Определение диаметра и длины буксирного троса для различных условий буксировки. Пример расчета.

Буксировка одного судна другим осуществляется посредством буксирной линии. Буксирная линия может быть однородной – буксирный трос, и комбинированной (неоднородной): синтетический трос + якорная цепь, стальной трос + якорная цепь, синтетический + стальной трос, трос + якорь + якорная цепь. Кроме того, неоднородная линия может быть симметричной и несимметричной.
Буксирная линия характеризуется длиной l, стрелкой провеса f и расстоянием между судами — х. Длина и стрелка провеса определяют возможности буксирной линии по увеличению расстояния между судами за счет ее упругого удлинения и изменения формы.
Разрывные усилия буксирного троса транспортных судов определяется по характеристике снабжения Nс по формуле, указанной в «Якорное устройство» Правил регистра судоходства.
В общем случае, длина буксирной линии зависит от водоизмещения буксируемого объекта. Минимальная требуемая длина буксирного троса может быть определена по формуле:
l = (Fг / Pраз)1800, м
где Рраз – паспортная разрывная нагрузка буксирного троса;
Fт — тяговое усилие.
Все расчеты, связанные с проведением буксировки сводятся к определению:
— максимальной скорости буксировки;
— длины буксирного троса или буксирной линии;
— прочности буксирного троса или линии.
При плавании на тихой воде горизонтальная составляющая буксирного троса равна тому сопротивлению, которое вызывает буксируемое судно при данной скорости плавания.

Рис. 13. Рыскание буксируемого судна
Это сопротивление и собственно сопротивление буксировщика преодолеваются упором гребного винта буксировщика. В некоторых случаях, когда наблюдаются рывки буксирного троса (линии) и появляются динамические нагрузки в буксирном тросе, возникают усилия большие, чем максимальный упор гребного винта буксировщика. Эти случаи могут встречаться как при буксировке на тихой воде, так и при буксировке в штормовых условиях.
Длина буксирного троса для морской буксировки должна быть такой, чтобы:
кильватерная струя буксира не оказывала тормозящего действия на буксируемое судно;
провес и упругая деформация были достаточными для смягчения рывков буксирного каната, которые возникают вследствие качки, рыскания судов и т. п.;
было возможно свободное орбитальное движение обоих судов на волнении.
При этом управляемость буксируемого объекта должна быть удовлетворительной, а его рыскание сведено к минимуму.

11) Расчет размеров буксирного троса:

Рис. 2 Схема буксирной линии
Рассчитав полное сопротивление буксируемого судна, можно найти рабочую длину стального и синтетического буксирных тросов, при которой обеспечивается горизонтальное перемещение судов на расстояние, численно равное высоте волны.

где hB-высота волны (м);
Ki-коэффициент “игры” буксирного троса, который приведён ниже:
FГ, кН ki FГ, кН ki
250 0,30 100 0,12
200 0,24 50 0,06
150 0,18 25 0,03
Для уменьшения влияния кильватерной струи на буксируемое судно длину троса принимают равной не менее двух-трёх длин буксировщика (ℓ =300 м)
При буксировке с использованием синтетических тросов при их длине 200-300м, они обладают достаточной “игрой” на волнении. В таких условиях упругое удлинение синтетического троса определяется по формуле:

где ℓ- длина буксирного троса(м);
α- коэффициент, равный 3.5 – для плетёного восьмипрядного троса из полиамида;
Провес буксирного троса зависит от его длины и массы, и уменьшается при увеличении тяги на гаке.
Для стального троса
где q- линейная плотность троса в воде (кг/м);
Для стального троса (кг/м)
где Рвоз- вес 1м троса в воздухе (кг/м), который выбирается из ГОСТа.
Для синтетического троса
где q- линейная плотность троса в воде (кг/м);
Для синтетического троса (кг/м)
где Рвоз- вес 1м троса в воздухе (кг/м), который выбирается из ТУ
1.4.Расчёт однородной буксирной линии
Определяется свободное расхождение судов для стального троса с учетом Fг и Рраз/2, используя формулы в таблице № 3:
Таблица № 3
Нормальная нагрузка
Параметр
цепной линии Провес буксирного троса Половина
расстояния Расстояние между судами

a=100000/(4.65*9.81)=2192.2
x=150(1-5.13/(3∙2192.2))
=149.9(м) AB=2∙149.9=299.8(м)
Случайная нагрузка
Параметр
цепной линии Провес буксирного троса Половина
расстояния Расстояние между судами

