Расчет буксировки и определение элементов однородной буксирной линии

Исходные данные на курсовую работу

 

Таблица №1.

Наименование	Обозначение		Единицы измерения	Буксирующее	Буксируемое
Номер исходных данных, соответствующий Варианту 91	-		-	14	18
Тип судна, проект	-		-	ПБ 7394/4	ТР «Остров Руский»
Длина судна	L		м	130	150
Ширина судна	B		м	16.8	20
Средняя осадка в грузу	d ср. гр		м	6.7	7,4
Средняя осадка в балласте	d ср. бал.		м	5.3	4,6
Водоизмещение в грузу	∆гр.		т	8970	16000
Водоизмещение в балласте	∆бал.		т	5920	10200
Коэффициент общей полноты	d		-	0.79	0,77
Длина действующей ватерлинии при средней осадке	Lв		м	123	146
Эффективная мощность двигателя	Ni		кВт	5152	8832
Проекция надводной поверхности судна на плоскость мидель шпангоута	Aн		М2	180	250
Скорость на полном переднем ходу	Vппх		уз	16.5	18,9
Диаметр винта	dв		м	3.4	5,1
Скорость относительного ветра	Wв		м/с	9	8
Высота волны	hв		баллы	4	3
Коэффициент трения	Ктр		-	0.141	0,140
Вид движителя	-		-	ВФШ	ВФШ
Высота крепления троса над водой на буксировщике и на буксируемом судах	Н (1,2)		м	4	3,5
Осадка носом до посадки на мель	d н		м	6,36	7,03
Осадка кормой до посадки на мель	d к		м	6,92	7,84
Осадка носом после посадки на мель	d н1		м	5,08	5,62
Осадка кормой после посадки на мель	d к1		м	7,47	8,26
Коэффициент полноты ватерлинии	a		м	0,79	0,85
Коэффициент трения покоя для различных грунтов	ж1		-	0,4	0,61
Абсцисса ЦТ площади действующей ватерлинии	Xf		м	+0,28	-0,54
Продольная МВ судна	H		м	148	136
Поперечная МВ судна	h		м	1,12	1,06
Аппликата ЦТ снятого или перемещенного груза	Z		м	4,8	12,1
Абсцисса точки из которой либо снимается, либо перемещается груз	X0		м	+56	+52
Абсцисса точки в которую перемещается груз	X1	м		-53	-45
Масса якоря	G		кг	6220	5000
Коэффициент держащей силы якоря	K		-	2,9	2,7
Калибр якорной цепи	dц		мм	70	70
Возвышение якорного клюза над грунтом	Нкл		м	54,8	42,1
Скорость течения	Vт		м/с	0,6	0,8

 

Введение

 

Морская буксировка может быть запланированной и вынужденной. Все расчеты, связанные с плановой буксировкой, выполняются заблаговременно в КБ с учетом особенностей предстоящей операции. При вынужденной буксировке капитан буксировщика обязан сам выполнить расчеты скорости буксировки, а также элементов буксирной линии (длины, толщины троса и его провис). Задача может свестись к выбору безопасной скорости буксировки, при которой прочность имеющегося на борту буксирного троса оказалась бы достаточной. Поскольку при вынужденной буксировке капитан не всегда может располагать точными сведениями об объекте буксировки, то расчеты приходится вести с использованием простейших эмпирических формул.

Посадка судна на мель обычно происходит в результате ошибки или небрежности судоводителей (ошибки в счислении пути судна, при постановке на якорь или маневрировании у берега без учета ветра, течения и так далее), действия на судно непреодолимых сил природы (например: ураган, шторм, быстрое течение), а также несоответствия данных карты действительному положению.

При ударах о грунт и посадках на мель прежде всего должны быть застопорены главные двигатели, немедленно объявлена общесудовая тревога, выяснены окружающая обстановка и положение корпуса на мели. Аварийные партии и группы должны тщательно проверить водонепроницаемость корпуса, особенно в районах касания днищем грунта, сделать замеры воды в льялах и вести энергичную борьбу с водой при нарушении водонепроницаемости корпуса. В случае затопления больших отсеков перед снятием судна с мели должны быть приняты меры по обеспечению непотопляемости судна.

