Вопрос № 32

Расчет максимальной и допустимой скорости буксировки на тихой воде. Максимальная скорость буксировки (Vmax) определяется силой тяги винта буксировщика, которая должна быть равна суммарно силе сопротивления буксируемого и буксирующего судов. Расчет производится в следующем порядке.

1.Определяется сопротивление буксировщика на различных скоростях от нуля до полного хода Vo: рассчитывается сопротивление на полном ходу

где jV, — мощность двигателя в квт; т)в =0,98; цр =0,99 — коэффициенты полезного действия валопровода и редуктора; Ц — пропульсивный коэффициент, определяемый по формуле Лаппа (я — частота оборотов двигателя, L — длина судна между перпендикулярами)

2. Определяется сопротивление буксируемого судна для тех же скоростей хода, что и буксировщика.

3. Составляется следующая таблица сопротивлений.

V, м/с 1 2 3 4 5 6 7 .. Vo

Rбук, Rбс, R_Е - кН

Условные обозначения: Rбук — сопротивление буксировщика; Rбс — сопротивление буксируемого судна; R_Е — суммарное сопротивление буксировщика и буксируемого судна.

4. Определяется сила тяги винта Ре:

5. По данным таблицы и определенным двум значениям силы тяги винта строится паспортная диаграмма буксировки (рис. 22.1).

Допустимая скорость буксировки (Vдоп) определяется из диаграммы, исходя из прочности (разрывной нагрузки) буксирной линии: отрезок ab соответствует сопротивлению буксируемого судна и равен в масштабе диаграммы натяжению буксирной линии, или так называемой тяге на гаке (Fг) при максимальной скорости буксировки. Для получения допустимой тяги на гаке (Fг доп) известное значение разрывной нагрузки троса (Р раз) однородной буксирной линии или наименее прочного ее участка — при неоднородной буксирной линии, необходимо разделить на коэффициент запаса прочности (к). По Правилам Российского Морского Регистра Судоходства значение к определяется исходя из величины Fг: при Fr <= 100 – к = 5; при Fr >300 кН — к = 3; при 100 <= Fr <= 300 кН — значение к определяется интерполяцией.

паспортная д.бук.

Расчет буксирной линии

Расчет производится для определения возможности буксировки на волнении при заданной высоте волны, скорости и длине буксирной линии. Необходимо отметить, что скорость буксировки на волнении должна быть меньше допустимой скорости буксировки на тихой воде, поскольку в буксирной линии возникают дополнительные динамические нагрузки за счет орбитального движения судов на волнении.

При буксировке буксирная линия принимает форму цепной линии (рис. 22.2). Цепная линия в системе координат Л'ОУописывается следующими уравнениями:

где а — параметр цепной линии, зависящий от силы ее натяжения (F) и веса единицы длины цепной линии (р); а = F/p. Из этих уравнений находим:

Полученные выражения используются при расчетах буксирной линии. Для упрощения расчетов по ним составлены таблицы, входным параметром которых является величина l /а.

Расчет однородной буксирной линии.

1. Рассчитывается параметр буксирной линии по формуле а = = Fr/Pm. Сила тяги на гаке Fr определяется по паспортной диаграмме буксировки, а вес одного метра троса в воде — по формуле Рm = 0,87P, где Р — вес одного метра троса в воздухе (берется из паспортных данных троса).

2. Рассчитывается значение l/a, а затем по таблицам цепной линии или по приведенным ранее формулам определяется расстояние между судами АВ = 2х и стрелка провеса f

3.Сила тяги на гаке принимается равной половине разрывного усилия троса Fr = 1/2Р и вновь производятся расчеты в соответствии с пп. 1 и 2. Определяется новое расстояние между судами А 'В'.

4. Рассчитывается изменение расстояния между судами за счет изменения формы буксирной линии (весовая игра буксирной линии): Дв = А'В' - АВ.

