Расчет размеров буксирного троса.

Рисунок 2 – Схема буксирной линии

 

Рассчитав полное сопротивление буксируемого судна можно найти рабочую длину стального и синтетического буксирных тросов, при котором обеспечивается горизонтальное перемещение судов на расстояние, численно равное высоте волны.

 

(м)

где, h_B-высота волны 1,5(м);

K_i-коэффициент “игры” буксирного троса.

 

 

 

Для уменьшения влияния кильватерной струи на буксируемое судно длину троса примем не менее двух, трех длин буксировщика (принимаем длину равной ℓ = 360 м, равной примерно трем длинам буксировщика).

При буксировки с использованием синтетических тросов при длине 250 - 300м, они обладают достаточной “игрой” на волнение. В таких условиях упругое удлинение синтетического троса определяется по формуле:

 

(м)

где, ℓ- длина буксирного троса(м);

α- коэффициент зависящий от типа троса(синтетический).

 

 

 

Провес буксирного троса зависит от его длины и массы, и уменьшается при увеличении тяги на гаке.

(м)

где, q- линейная плотность троса в воде (кг/м);

(^кг/_м)

 

где, Р_воз- вес 1м троса в воздухе(кг/м).

 

( ^кг/_м)

( ^кг/_м)

 

 

1.3 Расчёт однородной буксирной линии

Определяется свободное расхождение судов для стального троса с учетом F _г и Р _раз/2, используя формулы в таблице № 3, [6]:

Таблица № 3

Весовая «игра» буксирного троса

Нормальная нагрузка
Параметр цепной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
a = = 9019/3,74=2411,5	f = 1802/2*2411,5= = 32400/4823= = 6,7	x = 180*(1 – 6,7/ /3*2411,5) = 180 *(1 – - 6,7/7234,5) = 180 * *(1 – 0,0001) = 180* *0,99907 = 179,83	AB= 2 * 179,83= = 359,6
Случайная нагрузка
Параметр цепной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
a 1 = 50020 / 2 * *3,74 = 50020 / /7,48 = 6687,16	f1 = 1802/ /2*6687,16= = 32400/13374,3= = 2,4	x1 = 180*(1- 2,4/3* *6687,16) = 180*(1- -2,4/20061,48) = =180*(1-0,0001196)= =180*0,9998 = 180	A’B’= 2*180 =360

где l ₁ – половина длины буксирного троса (м).

 

Определение изменения расстояния между судами за счет изменения формы буксирной линии.

Δb=А'В'–АВ=2x₁–2x

где, Δb- весовая “игра” буксирного троса.

 

Δb=360 – 359,6 = 0,4

 

Расчет упругого удлинения буксирного троса при изменении нагрузки от F_г до 0,5Р_раз.

где, Δy- упругое удлинение;

d- диаметр троса;

ε- упругость троса.

м

 

Определение суммарного изменения расстояния между судами.

 

Δ=Δb+Δy

Δ= 0,4+1,05 = 1,45

Если Δ ≥ h_в то безопасность буксировки обеспечивается.

Если Δ ≤ h_в то необходимо уменьшить скорость буксировки или увеличить длину буксирной линии для увеличения величины Δ.

Из произведенных расчетов видно, что Δ не удовлетворяет аргументу безопасной буксировки Δ ≤ h _в

При: F _г = 88,45 кН

ℓ = 360 м

V = 4,2 м/с

Необходимо уменьшить скорость буксировки для увеличения величины Δ. Для вычисления безопасной тяги на гаке и скорости примем Δy = 1,2 м:

; ; ;

 

 

Расчет однородной буксирной линии. Таблица №4.

Нормальная нагрузка
Параметр цепной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
a = = 6852/3,74=1832,1	f = 1802/2*1832,1= = 32400/3664,2= = 8,8	x = 180*(1 – 8,8/ /3*1832,1) = 180 *(1 – - 8,8/5496,3) = 180 * *(1 – 0,001) = 180* *0,9984 = 179,7	AB= 2 * 179,7= = 359,4
Случайная нагрузка
Параметр цепной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
a 1 = 50020 / 2 * *3,74 = 50020 / /7,48 = 6687,16	f1 = 1802/ /2*6687,16= = 32400/13374,3= = 2,4	x1 = 180*(1- 2,4/3* *6687,16) = 180*(1- -2,4/20061,48) = =180*(1-0,0001196)= =180*0,9998 = 180	A’B’= 2*180 =360

где l ₁ – половина длины буксирного троса (м).

 

Определение изменения расстояния между судами за счет изменения формы буксирной линии.

Δb=А'В'–АВ=2x₁–2x

где, Δb- весовая “игра” буксирного троса.