Успех снятия судна с мели всецело определяется тяжестью аварийной обстановки: глубинами в месте посадки, характером грунта, возможными изменениями уровня воды (при приливах и отливах), величиной потери плавучести, наличием повреждений корпуса, размерами и расположением по длине и ширине участков касания днищем грунта, а также гидрометеорологическими условиями (волнение, ветер, лед).

Немаловажным является выбор безопасной якорной стоянки судна. Место якорной стоянки выбирается с учетом цели и продолжительности стоянки, а также технико-эксплуатационного состояния и особенностей якорного устройства. Безопасность стоянки оценивают следующими факторами: защищенностью от ветра и волнения, размерами акватории, наличием течений и приливоотливных явлений, навигационной обеспеченностью района, глубинами, рельефом дна и характером грунта. Под влиянием внешних факторов судно, стоящее на якоре, может развернуться или переместится по окружности, описанной вокруг места якоря радиусом R_я, расчет которого и будет произведен в данной курсовой работе. Площадь круга, ограниченного радиусом R_я, называют местом якорной стоянки судна. Оно должно располагаться в стороне от створных линий, фарватеров, подводных кабелей и других судов. Наименьшая глубина здесь должна быть такой, чтобы во время отлива или при качке на волнении судно не могло коснуться грунта или своего якоря, лежащего на грунте. На месте якорной стоянки предпочтительнее иметь ровный рельеф дна. От характера грунта зависит держащая сила якоря. Наиболее благоприятна якорная стоянка на песчаных и илисто-песчаных грунтах.

 

Расчет сопротивления судов

 

Сопротивление буксирующего судна рассчитывается следующим образом:

 

R₁ = Rтр +Rос + R_возд + R_в кН         (1.4.)

 

где R_ф - сопротивление трения для буксирующего судна, кН;

Rос - остаточное сопротивление для буксирующего судна, кН;

R_возд - сопротивление воздуха для буксирующего судна, кН;

R_в - сопротивление от волнения для буксирующего судна, кН.

 

Сопротивление буксируемого судна отличается от сопротивления буксирующего судна дополнительным сопротивлением застопоренного винта и сопротивлением буксирного троса:

 

R₂ = R_тр' +Rос' + R_возд' + R_в' + R_з.в. + R_тр кН (1.5.)

буксировка якорный стоянка судно

где R_ф' - сопротивление трения для буксируемого судна, кН;

Rос' - остаточное сопротивление для буксируемого судна, кН;

R_возд' - сопротивление воздуха для буксируемого судна, кН;

R_в' - сопротивление от волнения для буксируемого судна, кН;

R_з.в. - сопротивление застопоренного винта буксируемого судна, кН;

R_тр - сопротивление буксирного троса, кН.

Сопротивления рассчитываются по эмпирическим формулам:

 

Сопротивление трения: R_тр = ж_тр* n_воды * S * V_б^1,83 * 10^-5 кН (1.6.)

Сопротивление остаточное: Roc = (0,09 * d * ∆ * V_б⁴) / (L²)  кН (1.7.)

Сопротивление воздуха: R_возд = (жвозд. * r_возд./2 * A_н * (W_в + V_б)² * 10^-3) кН   (1.8.)

Сопротивление от волнения: R_в = (ж_в * r_воды * S * V_б² /2* 10^-3) кН (1.9.)

Сопротивление застопоренного винта: R_з.в. = 0,25 * D_в² * V_б² * 10^-3 кН (1.10)

Сопротивление погруженной в воду части буксирного троса:

R_тр = 0,04 * d_т * V_б² * Ö l² - (80 * R₂ * h_т)/(q * g)     Н          (1.11.)

 

где ж_ф - коэффициент трения, выбирается из исходных данных;

n_воды - плотность воды, принимаем равной 1025 кг/м³;

S - площадь смоченной поверхности корпуса судна, м²;

Для транспортных судов и плавбаз рассчитывается по формуле:

 

S = L_в*d_ср*(1,36 + 1,13 * d *B / d_ср) м²

 

Для промысловых судов по формуле:

 

S= L_в*d_ср*(1,45 + 1,12 * d * B / d_ср) м²

 

Для нашего случая мы берем формулу (1.12) для транспортных судов и плавбаз:

для буксирующего судна: S₁ = 123 * 6,7 * (1,36 + 1,13 * 0,79 * 16,8 / 6,7) = 2965,45 м²

для буксируемого судна: S₂ = 146 * 7,4 * (1,36 + 1,13 * 0,77 * 20 / 7,4) = 4010,04 м²

 

h_т = (H₁ + H₂) / 2 м            (1.13.)