5. Рассчитывается упругое удлинение троса буксирной линии при изменении нагрузки от F_ до 1/2Рраз:

где d — диаметр троса, lт — длина буксирной линии, е — упругость троса (сталь — е = 78 кН/мм2 ; капрон — е = 0,8 кН/мм2).

Определяется суммарное изменение расстояния Δ = Δв + Δy , которое сравнивается с высотой волны hв: если Δ > hв, то буксировка возможна с заданной скоростью, в противном случае необходимо или уменьшать скорость буксировки, или увеличивать длину буксирной линии для увеличения величины А

22.2

Вопрос № 33

Снятие с Мели

Снятие с мели работой машины на задний ход. Прежде всего, необходимо:

—определить стягивающее усилие F, необходимое для снятия с мели F = fR, где f— коэффициент трения корпуса о грунт (зависит от характера грунта и выбирается из таблиц).

—определить силу тяги винта на задний ход Рзх из паспортной диаграммы тяги или расчетными методами. Если стягивающее усилие соизмеримо с силой тяги винта, то съемка с мели возможна работой машины на задний ход. В противном случае необходимо использовать один из методов уменьшения силы реакции грунта: дифферентование, кренование, или метод частичной разгрузки.

Снятие с мели дифферентованием. перекачка балласта или топлива из района посадки в противоположную оконечность Снятие с мели кренованнем. Креновани применяется в том случае, когда судно село на мель одним б*'Ртом> а с0 стороны другого имеются достаточные глубины Дифферентование используется при посадке судна на отдельную банку небольших размеров, когда место касания грунта расположено в оконечностях судна Кргновать судно можно перекачкой топлива, балласта или перемеи:*нием груза с борта, находящегося на мели, на другой борт. Снятие с мели с использованием части||нои разгрузки. Частичная разгрузка судна применяется при посадке на мель всем корпусом При частичной разгрузке определяется ivtacca груза Р, т, подлежащего выгрузке, с тем, чтобы судно мОгло самостоятельно сняться с мели работой машины на задний РД:

Снятие с мели с помощью других судов. Буксировка наиболее часто используется для снятия судна с мели с посторонней помощью. Снятие с мели буксировкой рывками. Буксировка рывками используется, когда стягивающее усилие недостаточно для снятия Снятие с мели устройством каналов и размывом грунта. Устройство каналов с размывом грунта используется на мягких грунтах, когда другие способы снятия судна с мели не дали положительных результатов.

Силы, действующие на судно, сидящее на мели

Реакция грунта (сила давления судна на грунт). При посадке на мель уменьшается осадка судна, т.е. происходит как бы потеря его водоизмещения, которая приводит к нарушению равновесия между весом судна и силами поддержания воды. Величина потерянного водоизмещения ΔD, определяется по формуле ΔD = q(Тср - T'cр), где q — число тонн на 1 м осадки (определяется по грузовой шкале с учетом плотности воды); 7ср — средняя осадка до посадки на мель: Тср = (Тн +Тк)/2, где ТН,ТК — осадки носом и кормой до посадки на мель; Т’cр — средняя осадка после посадки на мель: Т’cр = (Гн'пр/б + Гн'л/б + Гк'пр/б + 7к'л/б)/4, где ^нпр/б. Кф, ^к'пр/б. ^к'л/б — осадки носом и кормой, снятые после посадки на мель с обоих бортов судна.

Реакция грунта R, кН, определяется по формуле R = gΔD, где g — ускорение свободного падения. При повреждении корпуса и поступлении воды внутрь судна сила реакции грунта увеличивается на величину веса влившейся воды. Присасывание грунта — частицы грунта прилипают к корпусу, создавая эффект присасывания тем больший, чем большей вязкостью обладает грунт. Наибольшее присасывание наблюдается у вязкой глины. Удары волн — при длительном воздействии приводят к разрушению корпуса. При снятии с мели, как правило, оказывают положительное влияние, раскачивая корпус и, тем самым, уменьшая силу присасывания и силу трения корпуса о грунт. Давление ветра — в зависимости от направления ветра увеличивает или уменьшает тяговое усилие, необходимое для снятия судна с мели.