a_1=705000/(2∙4.65*9.81)=7735.3
x_1=150(1-1.45/(3∙7735.3))
=149.99(м) A^’ B^’=2∙149.99=299.98(м)
где l1 – половина длины буксирного троса (м).
Определяем изменение расстояния между судами за счет изменения формы буксирной линии:
(м),
где Δв- весовая «игра» буксирного троса.
Расчет упругого удлинения буксирного троса при изменении нагрузки от Fг до 0,5Рраз.
(м),
где l- длина буксирной линии (м);
d- диаметр троса (мм);
ε- упругость троса, равна 37 кН/мм2 (для стального).
Определяется суммарное изменение расстояния между судами, которое сравнивается с высотой волны:
.
Если Δ < hв=2 м, то есть безопасность буксировки не обеспечивается с заданной скоростью. Требуется производить перерасчет однородной буксирной линии. Увеличение величины упругого удлинения буксирного троса обеспечим удлинением буксирной линии до 500 м. Перерасчет на длину троса 500 м. Определяется свободное расхождение судов для стального троса с учетом Fг и Рраз/2, используя формулы в таблице № 3 : Таблица № 3 Нормальная нагрузка Параметр цепной линии Провес буксирного троса Половина расстояния Расстояние между судами a=100000/(4.65*9.81)=2192.2 x=250(1-14.25/(3∙2192.2)) =249.46(м) AB=2∙249.46=498.92(м) Случайная нагрузка Параметр цепной линии Провес буксирного троса Половина расстояния Расстояние между судами a_1=705000/(2∙4.65*9.81)=7735.3 x_1=250(1-4.04/(3∙7735.3)) =249.95(м) A^' B^'=2∙249.95=499.9(м) где l1 – половина длины буксирного троса (м). Определяем изменение расстояния между судами за счет изменения формы буксирной линии: (м), где Δв- весовая «игра» буксирного троса. Расчет упругого удлинения буксирного троса при изменении нагрузки от Fг до 0,5Рраз. (м), где l- длина буксирной линии (м); d- диаметр троса (мм); ε- упругость троса, равна 37 кН/мм2 (для стального). Определяется суммарное изменение расстояния между судами, которое сравнивается с высотой волны: . Если Δ > hв=2 м, то есть безопасность буксировки обеспечивается с заданной скоростью. Не требуется производить перерасчет однородной буксирной линии.

Так как на борту в наличии стальной трос меньшего разрывного усилия (Рраз факт < Рраз рас): канат двойной свивки типа ЛК конструкции 6 30 (0+15+15)+7о.с. ГОСТ 3083-80, (определённый по характеристике снабжения Nc) Гибкий 1370(140) Рраз фак=490.5 кН d =38 мм m=4305 кг (масса 1000 м смазанного каната) то в дальнейших расчетах необходимо определить Vдоп , Fдоп для имеемого на судне стального троса. Допустимая скорость буксировки в зависимости от прочности буксирной линии: , . (кг/м) Рассчитываем провес для данного стального троса с учетом Fг доп. по вышеприведённой формуле и перерасчёт буксирной линии. Таблица № 4 – Перерасчёт однородной буксирной линии для параметров троса, имеемого на судне Нормальная нагрузка Параметр цепной линии Провес буксирного троса Половина расстояния Расстояние между судами a=98100/(4.65*9.81)=2150 x=250(1-14.53/(3∙2150)) =249.44 (м) AB=2∙249.44= 498.88 (м) Случайная нагрузка Параметр цепной линии Провес буксирного троса Половина расстояния Расстояние между судами a_1=495000/(4.65*9.81)=10851 x_1=250(1-2.88/(3∙10851)) =249.98 (м) A'B'=2∙249.98= 499.96 (м) Определяем изменение расстояния между судами за счет изменения формы буксирной линии: (м), где Δв- весовая «игра» буксирного троса. Расчет упругого удлинения буксирного троса при изменении нагрузки от Fг до 0,5Рраз. (м), где l- длина буксирной линии (м); d- диаметр троса (мм); ε- упругость троса, равна 37 кН/мм2 (для стального). Определяется суммарное изменение расстояния между судами, которое сравнивается с высотой волны: . Если Δ > hв=2 м, то есть безопасность буксировки обеспечивается с заданной скоростью. Не требуется производить перерасчет однородной буксирной линии.

1.5.Особенности расчёта неоднородной буксирной линии
Если буксирная линия неоднородная, т.е. состоит из двух участков, один из которых трос или якорная цепь с большим погонным весом, а другой трос с меньшим погонным весом, то расчет выполняется следующим образом.
Условно делим буксирную линию (рис. 3) на четыре участка цепной линии: BE, DE, DM и AM. Участок DM — дополняющий фиктивный участок цепной линии AM. Точка М — вершина цепной линии AM, от которой отсчитывается величина х для данной цепной линии.
Две цепные линии ED и МА соединяются в точке D без какого-либо перегиба, т.е. одна цепная линия плавно переходит в другую.
Буксирная линия имеет вид, представленный на рис. 3 (с вершиной на участке легкого троса).
Длина участка DE определяется по формуле

где .

Рис. 3 – Неоднородная буксирная линия
с вершиной на тросовом участке
Длина фиктивного участка DM определяется из условия равенства веса участков DM и DE:

Расчет по формулам цепной линии для четырех участков:

выполняется по формуле:

Расчёт для каждого участка выполняется дважды для условия Т = Fг и Т = Рраз.
Если при расчётах получилась величина DE < 0, это означает, что вершина цепной линии лежит на участке более тяжёлого троса (рисунок 4). Расчёты аналогичные, только в данном случае DE - фиктивный участок цепной линии ВЕ.

Рассказать друзьям

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий

Найти готовую работу