Часть I. Буксировка

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Расчеты производятся при допущении того, что сила тяги на гаке буксира равна силе сопротивления буксируемого судна.

Исходные данные

1.1. Определение буксирного снабжения по правилам РС

1.1.1. Расчет длины троса.

L₁=160+0,035Ne=160+0,035*800=188,0м

Принимаем длину троса 180 м.

L₂=160+0,035Ne=160+0,035*1220=202,7м

Примечание:

В вариантах 10-18 буксируемое судно использует двойную длину своего аварийного буксирного троса в дополнение к длине аварийного буксирного троса буксирующего судна.

Поэтому следует принять длину 400м

1.1.2. Расчет разрывного усилия троса.

Р_раз1=0,59N_c=0,59*800=472,0кН

Р_раз2=0,59N_c=0,59*1220=719,8кН

Канаты двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6х30 [0+15+15]+7 о.с.

(Выдержки из ГОСТ 3083-80)

Выбираем из таблицы по маркировочной группе 1372 Мпа ближайшее большее к 472,0кН, т.е.

490500 Н (490,5 кН) и ближайшее большее к 719,8кН, т.е.782000 Н (782,0 кН) заполняем таблицу.
Выбор по ГОСТу троса и заполнение таблицы:

Выбран трос двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6х30 [0+15+15]+7 о.с. ГОСТ 3083-80.

Конструкция стального каната описывается условной записью следующего вида: ГОСТ 3083-80 Канат двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6х30(0+15+15)+7 о. с. (рис. 4.2.).

Что означает: трос шестипрядный, в каждой пряди по 30 проволок в 2 слоя по 15 проволок и 7 органических сердечников (один общий и по одному – в каждой пряди).

ЛК-О – характеристика свивки проволок в пряди (первые две буквы) и по сочетанию направлений свивки элементов каната (третья буква). ЛК-линейное касание проволок и О-односторонняя свивка.

В случае разносторонней свивки слоев проволок в пряди трос будет обозначаться ТК – точечное касание.

1.2. Расчет максимальной и допустимой скорости буксировки на тихой воде
1.2.1.Определение сопротивления буксирующего судна.

Расчет пропульсивного коэффициента, по формуле Лаппа.

где: n= 18 (1/c) частота оборотов винта.

Расчет сопротивления на полном ходу.

где: =2100 - мощность двигателя в кВт;

@ 0,98; @ 0,99 - коэффици­енты, учитывающие потери на трение на валопроводе и редукторе;

0,69 - пропульсивный коэф­фициент определённый по формуле Лаппа;

Vo = 7,0 (м/с) - скорость полного хода.

Расчет силы тяги на швартовах полного хода.

В швартовом режиме (при V=0) сила тяги Рео в кН равна:

Р_ео=0,136N_e=0,136*2100=285,6кН

где: =2100 - мощность двигателя в кВт.

При скорости полного хода Vо= 7,0 (м/с) примем силу тяги винта буксировщика равной сопротивлению

R₀ = R₁ = 200,8 кН на полном ходу

Контрольная формула: Сила тяги винта буксировщика в кН равна его сопротивлению на полном ходу и может быть рассчитана по приближенной формуле:

где: сила тяги винта буксировщика, кН;

мощность силовой установки буксировщика, кВт.

Расчет промежуточных значений сопротивления R для скорости хода от 0 узлов до Vo буксировщика.

Промежуточные значения сопротивления (R) для любой скорости хода рассчитываются по формуле:

где: [кН*с² /м² ]

где:

А_б - коэффициент сопротивления буксировщика, определяемый как отношение силы сопротивления буксировщика на полном ходу (в кН) к квадрату скорости полного хода (в м/с).

Vo = 7,0 (м/с) - скорость полного хода;

R₀ = R₁ = 200,8 кН - сопротивления на полном ходу;

V = 0~7.0 (м/с) значения промежуточных скоростей.

Заполняем таблицу (см. ниже)

1.2.2.Определение сопротивления буксируемого судна

Расчет пропульсивного коэффициента, по формуле Лаппа

где: n= 12 (1/c) частота оборотов винта;

L = 130 (м) Длина судна между перпендику­лярами.

Расчет сопротивления на полном ходу

где: =4600 - мощность двигателя в кВт;

@ 0,98; @ 0,99 - коэффици­енты, учитывающие потери на трение на валопроводе и редукторе;

0,73 - пропульсивный коэф­фициент определённый по формуле Лаппа;

Vo = 7,4 (м/с) - скорость полного хода

Сопротивление застопоренного винта

где:

D в = 4,9 (м) Диаметр винта;

Vo = 7,4 (м/с) - скорость полного хода.

Расчет промежуточных значений сопротивления R для скорости хода от 0 узлов до Vo буксируемого судна.

Промежуточные значения сопротивления (R) для любой скорости хода рассчитываются по формуле:

где: [кН*с² /м² ]

где:

А_бс - размерный коэффициент сопротивления буксируемого судна, определяемый как отношение величины сопротивления буксируемого судна с учетом сопротивления винта в кН при скорости полного хода Vо к квадрату этой скорости:

R₀₂ = R₂ = 440,3 кН - сопротивления на полном ходу;

328,7 кН - сопротивление застопоренного винта;

Vo = 7,4 (м/с) - скорость полного хода;

V = 0~7.4 (м/с) значения промежуточных скоростей.

