л. М. Рыжова провела натурные испытания секционного состава проекта № 1787 грузоподъемностью 7500 т, имеющего размеры L x 5 = 236X14 м (вместе с толкачом). В качестве толкача использовался теплоход типа «Дунайский» мощностью 1340 л. с. Результаты испытаний скорости движения этого со­ става приведены в табл. 21.

Испытания показали, что подрез транца на высоту 1,4 м уве­ личивает скорость движения отдельных секций, в особенности концевой секции при ее движении носовой частью вперед. Одна­

проекта № 1787 можно рекомендовать также только на корот­ кие расстояния.

В целом скорости движения секционного состава проекта № 1787 оказались очень высокими, на 10—20% превышаю­

щими скорости близких по грузоподъемности баржевых соста­ вов.

Представляют интерес натурные испытания Обь-Иртышского секционного состава (проекта № 301) грузоподъемностью 3000 т, проведенные исследовательской партией НИИВТа под руковод­

110

проведения этих испытаний впервые было определено в натур­ ных условиях влияние на скорость движения разности осадок и уступов секций по ширине состава. К сожалению, разность оса­ док секций при испытаниях была не более 9 см. Но и при такой разности осадок скорость оказалась меньше, чем у состава с одинаковой осадкой секции, в особенности при установке секции с меньшей осадкой в качестве головной.

Уступы секций по ширине состава несколько увеличили со­ противление воды его движению. Скорость движения испы­ танного сибирского двухсекционного состава при сдвиге сек­ ций относительно друг друга-на 0,6 м уменьшилась на 2,5—3%, а сопротивление состава возросло на 5—8%. Поскольку при формировании кильватерных секционных составов величина уступов по ширине не бывает больше указанной, то можно сде­ лать заключение, что уступы на скорость движения состава практически не влияют.

В 1964—1966 гг. исследовательская партия ГИИВТа прове­ ла натурные испытания различных составов из секции проекта 1581 Ленинградского ЦТКБ МРФ. Все скоростные испыта­ ния этих составов проходили в основном с толкачом мощностью 1340 л. с. проекта № 749Б. Испытаниям подвергались кильва­

толкача типа «Дунайский». Характеристика испытанных соста­ вов и результаты исследований указаны в табл. 22.

достигла при осадке порожнем 11%, а при Т = 2,1 м — 7,2%. В целом результаты модельных испытаний, при такой сходи­ мости с данными натурных испытаний, могут считаться досто­ верными.

Таким образом, натурные испытания в основном подтвер­ дили скоростные качества секционных составов, установлен­ ные в результате модельных испытаний. Следовательно, полу­ ченные закономерности изменения сопротивления секционных составов могут быть распространены с известным приближени­ ем на натурные секционные составы.

С введением в эксплуатацию несамоходных судов проектов Р-56 и Р-29 и толкачей мощностью 800 л. с. и 2000 л. с. в си-

ш

Т аб л и ц а 22

бирских бассейнах были проведены их натурные испытания. В частности, в 1968 г. исследовательская партия НИИВТа прове­ ла интересные испытания составов из одной и двух секций про­ екта № Р-29 с толкачом мощностью 800 л. с. проекта № 758. Ис­ пытания показали, что скорость движения груженого пыжевого двухсекционного состава равняется 11,2 км/ч, а кильватер­ ного—14,3 км/ч, или на 27% больше. Скорость движения при толкании одиночных секций носом и транцем вперед 14—-15 км/ч, т. е. примерно такая же, как и при толкании кильватер­ ного состава из двух секций. При толкании порожних двухсек­ ционных составов форма счала ощутимого влияния на скорость движения не оказывала.

Проведенные натурные испытания двухниточных составов из четырех секций проекта № Р-29 и из четырех барж проекта № Р-56 с толкачами мощностью 2000 л. с. показали, что с сек­ ционным составом на Енисее этот толкач развивал скорость до 14,5 км/ч, а с баржевым составом на Иртыше-— только до 12 км/ч, или на 17% меньше.

112

В целом натурные испытания секционных составов пол­ ностью подтвердили высокие ходовые качества этих составов благодаря значительному снижению сопротивления воды их движению.

§ 16. Метод расчета сопротивления воды движению секционных составов

Секционные составы в зависимости от типа секций и форм счала можно уподобить или одиночному судну большой длины или баржевому составу. К первому случаю следует отнести составы, все секции которых имеют в местах стыка полностью обрезные транцы или лишь небольшие их подрезы. Промежу­ точные секции такого состава коробчатой формы (ящикообраз­ ной). Прототип такого состава — волжский трехсекционный состав проекта № 465. К этому же случаю можно отнести и двухсекционные составы с некоторым подрезом транцев стыку­ емых оконечностей. При этом сопротивление дополнительных водных пространств, образуемых вследствие подреза транцев, определяется особо.

Ко второму случаю уподобления следует отнести все пы-

ность выполнена в виде обрезного транца, другая имеет обыч­ ную обтекаемую форму.

В зависимости от уподобления секционного состава одиноч­ ному судну или баржевому составу рекомендуются различные способы расчета сопротивления воды его движению.