 

h_т = (4+3,5) / 2 = 3,75 м

где H_1,2 - высота крепления троса над водой на буксировщике и буксируемом судах, м, выбирается из исходных данных;

q - линейная плотность буксирного троса, кг/м;

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

Для расчета сопротивлений по данным формулам берем V_б в м/с.

По формуле (1.6.) находим сопротивление трения:

 

R_тр = ж_тр * r_воды * S * V_б^1,83 * 10^-5

для буксирующего судна: R_тр=0,141*1025* 2965,45 * V_б^1,83 * 10^-5

для буксируемого судна: R_тр^’=0,140*1025* 4010,04 * V_б^1,83 * 10^-5

 

По формуле (1.7.) находим остаточное сопротивление:

 

Rос = (0,09 * d * ∆ * V_б⁴) / (L²) кН

для буксирующего судна: Rос = (0,09 * 0,79* 8970 * V_б⁴)/(130²) кН

для буксируемого судна: Rос' = (0,09 * 0,77* 16000 * V_б⁴) / (150²) кН

 

По формуле (1.8.) находим сопротивление воздуха:

 

R_возд = (жво*r_возд.*A_н *(W_в +V_б)² *10^-3) /2 кН

для буксирующего судна: R_возд = (0,8 * 1,25 * 180 * (9 + V_б)² * 10^-3) /2 кН

для буксируемого судна: R_возд' = (0,8 * 1,25 * 250 * (9 + V_б)² * 10^-3) /2 кН

 

По формуле (1.9.) находим сопротивление от волнения:

 

R_в = (ж_в * r_воды * S * V_б² * 10^-3) /2 кН

для буксирующего судна: R_в = (0,0004* 1025 * 2965,45 * V_б² * 10^-3) /2 кН

для буксируемого судна: R_в' = (0,0004* 1025 * 4010,04 * V_б² * 10^-3) /2 кН

 

По формуле (1.10.) находим сопротивление винта:

 

R_з.в.= 0,25 * D_в² * V_б² * 10^-3 кН

для буксируемого судна: R_з.в. = 0,25 * 5,1² * V_б² * 10^-3 кН

 

Так как необходимо произвести расчет сопротивлений для скоростей от 1 узла до значения скорости полного переднего хода буксирующего судна, которое равно 16,5 узлов, то результаты расчетов сводим в таблицу №2.

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.

 

 

Расчет якорной стоянки

Список использованной литературы

 

1. Методические указания для выполнения курсовой работы;

2. Конспект лекций по дисциплине «Управление судном»;

.   Мореходные таблицы МТ-75

Исходные данные на курсовую работу

 

Таблица №1.

Наименование	Обозначение		Единицы измерения	Буксирующее	Буксируемое
Номер исходных данных, соответствующий Варианту 91	-		-	14	18
Тип судна, проект	-		-	ПБ 7394/4	ТР «Остров Руский»
Длина судна	L		м	130	150
Ширина судна	B		м	16.8	20
Средняя осадка в грузу	d ср. гр		м	6.7	7,4
Средняя осадка в балласте	d ср. бал.		м	5.3	4,6
Водоизмещение в грузу	∆гр.		т	8970	16000
Водоизмещение в балласте	∆бал.		т	5920	10200
Коэффициент общей полноты	d		-	0.79	0,77
Длина действующей ватерлинии при средней осадке	Lв		м	123	146
Эффективная мощность двигателя	Ni		кВт	5152	8832
Проекция надводной поверхности судна на плоскость мидель шпангоута	Aн		М2	180	250
Скорость на полном переднем ходу	Vппх		уз	16.5	18,9
Диаметр винта	dв		м	3.4	5,1
Скорость относительного ветра	Wв		м/с	9	8
Высота волны	hв		баллы	4	3
Коэффициент трения	Ктр		-	0.141	0,140
Вид движителя	-		-	ВФШ	ВФШ
Высота крепления троса над водой на буксировщике и на буксируемом судах	Н (1,2)		м	4	3,5
Осадка носом до посадки на мель	d н		м	6,36	7,03
Осадка кормой до посадки на мель	d к		м	6,92	7,84
Осадка носом после посадки на мель	d н1		м	5,08	5,62
Осадка кормой после посадки на мель	d к1		м	7,47	8,26
Коэффициент полноты ватерлинии	a		м	0,79	0,85
Коэффициент трения покоя для различных грунтов	ж1		-	0,4	0,61
Абсцисса ЦТ площади действующей ватерлинии	Xf		м	+0,28	-0,54
Продольная МВ судна	H		м	148	136
Поперечная МВ судна	h		м	1,12	1,06
Аппликата ЦТ снятого или перемещенного груза	Z		м	4,8	12,1
Абсцисса точки из которой либо снимается, либо перемещается груз	X0		м	+56	+52
Абсцисса точки в которую перемещается груз	X1	м		-53	-45
Масса якоря	G		кг	6220	5000
Коэффициент держащей силы якоря	K		-	2,9	2,7
Калибр якорной цепи	dц		мм	70	70
Возвышение якорного клюза над грунтом	Нкл		м	54,8	42,1
Скорость течения	Vт		м/с	0,6	0,8

