Визначення діаметра і довжини буксирного троса для різних умов буксирування

Визначення діаметра і довжини буксирного троса для різних умов буксирування. Приклад розрахунку.

Буксирування одного судна іншим здійснюється за допомогою буксирного лінії. Буксирна лінія може бути однорідною - буксирний трос, і комбінованої (неоднорідною): синтетичний трос + якірний ланцюг, сталевий трос + якірний ланцюг, синтетичний + сталевий трос, трос + якір + якірний ланцюг. Крім того, неоднорідна лінія може бути симетричною і несиметричною.
Буксирна лінія характеризується довжиною l, стрілкою провисання f і відстанню між судами - х. Довжина і стрілка провисання визначають можливості буксирного лінії по збільшенню відстані між судами за рахунок її пружного подовження і зміни форми.
Розривні зусилля буксирного троса транспортних суден визначається за влучним висловом постачання Nс за формулою, зазначеною в «Якірне пристрій» Правил регістру судноплавства.
У загальному випадку, довжина буксирного лінії залежить від водотоннажності буксирі об'єкта. Мінімальна необхідна довжина буксирного троса може бути визначена за формулою:
l = (Fг / Pраз) 1800, м
де рраз - паспортна розривна навантаження буксирного троса;
Fт - тягове зусилля.
Всі розрахунки, пов'язані з проведенням буксирування зводяться до визначення:
- максимальної швидкості буксирування;
- довжини буксирного троса або буксирного лінії;
- міцності буксирного троса або лінії.
При плаванні на тихій воді горизонтальна складова буксирного троса дорівнює тому опору, яке викликає буксирується судно при даній швидкості плавання.

Мал. 13. нишпорення судна, що буксирується
Це опір і власне опір буксирувальника долаються упором гребного гвинта буксирувальника. У деяких випадках, коли спостерігаються ривки буксирного троса (лінії) і з'являються динамічні навантаження в буксирному тросі, виникають зусилля більші, ніж максимальний упор гребного гвинта буксирувальника. Ці випадки можуть зустрічатися як при буксируванні на тихій воді, так і при буксируванні в штормових умовах.
Довжина буксирного троса для морського буксирування повинна бути такою, щоб:
кільватерна струмінь буксира не чинила гальмуючого дії на буксирується судно;
провисання і пружна деформація були достатніми для пом'якшення ривків буксирного каната, які виникають внаслідок качки, нишпорення судів і т. п .;
було можливо вільне орбітальний рух обох судів на хвилюванні.
При цьому керованість на буксирі об'єкта повинна бути задовільною, а його нишпорення зведено до мінімуму.

11) Розрахунок розмірів буксирного троса:

Мал. 2 Схема буксирного лінії
Розрахувавши повне опір судна, що буксирується, можна знайти робочу довжину сталевого і синтетичного буксирних тросів, при якій забезпечується горизонтальне переміщення суден на відстань, чисельно рівне висоті хвилі.

де hB-висота хвилі (м);
Ki-коефіцієнт "гри" буксирного троса, який наведено нижче:
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 зменшення впливу кільватерной струменя на буксирується судно довжину троса приймають рівною не менше двох-трьох довжин буксировщика (ℓ = 300 м)
Під час буксирування з використанням синтетичних тросів при їх довжині 200-300м, вони володіють достатньою "грою" на хвилюванні. В таких умовах пружне подовження синтетичного троса визначається за формулою:

де ℓ- довжина буксирного троса (м);
α- коефіцієнт, що дорівнює 3.5 - для плетеного восьмипрядні троса з поліаміду;
Провисання буксирного троса залежить від його довжини і маси, і зменшується при збільшенні тяги на гаку.
Для сталевого троса
де q- лінійна щільність троса у воді (кг / м);
Для сталевого троса (кг / м)
де Рвоз- вага 1м троса в повітрі (кг / м), який вибирається з ГОСТу.
Для синтетичного троса
де q- лінійна щільність троса у воді (кг / м);
Для синтетичного троса (кг / м)
де Рвоз- вага 1м троса в повітрі (кг / м), який вибирається з ТУ
1.4.Расчёт однорідної буксирної лінії
Визначається вільний розходження суден для сталевого троса з урахуванням Fг і рраз / 2, використовуючи формули в таблиці № 3:
Таблиця № 3
Нормальна навантаження
параметр
ланцюгової лінії Провисання буксирного троса Половина
відстані Відстань між 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)
Випадкова навантаження
параметр
ланцюгової лінії Провисання буксирного троса Половина
відстані Відстань між 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)
де l1 - половина довжини буксирного троса (м).
Визначаємо зміна відстані між судами за рахунок зміни форми буксирного лінії:
(М),
де Δв- вагова «гра» буксирного троса.
Розрахунок пружного подовження буксирного троса при зміні навантаження від Fг до 0,5Рраз.
(М),
де l- довжина буксирного лінії (м);
d- діаметр троса (мм);
ε- пружність троса, дорівнює 37 кН / мм2 (для сталевого).
Визначається сумарна зміна відстані між судами, яке порівнюється з висотою хвилі:
.
Якщо Δ hв = 2 м, тобто безпеку буксирування забезпечується із заданою швидкістю. Не потрібно проводити перерахунок однорідної буксирної лінії.

Так як на борту в наявності сталевий трос меншого розривного зусилля (рраз факт hв = 2 м, тобто безпеку буксирування забезпечується із заданою швидкістю. Не потрібно проводити перерахунок однорідної буксирної лінії.

1.5.Особенності розрахунку неоднорідною буксирної лінії
Якщо буксирна лінія неоднорідна, тобто складається з двох ділянок, один з яких трос або якірний ланцюг з великим погонних вагою, а інший трос з меншим погонних вагою, то розрахунок виконується в такий спосіб.
Умовно ділимо буксирну лінію (рис. 3) на чотири ділянки ланцюгової лінії: BE, DE, DM і AM. Ділянка DM - доповнює фіктивний ділянку ланцюгової лінії AM. Точка М - вершина ланцюгової лінії AM, від якої відраховується величина х для даної ланцюгової лінії.
Дві ланцюгові лінії ED і МА з'єднуються в точці D без будь-якого перегину, тобто одна ланцюгова лінія плавно переходить в іншу.
Буксирна лінія має вигляд, представлений на рис. 3 (з вершиною на ділянці легкого троса).
Довжина ділянки DE визначається за формулою

Мал. 3 - Неоднорідна буксирна лінія
з вершиною на тросових ділянці
Довжина фіктивного ділянки DM визначається з умови рівності ваги ділянок DM і DE:

Розрахунок за формулами ланцюгової лінії для чотирьох ділянок:

виконується за формулою:

Розрахунок для кожної ділянки виконується двічі для умови Т = Fг і Т = рраз.
Якщо при розрахунках вийшла величина DE