книги из ГПНТБ / Буксирные суда (проектирование и конструкция)

выше, т. е. в диапазоне, специфичном для свобод­ ного хода морских букси­ ров.

Носовая оконечность характеризуется типом и углами наклона шпангоу­ тов, форштевня и углом входа конструктивной ва­ терлинии.

Для носовых оконеч­ ностей буксирных судов применяются шпангоуты чаще V- и реже U-образ- ного типов. Применение Ѵ-образных шпангоутов способствует уменьшению или исключению слеминга, лучшей всхожести на волну и меньшей заливаемости палубы. С той же целью на океанских и со­ временных морских бук­ сирах часто предусматри­ вается удлиненный бак.

Угол наклона теорети­ ческого шпангоута № 2 (дающего достаточно пол­ ное представление о типе носовых шпангоутов) и величина его развала при палубе выбирается с уче­ том всхожести на волну и уменьшения заливаемости палубы для морских и озерных буксиров и кон­ структивной необходимо­ сти в широкой палубе для толкачей-буксиров, имею­ щих носовые упоры.

Носовая оконечность буксиров, выполняющих функции ледоколов,— ле­ докольного типа с углом наклона форштевня в под­ водной части, равным 27—35°. От величины под­ реза носового дейдвуда зависит устойчивость

124

буксира на курсе: чем меньше подрез, тем выше устойчивость, но ниже поворотливость. Поэтому у морских буксиров, для которых устойчивость на курсе — весьма важное качество, подрез носо­ вого дейдвуда делается минимальным.

У морских портовых буксиров иногда предусматривается строи­ тельный дифферент на корму •— это улучшает поворотливость и обеспечивает более глубокое погружение движителей, дает возмож­ ность выбрать оптимальный диаметр винта.

Подрез носового дейдвуда у толкачей-буксиров может быть несколько большим, а для толкачей, всегда следующих за соста­ вом, рекомендуется большой подрез, способствующий улучшению поворотливости толкача с составом. Это естественно получается при обводах ложкообразного и санного типа.

Угол входа конструктивной ватерлинии зависит от выбранного типа обводов и коэффициента полноты водоизмещения.

иметь шпангоуты V- и U-образной формы. При U-образных шпан­ гоутах достигается лучшее взаимодействие корпуса и движителя за счет значительно меньшей неравномерности поля скоростей у диска винта. Однако при Ѵ-образных шпангоутах возможно меньшее сопротивление корпуса. Если же учесть, что при частоте вращения гребных винтов, характерной для современных дизель­ ных буксиров (275—375 об/мин), выигрыш в пропульсивных каче­ ствах от применения U-образных шпангоутов уменьшается, то бо­ лее целесообразно применять для кормы одновинтовых и тем более двухвинтовых судов Ѵ-образные шпангоуты.

Форма кормы морских буксиров часто принимается крейсер­ ского типа; это способствует снижению сопротивления на 5—10%, но увеличение длины конструктивной ватерлинии иногда обуслов­ ливает уменьшение диаметра винта ниже оптимального. Кормо­ вой подзор, защищая винт и руль, дает возможность получить не­ обходимую площадь палубы для размещения судовых устройств и их обслуживания.

Кормовые оконечности двухвальных речных судов обычно вы­ полняются полутуннельного типа. Эта форма прошла длительный путь развития, начиная от глубоких туннелей (считалось, что один винт должен быть отделен от другого для исключения возможного взаимного отрицательного влияния) и кончая обводами простей­ шего санного типа.

В случае применения поворотных направляющих насадок греб­ ных винтов значительная килеватость снижает их эффективность, как рулевого органа, при перекладке насадок к бортам. Одна из насадок, находясь «в тени» киля, подсасывает из-под него возму­ щенный со срывами поток, снижающий тягу насадки.

129

Установлено, что тяга насадки, получающей воду со стороны борта, больше, чем насадки, засасывающей воду из-под киля, на швартовах в среднем на 46% и на ходу на 50—60%. Аналогичная картина наблюдалась и во время работы на задний ход.

