1.1. Определение кинетической энергии и силы навала судна.

Кинетическая энергия навала корпуса судна на причальное сооружение равна:

(тсм) (1)

где: К_н– коэффициент энергии навала (от 0,5 до 1,6), К_н= К₁× К₂;

К₁– коэффициент эксентриситета – угла подхода судна, учитывающий расстояние от точки контакта до миделя и радиуса вращения судна (см. рис. 1);

К₂– коэффициент, учитывающий частичное поглощение энергии навала корпусом судна, равный 0,91,0, (принимается равным единице, К₂= 1);

μ  – коэффициент присоединенной массы воды можно найти по формуле:

μ = 2Т_ср/ В,

где: Д – водоизмещение судна,т;

V_л– лаговая скорость (перпендикулярная причалу), м/с;

g  – ускорение силы тяжести, g = 9,81, м/с²;

Величину коэффициента К₁найдем по формуле:

;

r  – радиус вращения судна (r = 1/4 L, L– длина судна), м;

а  – расстояние между точкой контакта и центром тяжести судна, выбирается в зависимости от расположения кранцев (от места касания судном кранца до центра тяжести), (а=1/3 L– длины судна), м;

γ  – угол подхода судна к причалу (допускается γ=10⁰), град.

Рис. 1

Определить кинетическую энергию навала и силу удара судна о причал можно найти по графикам характеристик кранцев. Пример такого нахождения показан на рис. 2.

Р навала

Нагрузки, тс

Энергия, тсм

Деформация кранцев, м

Рис. 2. Механические характеристики отбойных валов

1 – зависимость «нагрузка – деформация отбоя», ТС = 100;

2 – тоже, для отбойной сваи;

3 – суммарная зависимость «нагрузка – деформация для пала»;

4 – зависимость «энергия – деформация для пала» в целом.

Примечание: ТС = 100 – допустимое сопротивление нагрузке от судна, предельное 100 ТС.

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.