1.2. Пример нахождения силы навала (нагрузки).

Дано: кинетическая энергия навала, W = 20 (тсм)

Определить: силу навала на кранец, Р_н.

Решение: на шкале W отмечаем 20 (тсм) и проводим горизонталь до кривой 4 (кривая энергия), где находим точку «а». Из точки «а» опускаем вертикаль до кривой 3, где находим точку «в». Из точки «в» проводим горизонталь до шкалы Р_н, где находим силу навала, равную Р_н= 38 (тс)

Силу удара на причал можно так же определить по формуле:

(тс) (2)

Все обозначения в формуле (2) предыдущие, кроме t – время удара о причал. Время удара принимается в расчетах равных одной секунде.

Рассчитанную силу следует поделить на площадь удара и получить нагрузку q, (тс/м²), (на один м²)

, тс/м²

где: F_н– площадь соприкосновения (контакта) судна с причалом.

Задача 2.

2.1. Определить допустимую скорость швартовки.

Отбойные устройства на причалах, пневматические кранцы, выполняющие роль амортизаторов, должны обеспечивать безаварийную швартовку, т.е. не повреждать корпус судна.

W ≤ E_кр,

где: Е_кр– критическое значение энергии деформации отбойных устройств (кранцев) причала и корпуса судна.

Если исходить только из величины допускаемых нагрузок на корпус судна (табл. 1), то:

Е_кр= qF_н

где: q  – допустимая нагрузка на корпус, тс/м²(находится в таблице 1);

F_к– площадь контакта судна с причалом, м² (дана в таблице 3).

Исходя из этого, находим допустимую скорость сближения судна с причалом (причал не оборудован кранцевой защитой):

(м/с).

При условии, что причал оборудован кранцами, энергоемкость которых известна (табл. 2), допустимую скорость сближения с причалом определяют:

,

где А  – энергоемкость кранца, тсм (кНм).

Таблица 1

Категория крепления бортового перекрытия по классу Регистра и хар-ка нагрузок	Величина нагрузок на бортовое перекрытие (числитель тс/м – длины борта, знаменатель тс/м2– площади перекрытия) при наибольшей длине судна
Длина судна	50	75	100	150	200	250	300
Предельная, тс/м, тс/м	15/40	16/46	37/50	58/60	80/70	101/76	122/87
Допустимая, тс/м, тс/м	5/20	8/23	10/26	17/31	23/35	30/39	38/44

Таблица 2

Пневматические кранцы	А – энергоемкость, (кНм)
1. Цилиндры резиновые d = 400 (мм)	32
2. Цилиндры резиновые d = 1000 (мм)	45
3. Надувные 3 х 0,95	70
4. Надувные 2 х 3,6	320
5. Японские (надувные) 9 х 4,5	3500
6. Отбойные полые ТС - 100	1000
7. Отбойные полые ТС - 50	500

Широкое распространение в качестве кранцевой защиты получили пневманические резинотканевые кранцы 3 х 0,96 с давлением 0,8 атм. Они используются в одиночку и в связках по 3-4 шт.

2.2. Определение допустимой скорости швартовки в открытом море.

При швартовке в открытом море судна к судну, судно меньшего водоизмещения подходит к судну более крупному. Поэтому судно большего водоизмещения играет роль причала и оборудуется кранцевой защитой.

Судно, к которому осуществляется подход, при навале подходящего судна смещается – амортизация происходит за счет сопротивления воды движению корпуса. Поэтому учитывается приведенное водоизмещение судов:

Зная приведенное водоизмещение, рассчитываем допустимую скорость сближения судов:

Затем рассчитываем кинетическую энергию навала для определения энергоемкости кранцев:

Кн– коэффициент энергии навала в открытом море при швартовке с пневматическими кранцами берется равным, К_н= 0,6.

Энергоемкость выбираем из табл. 2.

Задача 3.

Расчет буксирного обеспечения швартовки.

Количество и мощность двигателей буксиров должны обеспечить допустимую скорость швартовки судна, установленную портом, при ветре и течении.

В такую погоду тяга винтов (упор) буксиров определяется исходя из сопротивления воды движению судна лагом при допустимой скорости, т.е. от 0,1-0,5 м/с, Упор винтов буксиров должен быть равен или более сопротивлению воды движению судна, т.е.

где: R_m= 0,5C_уS_плV_л;

  – плотность морской воды, = 1,025 т/м;

C_у– гидродинамический коэффициент сопротивления воды;

C_у= 0,8 - 1,0 (C_у= 1 берется при швартовке с дифферентом);

S_пл– площадь погруженной части диаметральной плоскости судна, определяется по приближенной формуле: S_пл= 0,96 LT_ср, м;

V_л– скорость швартовки (движения судна лагом), м/с;

R_m– сопротивление воды движению судна лагом, тс;

Р_е– упор винта буксиров, тс.

При наличие отжимного ветра суммарный упор буксиров выбирается их соотношения:

,

где Р_в– сила давления ветра на боковую площадь парусности.

Сила давления ветра на корпус при движении лагом рассчитывается по формуле:

,

где: Р_ву– силы давления ветра на боковую площадь парусности; (расчет производится только силы Р_ву= Р_в);

  – массовая плотность воздуха, 0,125 кгс/м⁴;

F_xи F_у– площади парусности (лобовая, боковая), м;

V_в– скорость ветра, м/с;

q_в– курсовой угол ветра, град.;

С_хи С_у– аэродинамические коэффициенты, С_х= 0,8 – 1,0, С_у= 1,0 – 1,2: зависящие от типа судна (в расчетах принимаем наибольшее значение коэффициентов).

Определив упор винтов буксиров, находят индикаторную мощность двигателей по формуле Регистра России.

, л.с.

Для обеспечения безопасности швартовки полученную мощность буксиров увеличивают на 50%, в связи с уменьшением их упоров винтов при работе на задний ход и несовпадения точек приложения сил, действующих на судне при швартовке.

Таблица 3

Задания к лабораторной работе

№ п/п	Название судна	Сведения о судах и условиях швартовки
		Д, тыс.т		Fу, м		Vл м/с	Кранцы из таблиы 2			Vв, м/с	qв, град		Тср, м		В, м		L, м		Fн, м2
1	т/х “Крым”	182	2900		0,10			№ 6	10			50		17,5		45,9		295		8
2	тоже в балласте	95	5000		0,12				12			30		10,0
3	т/х “Б. Вутожа”	131,1	3200		0,10			№ 6	10			40		15,6		40,0		240,6		8
4	тоже в балласте	65,0	4730		0,12				12			90		10,0
5	т/х “Победа”	85,0	2000		0,12			№ 2	15			60		13,6		32,2		223,0		8
6	тоже в балласте	45,0	3400		0,13				14			50		8,2
7	т/х “Г. Севастополя”	66,7	1800		0,15			№ 7	15			70		12,6		32,2		207,4		4
8	тоже в балласте	36,2	3100		0,14				17			80		7,6
9	т/х “К. Станков”	93,2	2200		0,12			№ 6	15			60		14,0		32,3		223		6
10	тоже в балласте	50,5	4100		0,14				15			70		8,5
11	т/х “Славянск”	19,2	1100		0,17			№ 1	14			30		4,4		20,6		152,8		4
12	тоже в балласте	10,1	1800		0,20				17			40		5,0
13	т/х “Х. Моор”	31,6	1250		0,15			№ 1	16			90		10,1		22,8		134,4		4
14	тоже в балласте	18,6	2200		0,14				15			80		6,5