1.2.1. Определение основных элементов буксиров – толкачей.
К основным элементам буксира – толкача, подлежащих определению на начальной стадии, относятся водоизмещение судна, главные размерения L, В, Н, Т и коэффициенты полноты δ, α, и β.
В основу определения водоизмещения буксиров-толкачей кладется уравнение масс (массовое водоизмещение судна равно сумме масс отдельных составляющих). В уравнении масс в качестве главных составляющих, как это следует из таблицы 1.1., выделяются масса корпуса с оборудованием mко, масса оборудования и механизмов машинного отделения mм, масса топлива и смазки mтс, Dw0 и запас водоизмещения ΔD. Массы части из этих составляющих выражаются через измерители:
; 
; 
; 
(1.1)
При использовании для определения водоизмещения уравнения масс для проектируемого судна измерители μko(или аk) и 
принимаются по прототипу, а измеритель расхода топлива и смазки 
вычисляется по выражению:
ρтс= 24tq(1+k)·10-3 (1.2)
где: t - автономность плавания в сутках;
q - удельный расход топлива, q=0,23÷0,24 кг/кВт·ч
k - коэффициент, учитывающий расход смазки, а также расход топлива на вспомогательные и бытовые нужды (k=0,20÷0,25).
Входящие в дедвейт(Dw=mэ+mпр+mв+mзв) массы, (экипажа mэ, провизии mпр, воды mв, загрязненных вод mзв) определяются с учетом числа членов экипажа (приложение 1), автономности плавания и группы судна (приложение 2). Масса одного человека с багажом принимается равной 120 кг. Суточные нормы потребления продуктов, водопотребления и др. определяются по санитарным правилам (приложения 3,4,5).
Запас водоизмещения ΔD резервируется на начальных стадиях проектирования на возможные изменения, которые могут привести к увеличению водоизмещения. При эскизном проектировании рекомендуется принимать d = 0,03.
Имеются разные формы представления уравнения масс. В частности, для определения водоизмещения буксира-толкача можно использовать выражение:
(1.3)
При определении главных размерений и коэффициентов полноты буксиров - толкачей исходят из ряда особенностей, присущих этим суднам. Так, для обеспечения высоких тяговых показателей, требуется установить винты большого диаметра, при этом они должны быть хорошо защищены от подсоса атмосферного воздуха и при возможных посадках на мель. Буксир – толкач должен обладать также достаточной остойчивостью с учетом неблагоприятного воздействия состава (натяжение или рывок буксирного каната). По указанным причинам для этих судов характерен сильный подрез кормовой оконечности и часто – ее туннельная форма. Необходимость обеспечения достаточной осадки (для размещения и защиты гребных винтов) и ширины корпуса (условие остойчивости) приводит к малым значениям коэффициента полноты водоизмещения. Форма ватерлинии в корме буксиров – толкачей обычно близка к прямоугольной.
Указанные особенности учитываются в следующих рекомендациях.
Желательно, чтобы минимальная осадка судна с точки зрения достаточной эффективности движителей была не менее
(1.4)
где: ΣNe - суммарная мощность двигателей, кВт (с учетом исходных данных уточняется после выбора двигателей - см. приложение 4);
- отношение диаметра винта к осадке (степень туннельности);
xв - число винтов;
nв - частота вращения гребного винта (принимается по справочным данным, приложение 6)
Эксплуатируемые буксиры-толкачи имеют следующие значения степени туннельности кормы:
рt - 0,8÷1,00 - суда классов «М» и «О»
рt - 0,95÷1,20 - суда классов «Р» и «Л».
Если осадка, полученная по выражению (1.4) оказывается больше допустимой (оговоренной в задании), то следует принять ее равной заданной и изменить частоту вращения гребных винтов в сторону увеличения (путем выбора другого двигателя).
Коэффициент полноты водоизмещения можно принять, ориентируясь на близкие прототипы. При известном значении δ можно найти величину
[ρ=1 т/м3] (1.5)
что в свою очередь позволяет определить отношение
(1.6)
В выражении (1.6)
b= 2,75 – для судов при степени тоннельности pt < 1, 05;
b= 1,6 – при pt > 1,05.
Формулы (1.4) и (1.6) основаны на статистических данных и дают значения, характерные для современных отечественных и зарубежных судов [2].
Зная величины 
и Т, определяют ширину судна B, а из выражения LBT – длину толкача 
Высоту борта можно определить из соотношения:
(1.7)
где:
b2=2,26, c2=0,28 – для буксиров – толкачей класса «О»;
b2=2,20, c2=0,33 – для буксиров – толкачей класса «Р»;
b2=1,9, c2=0,33 – для малых судов,
при этом необходимо проверить высоту борта по условиям (1.28) и (1.29).
Коэффициент полноты конструктивной ватерлинии α согласно [2] целесообразно определить по выражению
(1.8)
где: b1 = 0,785 – оптимальное значение для полутоннельных судов (при рt < 0,95);
b1 = 0,815 – для тоннельных судов (pt > 0,95);
b1 = 0,75 - для нетоннельных судов.
Коэффициент полноты мидель – шпангоута β изменяется в широких пределах и может быть определен по выражению
β = 0,306+1,05δ (βmax «0,999) (1.9)
или из соотношения
(1.10)
или принят по близкому прототипу.
По результатам проделанных вычислений рекомендуется выполнить контрольную проверку водоизмещения с использованием выражения (1.5). Необходимо также вычислить массы проектируемого судна mко, mм, mтс, и DW0(см. выражения /1.1/ и /1.2/) и запас водоизмещения dD (d = 0,03), провести проверку водоизмещения по выражению
D= mко+ mм+ mтс+ DW0+ dD
В случае расхождения полученных результатов следует проверить арифметические вычисления.
Для использования при разработке чертежей общего расположения, выписываются массогабаритные характеристики выбранных двигателей (Приложение 6).