При проектировании у толкачей формы кормовой оконечности полутуннельного типа, наряду с выбором гребных винтов, имеющих оптимальный для заданной мощности диаметр, необходимо:

а) обеспечить достаточно свободное подтекание воды к вин­ там из-под днища и с бортов (на судах, предназначенных для ра­ боты на мелководье,— в основном с бортов);

б) предусмотреть плавный сбег потока воды с кормовой части свода полутуннеля;

в) исключить подсос воздуха на переднем и заднем ходу при всех рабочих осадках судна и на волнении, для чего бортовые свесы полутуннелей у толкачей и буксиров класса «О» должны быть ниже, чем у судов класса «Р»;

г) при установке в качестве рулевого органа рулей перед­ него и заднего хода или поворотных направляющих насадок обеспечить подток воды к ним и с противоположного борта; для

д) учесть, что кормовая оконечность двухвинтовых теплоходов в плане не должна иметь плоского транца, сопрягаемого с бор­ тами под прямым углом, а должна быть образована по параболе или из частей окружности. Это требование объясняется необходи­ мостью предотвратить повреждения собственного корпуса и других судов, когда буксирным судам приходится работать в стесненных условиях портов, выполняя маневры между стоящими судами. При работе буксирных судов в битом льду плоский транец оказывается препятствием для движения задним ходом,. У трех- и четырех­ винтовых толкачей вследствие их большой ширины транцевой кормы не избежать. В этом случае сопряжение борта с транцем (в плане) необходимо выполнить по кривой с максимально воз­ можным радиусом.

Примером удачного решения кормовой оконечности для ра­ боты в битом льду является корма двухвальных буксиров типа БОР-450, у которых борта сходятся при ДП под углом около 90°. Однако при таком решении несколько увеличивается линия судна.

В связи с необходимостью удовлетворения приведенным тре­ бованиям и выбора гребных винтов максимально возможного диаметра кормовые оконечности толкачей нередко обладают малой плавучестью.

Поэтому, проектируя кормовую оконечность, следует придавать корпусу необходимую прочность. С этой целью делается килева­ тость или повышается борт в районе кормового подзора, что пред­ почтительнее.

Достаточно высокие пропульсивные качества судна могут быть

130

получены при следующих значениях элементов кормовой оконеч­ ности, показанной на рис. 58:

Величины Аі и Д2 зависят от мощности судна; чем выше мощ­ ность, тем они больше. Однако величина Az/Т не должна превы-

Рис. 58. Полутуннельная форма кормы. Элементы батокса по оси гребного вала.

шать 0,1 при осадке, наименьшей из рабочих. В табл. 24 при­ ведены значения указанных характеристик у ряда зарубежных толкачей и буксиров. Там же приведены относительные значения расстояния между гребными валами Ьв/В для двухвинтовых тол­ качей.

Форма корпуса буксирных судов с крыльчатыми движителями проще, чем винтовых (см. рис. 53). Основная ее особенность — вы­ деляемая для установки движителей плоская часть днища.

Цилиндрическая часть корпуса у морских буксиров обычно от­ сутствует. У речных она составляет от 5 до 35% расчетной длины корпуса.

Положение центра величины по длине обычно имеет неболь­ шое смещение от миделя к носовой оконечности, а по высоте оно ниже у речных и выше у морских буксиров, имеющих килеватость

(0,59—0,62 осадки).

При разработке теоретического чертежа следует особое внима­ ние обращать на правильное расположение гребного винта относи­ тельно корпуса, так как от этого зависят величина пропульсивного коэффициента и появление вибрации корпуса от работы винта. В случае, когда выбран оптимальный диаметр винта и оставлены лишь необходимые зазоры между корпусом и винтом, должно быть исключено влияние свободной поверхности воды и обеспе­ чена защита винта от повреждений при работе буксирных судов

131

Таблица 24

Величины элементов кормовой оконечности полутуннельного типа зарубежных толкачей и буксиров

в ледовых условиях. Разработанные для транспортных судов реко­ мендации о том, как предотвратить вибрацию корпуса мощных морских буксиров и получить наивыгоднейший пропульсивный ко­ эффициент, приведены в работе {39].

§ 12. Остойчивость

Помимо общих для всех судов причин, приводящих в ряде случаев к потере поперечной остойчивости (т. е. действия ветра, волнения, обледенения, движения на циркуляции и т. д.), буксир­ ные суда могут быть опрокинуты в результате специфического кренящего воздействия — статически или динамически приложен­ ного усилия со стороны буксирного троса, направленного под некоторым углом к ДП. Это может быть вызвано зарыскиванием по той или иной причине буксируемого объекта, неудачным ма­ неврированием, несогласованностью действий судов-участников буксировочной операции и другими обстоятельствами, известными из практики эксплуатации и анализа характерных аварий буксир­ ных судов [3, 4, 44 и др.].