 

Δb=360 – 359,4 = 0,6

 

Δ= 0,6+1,2= 1,8 (м)

Из произведенных расчетов видно, что Δ удовлетворяет аргументу безопасной буксировки Δ ≥ h _в

Вывод: Буксировка при волнении 1,5 м является безопасной и эффективной при уменьшении скорости буксировки до 3,7 м/с., с тягой на гаке F _г=67,2 кН. и буксирной линии равной ℓ = 360 м

 

 

Так как на борту в наличии трос меньшего разрывного усилия (Р_{раз фак} < Р_{раз рас}; 405,5 < 490,5 кН), канат двойной свивки типа ЛК конструкции 6 30 (0+15+15)+7о.с. ГОСТ 3083-80, (определённый по характеристике снабжения N’_c)

Трос стальной:

Гибкий 1370(140)

Р_{раз фак} = 405,5 кН

d = 34,5 мм

m = 3,56 кг

 

Скорость буксировки в зависимости от прочности буксирной линии.

 

(кН)

 

(кН)

 

(м/с)

 

(м/с)

 

Рассчитаем провес для данного стального троса с учетом F_{г доп}.

 

 

( ^кг/_м)

 

 

( м)

 

Перерасчёт однородной буксирной линии для параметров троса,

имеемого на судне. Таблица № 5

Нормальная нагрузка
Параметр цепной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
a = = 8270/3,1 =2667,7	f = 1802/2*2667,7 = = 32400/5335,4 = 6,1	x = 180*(1 – 6,1/ /3*2667,7) = 180 *(1 – 6,1/8003,1) = 180 * (1 – 0,00076) = 180* *0,99923 = 179,8	AB = 2 * 179,8 = = 359,6
Случайная нагрузка
Параметр цепной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
a 1 = 41350/ /2*3,1= =41350/6,2 = =6669,4	f1 = 1802/ /2*6669,4= = 32400/13338,8= = 2,43	x1 = 180*(1- 2,43/ /3*6669,4) = 180*(1-2,43/ /20008,2) = =180*(1-0,00012)= =180*0,99987 = =180	A’B’= 2*180 =360

Δb=360-359,6=0,4

 

 

 

 

Δ=0,4+1=1,4 м

 

Из произведенных расчетов видно, что Δ не удовлетворяет аргументу безопасной буксировки Δ ≤ h _в

При: F _г = 81,1 кН

ℓ = 360 м

V = 4 м/с

Необходимо уменьшить скорость буксировки для увеличения величины Δ. Для вычисления безопасной тяги на гаке и скорости примем Δy = 1,2 м:

; ; ;

Перерасчёт однородной буксирной линии для параметров троса,

имеемого на судне. Таблица № 6

Нормальная нагрузка
Параметр цепной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
a = = 5705/3,1 =1840,3	f = 1802/2*1840,3 = = 32400/3680,6 = 8,8	x = 180*(1 – 8,8/ /3*1840,3) = 180 *(1 – 8,8/5520,9) = 180 * (1 – 0,00159) = 180* *0,998406 = 179,7	AB = 2 * 179,7 = = 359,4
Случайная нагрузка
Параметр цепной линии	Провес буксирного троса	Половина расстояния	Расстояние между судами
a 1 = 41350/ /2*3,1= =41350/6,2 = =6669,4	f1 = 1802/ /2*6669,4= = 32400/13338,8= = 2,43	x1 = 180*(1- 2,43/ /3*6669,4) = 180*(1-2,43/ /20008,2) = =180*(1-0,00012)= =180*0,99987 = =180	A’B’= 2*180 =360

где l ₁ – половина длины буксирного троса (м).

 

Определение изменения расстояния между судами за счет изменения формы буксирной линии.

Δb=А'В'–АВ=2x₁–2x

где, Δb- весовая “игра” буксирного троса.

 

Δb=360 – 359,4 = 0,6

 

Δ= 0,6+1,2= 1,8 (м)

Из произведенных расчетов видно, что Δ удовлетворяет аргументу безопасной буксировки Δ ≥ h _в

Вывод: Буксировка при волнении 1,5 м является безопасной и эффективной при уменьшении скорости буксировки до 3,3 м/с., с тягой на гаке F _г=55,9 кН. и буксирной линии равной ℓ = 360 м

 

1.4 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 [6].

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 .

Рисунок 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 = F _г и Т = Р _раз.

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.

 

Рисунок 4 – Неоднородная буксирная линия

с вершиной на цепном участке.

Способы крепления буксира

Рисунок 7. Крепление буксирного троса на кнехтах

1-якорная скоба; 2-буксирный трос; 3-креплениие на первом кнехте;

4-крепление на втором кнехте; 5-кормовая рубка

Рисунок 8. Крепление браги за полуют

1-буксирный трос; 2-якорная скоба; 3-концы браги с огонами; 4-серьги;

5-кранцы; 6-проводник со скобой

 

 

Рисунок 9. Крепление буксирного троса к якорной цепи

1-буксирный трос; 2-якорная скоба; 3-удлиненное звено; 4-якорная цепь;

5-скоба; 6-стальной трос (свистов);

7-стопоры якорной цепи