Расчет промежуточных значений сопротивления R для скорости хода от 0 узлов до Vo буксируемого судна.

1.2.3.Заполнение таблицы сопротивлений

где Rбукс - сопротивление буксировщика; Rбс -сопротивление буксируемого судна; RS - суммарное сопротивление буксировщика и буксируемого судна.

1.2.4.Построение графика

V_max (по графику) равна 3,7 м/с.

Расчет коэффициента запаса прочности буксирного троса

Определение допустимой тяги на гаке F_Гдоп = Р_разр/k= 490,5/5,0=98,1 кН

Определение допустимой скорости буксировки (по графику) V_доп=2,6 м/с

1.2.5.V_max и V_доп по формулам:

м/с

где: Р_е сила тяги винта буксировщика на полном ходу, кН;

А_б = 4,1 - коэффициент сопротивления буксировщика, определяемый как отношение силы сопротивления буксировщика на полном ходу (в кН) к квадрату скорости полного хода (в м/с).

А_бс = 14,0 - коэффициент сопротивления буксируемого судна, определяемый аналогично А_б, но с учетом сопротивления винта.

1.3. Расчет буксирной линии

1.3.1. Расчет однородной буксирной линии при буксировке с допустимой скоростью.

Схема буксирной линии.

Рассчитаем вес погонного метра троса в воде:

P₁=0,87*(m_т/1000)*g= Н/м.

где:

m_т = 4305,0 т - ориентировочная масса 1000 м смазанного каната

g = 9,81H/м – ускорение свободного падения

P₁=0,87*(4305/1000)*9.81=36,74 Н/м.

При силе тяги на гаке Fгдоп= 98,1 кН параметр цепной линии будет равен:

l/a=270/2670=0,101124

x =269,54 м

При силе тяги на гаке, равной половине разрывного усилия троса, параметр цепной линии будет равен:

l/a=270/6675=0,040449

x1 = 269,93 м.

Рассчитаем весовую игру буксирного троса: Δв=2(х1-х)=2(269,93-269,54)=2*0,39=0,78 м

Рассчитаем упругое удлинение буксирного троса:

Высота волны при допустимой скорости буксировки должна быть не более:

h=Δв+Δу=0,78+1,49=2,27 м

Величина провеса буксирной линии составит:

=13,62 м

Расчет однородной буксирной линии при V=1м/с

Сила тяги на гаке равна силе сопротивления буксируемого судна при скорости 1 м/с.

При силе тяги на гаке Fг= 14,0 кН параметр ценой линии будет равен:

Весовая игра составит: Δв=2(х1-х”)=2(269,93-251,37)=37,12 м.

Упругое удлинение:

Высота волны при скорости буксировки 1 м/с должна быть не более:

h1=Δв1+Δу1=37,12+2,34=39,46 м

1.3.2. Расчет неоднородной буксирной линии при Fr=Fr_доп

Неоднородная буксирная линия с вершиной на тросовом участке.

Как видно из вышеприведенного рисунка, при коротком отрезке якорной цепи вершина цепной линии лежит на тросовом участке. Трос и цепь соединяются в точке D плавно без перегиба. Получаем для расчетов четыре цепные линии: АМ, DM, DE и ВЕ.

Длина участка DE определяется по формуле:

Рассчитаем вес погонного метра троса в воде: р2=0,87*(6815/1000)*9,81=58,16 Н/м.

где: эксцентриситет цепной линии

=1687м

Рассчитываем величину эксцентриситета цепной линии

Так как DE меньше нуля, то вершина цепной линии лежит на участке более тяжелого троса.

Длина фиктивного участка DM определится из условия равенства весов участков DM и DE:

Расчет по формулам цепной линии производится для четырех участков:

Величина провеса буксирной линии составит:

по правой стороне

В общем случае: .

-

Провес цепной линии равен 23,16 м.

1.3.3. Расчет неоднородной буксирной линии при Fr=0,5P_разр

Применяем те же методы расчета, что и в предыдущем случае. Рассчитываем четыре цепные линии: АМ₁, DM₁, DE₁ и ВЕ₁.

Параметр цепного участка

Параметр тросового участка

Рассчитываем величину эксцентриситета цепной линии

Длина фиктивного участка DM определится из условия равенства весов участков DM и DE:

Расчет по формулам цепной линии производится для четырех участков:

Рассчитаем весовую игру буксирного троса:

Рассчитаем упругое удлинение буксирного троса:

Высота волны при допустимой скорости буксировки должна быть не более:

h=Δв1+Δу1+Δу2=2,00+0,5+0,94=3,44 м

1.3.4. Расчет неоднородной буксирной линии при V=1м/с

Применяем те же методы расчета, что и в предыдущем случае. Рассчитываем четыре цепные линии: АМ₁, DM₁, DE₁ и ВЕ₁.

Параметр цепного участка

Параметр тросового участка

Рассчитываем величину эксцентриситета цепной линии

Длина фиктивного участка DM определится из условия равенства весов участков DM и DE:

Расчет по формулам цепной линии производится для четырех участков:

Рассчитаем весовую игру буксирного троса:

Рассчитаем упругое удлинение буксирного троса:

Высота волны при скорости буксировки, равной 1 м/с должна быть не более:

h=Δв1+Δу1+ Δу2=80,2+0,78+1,77=82,75 м

Поиск по сайту: