Определение максимальной скорости буксировки и силы тяги на гаке

По данным таблицы №2 строим графики сопротивлений R_o(V_б) и R₂(V_б) в прямоугольной системе координат (График №1). Затем используем эти графики для определения максимальной скорости буксировки и силы тяги на гаке. Делаем это следующим образом:

1 По оси ординат откладываем отрезок «Ое», равный упору гребного упора винта буксировщика Р_ш. Так как формула для расчета упора винта (1.3.) дает большие погрешности в расчетах по буксировке, то для определения тяги на гаке и максимальной скорости буксировки упор винта буксировщика принимаем равным сопротивлению буксирующего судна на полном переднем ходу. Согласно таблице №2 сопротивление буксирующего судна на полном переднем ходу равно: R₁ = 480.8 кН

2 Через точку «е» проводим линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой суммарного сопротивления R₀ в точке «а». Из точки «а» опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и получаем при их пересечении точку «в». Отрезок «Ов» представляет собой максимальную скорость буксировки, которая в нашем случае равна: V_{б max} =11,6 узлов.

3 Для определения тяги на гаке отыскиваем точку пересечении
я перпендикуляра «ав» с кривой сопротивления буксируемого судна. Обозначив эту точку буквой «с», проводим через нее линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения ее с осью ординат в точке «d». Отрезок «Оd» определяет тягу на гаке Тг, которая равна:

Тг = 268 кН.

 

График №1

 

Определение диаметра, длины и провиса буксирного троса

 

По значению тяги на гаке Тг определяем запас прочности буксирной линии, которая для значений тяги на гаке превышающих 100 кН, рассчитывается по формуле:

 

Р_р = 3 * Тг кН (1.18.)

 

Р_р = 3 * 268= 804 кН

Далее по значению прочности троса выбираем необходимый диаметр стального троса (d_т) и его линейную плотность q. Для Рр менее 868,1 кН, но больше 721 кН, эти величины равны:

d_т = 41 мм = 0,041 м

q = 5,59 кг/м

Рабочая длина троса рассчитывается по следующей эмпирической формуле:

 

l = 2 * Ö f² + (2 * Т_г * f) / (q * g) м (1.19.)

f = 2 * h_в + (Н₁ + Н₂) / 2 м          (1.20.)

 

f = 2 * 4 + (4+ 3,5) / 2 = 11,75 м

где: f - стрелка провиса буксирного троса, м;

h_в - высота волнения, которая выбирается из исходных данных в баллах и переводится в метры; для волнения силой 4 балла выбираем из таблиц «МТ-75» значение h_в =4 балла = 1,25 - 2 м;

Н₁ - высота крепления троса над водой на буксировщике, м, выбирается из исходных данных;

Н₂ - высота крепления троса над водой на буксируемом судне, м, выбирается из исходных данных;

Т_г - тяга на гаке, определена в пункте 1.4., кН;

q - линейная плотность буксирного троса, кг/м;

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения.

l = 2 * Ö 11,75² + (2 * 268000 * 11,75) / (5,59* 9,81) = 678,19 м

 

Расчет сопротивления троса

 

По выражению (1.11.) рассчитываем сопротивление погруженной в воду части буксирного троса при скорости буксировки V_{б max} = 11.6 уз = 5,96 м/с:

 

R_тр = 0,04 * d_т * V_б² * Ö l² - (80 * R₂ * h_т)/(q * g)    Н

 

Где в данном случае значение R₂ = 270,49 кН

 

R_тр = 0,04 * 0,041 *5,96² * Ö 678,19 ² - (80 * 270,49 * 3,75)/(5,59* 9,81) = 39,48 Н= 0,03948kH

 

Учитывая, что суммарное сопротивление R_о при скорости буксировки 16.5 узлов будет равно

R_o= 472.2366 кН, а с учетом сопротивления троса, суммарное сопротивление при этой же скорости буксировки должно иметь значение:

 

R_{о новое} = R_о + R_тр = 472.2366 + 0,03948= 472,28 кН

 

Но в случае, когда R_тр составляет менее 5% от R_о, то мы можем не учитывать сопротивление троса, та как запас прочности троса перекрывает «упущения» из-за не учета R_тр. В нашем случае R_тр составляет:

% R_о=472,28 *0,05=23,6 kH; 23,6>0,039 kH

(R_тр*100%) / R_о = (0,03945 *100%) / 472.28 = 0,008%

Следовательно R _тр можно не учитывать.

Конечные результаты сводим в таблицу №3.

 

Таблица №3.

Параметр	Числовое значение	Параметр	Числовое значение
Rо, кН	472,24	dтр, мм	41
V б max, уз	11,6	q, кг/м	5,59
Тг, кН	268	l, м	678.19
Рр, кН	804	f, м	11,75

 

На основании произведенных в части №1 курсовой работы расчетов, можно сделать вывод, что для проведения буксировки на заданных типах буксирующего и буксируемого судов и при заданных погодных условиях, следует использовать буксирный трос диаметром 41 мм с линейной плотностью 5,59 кг/м, длина которого должна быть 678,19 м. Толщина троса и его плотность определяют разрывную прочность троса, которая является одним из главных параметров. В течении буксировки неизбежны рывки троса, которые вызваны динамическими нагрузками, а именно ударами волн, рысканием, изменением расположением судов, качкой и другими подобными явлениями. Длина буксирного троса, несомненно, обеспечит его весовую и упругую «игру» для гашения выше перечисленных динамических нагрузок.