Так, сопротивление кильватерного секционного состава, сек­ ции которого имеют в местах стыка полностью обрезные тран­ цы или незначительные их подрезы, может определяться по одной из методик, применяемых для расчета сопротивления во­ ды движению несамоходного судна таких лее размеров, что и секционный состав.

Для этой цели нужно лишь иметь кривые зависимости коэффи­ циентов остаточного сопротивления от числа Фруда и поправочных

учесть сопротивление стыков и влияние на остаточное сопротивле­ ние неравномерности осадки секций.

Если секции имеют значительный подрез транцев в местах их стыков, то к полученному сопротивлению следует еще при-

113

бавить дополнительное сопротивление водных пространств, об­ разуемых подрезами транцев.

Во втором случае уподобления секционного состава барже­ вому расчет сопротивления можно выполнять с помощью коэф­ фициентов счала. В этом случае в качестве базового следует принимать кильватерный состав из двух секций, соединенных транцевыми оконечностями, если состав включает в себя пар­ ные секции, и состав из одной нитки секций, если в нитку включаются промежуточные ящикообразные секции.

Сопротивление базовой единицы (базового судна) опреде­ ляется так же, как и в первом случае уподобления секционного состава.

Рассмотрим сначала первый метод расчета сопротивления воды движению кильватерных секционных составов, секции которых не имеют подрезов транцев в стыкуемых оконеч­ ностях.

Общий вид формулы для расчета полного сопротивления воды движению такого состава

здесь Re — безразмерное число Рейнольдса;

114

сш— безразмерный коэффициент шероховатости смоченной поверхности секции или полусекции состава: для реч­ ных металлических судов и секций, имеющих вол­ нистую поверхность корпуса и выступающие за­ клепки, стыки и швы в зависимости от степени об­ работки = 0,7-Ю -зч-1,Ы (Н;

Для более точного определения смоченной поверхности сек­ ций и оценки существующих методов ее выяснения был выпол­ нен сравнительный расчет смоченной поверхности испытанных в ГИИВТе секций по наиболее распространенным формулам. Результаты расчета сравнивались с данными модельных испы­ таний.

Расчет смоченной поверхности двухсекционных кильватер­ ных составов по различным формулам и сравнение расчетных данных с фактической величиной смоченной поверхности соста­ вов показали, что наибольшую точность обеспечивает примене­

где а и b — числовые коэффициенты, учитывающие тип судна; для несамоходных судов а=1,45; 6=1,13. Результаты расчета по этой формуле отличаются от фактической смоченной поверх­ ности не более чем на 2%.

Остаточное сопротивле­ ние секционного состава це­ лесообразно рассчитывать по известной формуле

115

ентами полноты водоизмещения, определяется с помощью сле­ дующего выражения:

Soct.c = Cd'.otr.c.o 1 (102)

где

gocT.c-G- — коэффициент остаточного сопротивления прототипного

Ь\ — поправочный коэффициент, учитывающий влияние из-

т

менения отношения -g секционного состава от прото-

типного значения до расчетного; принимается по гра­ фику b[= f , приведенному на рис. 45;

с— поправочный коэффициент, учитывающий влияние измене­ ния отношения длины цилиндрической вставки к длине

— /(--£г)> приведенному на рис. 46;

d — поправочный коэффициент, учитывающий влияние измене­ ния коэффициента полноты водоизмещения двухсекцион­ ного состава от прототнпного значения до расчетного; принимается по графику d = f (8с.с), приведенному на рис. 47.

0,7 0,8 0,9 Luc

117

доизмещения на коэффициент остаточного сопротивления соста­ ва уменьшается. В этом случае поправочный коэффициент d, определенный по этому графику, может быть употреблен толь­ ко для поправки к остаточному сопротивлению концевых сек­ ций. Для таких составов в целом можно рекомендовать приме­ нение следующей приближенной формулы:

неравномерности осадок секций на остаточное сопротивление состава, находится по графику (см. рис. 37).

Сопротивление каждого стыка между транцевыми оконеч­ ностями секционного состава можно определить, используя час­ тично приближенную методику Г. Н. Абрамовича, разработан­

Сопротивление трения стыка можно определить, полагая, что вода, заключенная в межстыковом соединении, является непод-

118

вижиои п перемещается вместе с составом с той лее скоростью, с какой движется сам состав. В этом случае на слое воды, за­ ключенном между бортовыми и днищевыми обшивками сосед­ них секций, будут возникать силы сопротивления трения и фор­ мы. Кроме того, в местах стыка образуются также расходящие­ ся и поперечные волны, что подтверждается данными экспери­ ментальных исследований.

Считая, что в начале стыка формируется свой пограничный слой воды, примыкающий к поверхности межстыкового соеди­ нения, можно найти сопротивление трения стыка по следующей формуле:

дить с помощью его графической зависимости от числа Рейнольд­ са Rec-r, т. е.

График зависимости scT.Tp=/(ReCT) носит такой же характер, как и аналогичный график для расчета коэффициента сопротивле­ ния трения технически гладких поверхностей (рис. 48). График по­ строен по следующей формуле:

Рис. 48. Зависимость коэффициента сопротивления трения смоченной поверх­ ности стыка от числа Рейнольдса

11»