Регистр СССР [51], Речной Регистр РСФСР [52] и ряд иностран­ ных классификационных органов (в частности, в странах-участ- ницах СЭВ) требуют не только обеспечения остойчивости буксир-

132

ных судов по «критерию погоды» (т. е. по ветро-волновому воз­ действию) и надлежащим характеристикам диаграммы статиче­ ской остойчивости, но и выполнения дополнительного, свойствен­ ного только буксирным судам, условия сохранения достаточной остойчивости при рывке буксирного троса. Однако подход к обес­ печению последнего требования совершенно различен для морских линейных и многоцелевых буксиров и океанских буксиров-спасате­

в мировом буксирном флоте наблюдается довольно четкая спе­ циализация судов, которая соответствует общей тенденции к спе­ циализации флота. Современные буксирные суда проектируются и строятся либо для работы преимущественно в море (главным образом океанские буксиры-спасатели и другие морские буксиры), либо для эксплуатации в ограниченных, защищенных акваториях. Эти две категории буксиров существенно различаются по усло­ виям эксплуатации, а следовательно, и по мореходным качествам. Большое значение имеет бортовая качка, тесно связанная с ос­ тойчивостью судна.

Практика расследования случаев опрокидывания буксиров при рывке троса показывает, что, как правило, происходило залива­ ние внутренних помещений судна через одно из отверстий в бор­ тах или на палубе (двери горловины, люки и т. п.), которые при буксировке на тихой воде по разным причинам оказывались открытыми. В результате буксир либо полностью терял плаву­ честь и шел ко дну, либо из-за кренящегодействия влившейся воды крен его значительно возрастал и наступало опрокидывание.

Для удовлетворения требований Правил [51, 52] к остойчи­ вости портовых буксиров-кантовщиков, а также относительно не­ больших буксиров общего назначения и внутреннего плавания, т. е. всех буксиров, эксплуатирующихся в основном на тихой воде, необходимо стремиться к обеспечению возможно больших значе­ ний поперечной метацентрической высоты и угла заливания, опре­ деленного в предположении, что все перечисленные выше отвер­ стия открыты. В результате угол крена буксира при рывке умень­ шится, а его заливание — отдалится.

В то же время требование об увеличении начальной остойвости в ряде случаев оказывается совершенно неприемлемым для мореходных буксиров. Высокая начальная остойчивость приводит

возрастания амплитуд) в область относительно коротких, наиболее часто встречаемых судном волн. Эти обстоятельства, усугубляе­ мые к тому же относительно слабым ходовым демпфированием бортовой качки из-за низких скоростей буксировки, самым отри­ цательным образом сказываются на эксплуатации мореходных буксиров. Так, шведские буксиры-спасатели Памир, мощностью 4200 л. с., имея начальную метацентрическую высоту до 1,9 м,

133

уже на 3—4-балльном волнении испытывают интенсивную, резкую бортовую качку, существенно затрудняющую их работу, в особен­ ности при отсутствии хода, т. е. в наиболее ответственный момент оказания помощи аварийным судам [2].

В штормовых условиях все отверстия, через которые может происходить заливание судна, будут задраены, поэтому для море­ ходных буксиров опасным режимом является не заливание, а опрокидывание. Сущность требований Регистра СССР [51] (со­ гласованных с требованиями стран-участниц СЭВ) к остойчивости таких судов состоит в обеспечении умеренной начальной остойчи­

вости и в компенсации соот­

«рабочего участка», ограничиваемого углом опрокидывания, за ко­ торый в нормах остойчивости [51] принят угол максимума диа­ граммы.

Протяженность же диаграммы, как положение и величина ее максимума, в любом случае должна удовлетворять общим требо­ ваниям Правил [51].

Кроме снижения начальной метацентрической высоты умень­ шению качки (и тем самым лучшему удовлетворению как крите­ рию рывка буксирного троса, так и общему «критерию погоды») способствует установка на буксире скуловых килей [51]. Удачно спроектированные кили практически не снижают ходкости бук­ сира и могут в некоторых случаях уменьшить амплитуду бортовой

1 Под «немореходными» буксирами здесь и далее, в соответствии со сказан­ ным выше, понимаются буксиры, не предназначенные для преимущественной ра­ боты в море со значительным удалением от порта-убежища. Большинство букси­ ров относится именно к «немореходным».

134