книги из ГПНТБ / Буксирные суда (проектирование и конструкция)

Для толкачей и буксиров внутреннего плавания, у которых диапазон изменения В/Т весьма значителен, возможную величину осадки следует оценивать в первую очередь по мощности на валу, с учетом установки гребных винтов оптимального диаметра. За­ тем полученную осадку нужно сопоставить с гарантированными глубинами реки, для которой проектируется буксирное судно и требованиями «Правил плавания по внутренним водным путям». Следовательно, осадка зависит от мощности двигателя только до предела, допускаемого глубиной реки. На графике рис. 45 четко

І,п V

10

2

г

!

О

Рис. 45. Зависимость осадки толкачей и толкачей-буксиров от их мощности и глубины рек Волги (X) и Миссисипи (♦ ) .

видны «площадки» из точек, соответствующих осадкам судов раз­ ной мощности. Осадку следует принимать наибольшей из допус­ каемых условиями плавания, так как от нее зависят тяговые пока­ затели и общие размеры судна.

Если по заданной мощности сначала определено водоизмеще­ ние буксирного судна, то его главные размерения можно оценить, в первом приближении, руководствуясь статистическими данными по относительным величинам /, b и t, имеющим большую стабиль­ ность:

L = / f / D ; В = Ь ^ / Ъ \ T ^ t ^ D .

Величины относительных значений /, b и t могут быть получены по близким прототипам из табл. 1—12.

Для предварительного определения главных размерений бук­ сирных судов внутреннего плавания в зависимости от осадки, ширины типовых составов и характеристик проектируемого судна С. П. Арсеньевым [6] предложены следующие формулы.

114

Осадка с экипажем и полными запасами в зависимости от осадки толкаемых или буксируемых судов

ловливаемая «Правилами плавания по внутренним водным путям»; kT— коэффициент, учитывающий соотношение осадки толкача или буксира и несамоходных судов при нормируемых глубинах ктщ.

Коэффициент &т рекомендуется принимать для толкачей 0,85—0,90, а для буксиров — 0,90—0,95.

Осадка судна с экипажем и минимальными запасами топлива (осадка кормой Гк при этом равна около 0,9 Т) должна обеспечи­ вать нормальные условия работы гребных винтов, диаметр кото­ рых зависит от величины Тк, мощности на валу движителя іѴв и частоты вращения вала. Необходимая величина осадки для удов­ летворения этому условию

где N — мощность главных двигателей кВт; Хд — количество греб­ ных винтов; пв — частота вращения гребного вала, об/с.

Длина толкача или буксира определяется исходя из следую­ щих условий:

а) обеспечения хорошего подтока воды к винтам

где ат— коэффициент, зависящий от выбранного типа главных дви­ гателей; ат равен 7,0 при установке дизелей без наддува и 6,1 — с наддувом. Для малых судов с быстроходными двигателями

3,6.

На основании приведенных значений С. П. Арсеньев рекомен­ дует для определения длины и ширины основных типов толкачейбуксиров и буксиров следующие эмпирические формулы.

В случае линейных толкачей-буксиров, исходя из совместного решения уравнений (51) и (52):

Применительно к линейным буксирам и толкачам-буксирам глубоководных путей, а также к толкачам-буксирам, обслуживае­

ДВС без наддува 4,58, с наддувом — 4,18; у быстроходных ДВС —

Для линейных буксиров и толкачей-буксиров мелководных рёк

где S3K.— минимально необходимая площадь помещений экипажа, подобранная по близкому прототипу с учетом санитарных требова­ ний; аш— численный коэффициент, равный для среднеоборотных ДВС без наддува 1,3; с наддувом— 1,05; у быстроходных ДВС —

0,48.

В случае малогабаритных толкачей-буксиров (шлюзовых), ис­ ходя из размещения энергетической установки общей мощностью N:

где Хд — число двигателей.

Высоту борта Я для морских судов устанавливают, как сумму осадки и высоты надводного борта, принимаемого по Правилам Регистра СССР.

Высота борта для портовых и рейдовых буксирных судов очень часто зависит от расположения служебных помещений или от вер­ тикального габарита главных двигателей и принимается мини­ мально возможной с учетом сохранения необходимой высоты над­ водного борта, устанавливаемой Регистром СССР.

116

Кроме этого для первого приближения высоту борта часто определяют из оптимального соотношения L/Я (см. табл. 1—12).

В начальной стадии проектирования, исходя из заданной мощ­ ности или выбранных главных размерений, оценивается величина водоизмещения судна.

Рис. 46. Зависимость водоизмещения от длины буксир­ ного судна.

На рис. 46 представлены статистические данные о величине во­ доизмещения в зависимости от длины для основных классов сов­ ременных буксирных судов и на основании их построены средне­ статические кривые. Аналитически указанные зависимости могут быть выражены формулой

D

(65)

(L/100)3

где D — водоизмещение судна, т; L — длина между перпендикуля­ рами, м; а — численный коэффициент.

117

Значения коэффициента а, выведенные на основании статисти­ ческих данных и в зависимости от класса и типа судна, приведены ниже:

В последующих приближениях одновременно с выбором коэф­ фициентов полноты и формы корпуса, укрупненной оценкой на­ грузки масс, полученные размерения уточняются с проработкой об­ щего расположения машинного отделения, жилых, служебных и специальных помещений, судовых устройств и палубного обору­ дования. Окончательно размерения принимают после выполнения уточненных расчетов нагрузки масс, элементов теоретического чер­ тежа и определения водоизмещения для основных эксплуатацион­ ных случаев работы судна.