 

Введение

 

Морская буксировка может быть запланированной и вынужденной. Все расчеты, связанные с плановой буксировкой, выполняются заблаговременно в КБ с учетом особенностей предстоящей операции. При вынужденной буксировке капитан буксировщика обязан сам выполнить расчеты скорости буксировки, а также элементов буксирной линии (длины, толщины троса и его провис). Задача может свестись к выбору безопасной скорости буксировки, при которой прочность имеющегося на борту буксирного троса оказалась бы достаточной. Поскольку при вынужденной буксировке капитан не всегда может располагать точными сведениями об объекте буксировки, то расчеты приходится вести с использованием простейших эмпирических формул.

Посадка судна на мель обычно происходит в результате ошибки или небрежности судоводителей (ошибки в счислении пути судна, при постановке на якорь или маневрировании у берега без учета ветра, течения и так далее), действия на судно непреодолимых сил природы (например: ураган, шторм, быстрое течение), а также несоответствия данных карты действительному положению.

При ударах о грунт и посадках на мель прежде всего должны быть застопорены главные двигатели, немедленно объявлена общесудовая тревога, выяснены окружающая обстановка и положение корпуса на мели. Аварийные партии и группы должны тщательно проверить водонепроницаемость корпуса, особенно в районах касания днищем грунта, сделать замеры воды в льялах и вести энергичную борьбу с водой при нарушении водонепроницаемости корпуса. В случае затопления больших отсеков перед снятием судна с мели должны быть приняты меры по обеспечению непотопляемости судна.

Успех снятия судна с мели всецело определяется тяжестью аварийной обстановки: глубинами в месте посадки, характером грунта, возможными изменениями уровня воды (при приливах и отливах), величиной потери плавучести, наличием повреждений корпуса, размерами и расположением по длине и ширине участков касания днищем грунта, а также гидрометеорологическими условиями (волнение, ветер, лед).

Немаловажным является выбор безопасной якорной стоянки судна. Место якорной стоянки выбирается с учетом цели и продолжительности стоянки, а также технико-эксплуатационного состояния и особенностей якорного устройства. Безопасность стоянки оценивают следующими факторами: защищенностью от ветра и волнения, размерами акватории, наличием течений и приливоотливных явлений, навигационной обеспеченностью района, глубинами, рельефом дна и характером грунта. Под влиянием внешних факторов судно, стоящее на якоре, может развернуться или переместится по окружности, описанной вокруг места якоря радиусом R_я, расчет которого и будет произведен в данной курсовой работе. Площадь круга, ограниченного радиусом R_я, называют местом якорной стоянки судна. Оно должно располагаться в стороне от створных линий, фарватеров, подводных кабелей и других судов. Наименьшая глубина здесь должна быть такой, чтобы во время отлива или при качке на волнении судно не могло коснуться грунта или своего якоря, лежащего на грунте. На месте якорной стоянки предпочтительнее иметь ровный рельеф дна. От характера грунта зависит держащая сила якоря. Наиболее благоприятна якорная стоянка на песчаных и илисто-песчаных грунтах.

 

Расчет буксировки и определение элементов однородной буксирной линии