ГЛАВА III

ФОРМА КОРПУСА И МОРЕХОДНЫЕ КАЧЕСТВА

§ 11. Коэффициенты полноты и форма корпуса

Баланс ходового времени буксирных судов складывается из свободного хода без состава, движения с порожними и с груже­ ными составами.

Каждому режиму движения соответствуют достаточно опреде­ ленные относительные скорости: 0,29—0,36 для свободного хода; 0,22—0,26 — при движении с порожними составами и 0,14—0,19 — с гружеными. При столь широком диапазоне значений относитель­ ных скоростей, а также движении на различных глубинах, вклю­ чая мелководье для речных судов и волнение — для морских, корпуса буксирных судов должны иметь достаточно низкие значе­ ния коэффициентов полноты и соответствующую форму.

Выбирая коэффициенты полноты и форму корпуса, необходимо обеспечить соответствие их району плавания и назначению буксир­ ного судна, а также учесть специфические особенности его работы.

118

От правильного выбора формы контура главной палубы зависит удобство и безопасность работы буксиров и обслуживаемых ими судов. Учитывается удобство размещения якорного, отбойного, швартовного, буксирного и сцепного устройств, крепления упоров для толкания, а также необходимость снижения строительной стои­ мости, зависящей от технологичности обводов.

Значения коэффициентов полноты корпуса у буксирных судов изменяются в значительном диапазоне. Так, коэффициент общей полноты, как это следует из табл. 23, равен 0,46—0,60 у морских буксиров и 0,45—0,69 у толкачей и буксиров внутреннего плавания.

Морские многоцелевые 0,46—0,58 0,70—0,78 0,80—0,88 0,52—0,66

»» «о» 0,45—0,65 0,78—0,84 0,84—0,99 0,55—0,66

Буксиры классов «Р» 0,58—0,69 0,79—0,83 0,93—1,0 0,61—0,69

и «Л»

Для выбора коэффициента общей полноты имеется ряд формул. Формула Александера

применима к океанским и морским буксирам неограниченного и прибрежного плавания, а также портовым буксирам, имеющим от­ носительные скорости Fr = 0,36—0,30. Для речных линейных тол­ качей и буксиров класса «О» первый член в формуле рекомендуется принимать равным 1,13, а для классов «Р» и «Л»— 1,15—1,17.

Формула Колдвелла [72]

дает при Fr = 0,36—0,30 более низкие значения 6, чем получаемые по формуле Александера; применима для океанских и морских линейных буксиров. Получаемые значения 6 хорошо согласуются

119

В некоторых случаях удобно пользоваться формулой Алексан­

щади ватерлинии буксирных судов а имеет достаточно высокие значения за счет ее полноты в кормовой части и, как видно из табл. 23, изменяется в пределах 0,70—0,80 для морских и 0,77— 0,95 для речных толкачей и буксиров.

Призматический коэффициент cp = 6/ß, характеризующий про­ дольную полноту, для морских линейных и многоцелевых буксиров (особенно имеющих аварийно-спасательное оборудование) целесо­ образно для уменьшения сопротивления принимать по возмож­

дель-шпангоута, но дает возможность заострить оконечности. За­ висимость ф от числа Фруда показана на рис. 47.

В соответствии с назначением и районом плавания буксирных судов применяются обводы различных типов.

На рис. 48—57 представлен ряд теоретических чертежей наибо­ лее типичных буксирных судов морского и внутреннего плавания.

Кроме обводов лекального типа, когда форма шпангоутов око­ нечностей образуется плавными кривыми или сочетанием линий различной кривизны с прямыми, применяются и упрощенные

120

формы корпуса, выполняемые обычно двух- и реже односкульными (см. рис. 54). По­ следние используются только для малых речных судов. При­ менение упрощенных обводов обусловлено желанием снизить строительную стоимость кор­ пуса за счет исключения кри­ волинейного набора и листов обшивки с двойной погибью. Корпуса с упрощенными двухскульными обводами могут об­ ладать высокими гидромеха­ ническими качествами. Основ­ ным условием для этого при проектировании должен быть выбор положения скул по ли­ нии тока воды, обтекающей корпус. Наивыгоднейшее поло­ жение скул определяется на моделях в опытовом бассейне. Из опыта проектирования су­ дов известно, что сопротивле­ ние корпусов с упрощенными обводами получается мень­ шим, чем корпусов с лекаль­ ными образованиями при оди­ наковых коэффициентах общей полноты.

К разновидности упрощен­ ных обводов относятся гидро­ конические обводы, нашедшие применение в зарубежном буксиростроении. Гидрокониче­ ская форма обводов дает воз­ можность составить криволи­ нейные поверхности корпуса из листов конической или ци­ линдрической формы, не имею­ щих двойной погиби. Это, как свидетельствуют зарубежные источники, позволяет, не повы­ шая сопротивления корпуса, изготовлять листы обшивки на гибочных вальцах.

В отечественной практике для образования формы кор­ пуса разработаны и находят

122

123