Вопрос № 3

Меркатор…

Цилиндрическая проекция задается общими уравнениями: x = f (φ) (Ур-е пар-й); y = Cλ (Ур-е мер-нов), где x, y – картографические координаты, С – произвольная постоянная.

Меркаторская проекция не мо­жет быть представлена четкой геометрической картиной из-за налагаемого на нее требования конформности, хотя (рис. 3.3) вполне дает общее представле­ние о проекции.

Основные этапы проектирования карты.

1-й этап. Осуществление геодезических измерений на по­верхности Земли и их координатная привязка к конкретному референц-эллипсоиду.

2-й этап. Уменьшение размеров референц-эллипсоида до опреде­ленного масштаба с целью его дальнейшего развертывания на плос­кости. Масштаб преобразования называет­ся главным масштабом μ₀ будущей карты.

3-й этап. Выбор картографической проекции для преобразования Глобус — Карта. Из теории искажений известно, что при проектиро­вании эллипсоида на плоскость масштаб μ₀ остается постоянным лишь на определенном множестве точек карты. В общем случае при удале­нии от этого множества масштаб изменяется и становится частным масштабом μ другого множества точек. Величина

называется увеличением масштаба. Рис 3.4

Проследим ход мыслей великого картографа, следуя простой ло­гике. На рис. 3.4 представлена трапеция поверхности земного эллипсоида, выполненная в масштабе μ₀ и ограниченная от­резками параллелей и меридианов. Локсодромия имеет длину dS. Справа форма этой трапеции после применения к ней ма­тематического преобразования, называемого картографической про­екцией. Функцию преобразования координат нам и нужно отыскать. В этой трапеции масштабы преобразования Эллипсоид — Глобус по параллели n и меридиану m равны, т. е. m=n= μ₀, откуда углы на глобусе равны углам на эллипсоиде.

При проектировании глобуса на плоскость необходимо со­хранить равенство углов на карте и глобусе, но изменить конфигура­цию координатной сетки в соответствии с требованиями к карте. Это­го можно достичь, когда при проектировании глобуса на плоскость масштабы тип будут искажаться одинаково в любой точке карты. Таким образом, формальный признак равноугольности карты m/n = 1. Отсюда получаем следующее условие равенства углов: m=n. Уравнения меркаторской проекции и формулы масштабов:

a-радиус экватора зеиного эллипсоида

U - изометрическая широтa.

Величины х, обозначаемые в специальной литературе также D или МЧ, называются меридиональными частями. Они представ­ляют собой расстояния, отсчитываемые на меркаторской карте по меридиану от экватора до данных параллелей, и выражаются в эк­ваториальных минутах (экваториальных милях).

Ограничение проекции: при φ = 90° D = °°, это говорит о том, что на карте меркаторской проекции полюс изобразить нельзя. Более то­го, это ограничение, в соответствии с формулами масштабов, накла­дывается и на районы высоких широт.

Главным масштабом μ₀ карты называется масштаб по главной параллели φ₀. Этот масштаб показывает, во сколько раз уменьшено изображение земной поверхности вдоль конкретной па­раллели при ее проектировании на карту.

Численное значение главного масштаба:

где Со —знаменатель главного масштаба.

Из полученных формул становится ясно, что масштабы m и n яв­ляются функциями географической широты. Они остаются постоян­ными на одной параллели. Масштаб μ на какой-либо параллели φ называется частным масштабом меркаторской карты.

Соответственно, формула увеличения масштаба для меркаторской карты ничем не отличается от формулы, записанной в начале пара­графа:

Отношение частного масштаба к главному называется в карто­графии модулем параллели v:

Единицей карты е называется длина одной минуты дуги

Вопрос № 25

Остойчивость поврежденного судна

Борьба за непотопляемость после аварии. - действий личного состава, направ­ленных на поддержание и плавучести и ос­тойчивости поврежденного судна, а также на приведение его в со­стояние, обеспечивающее ход, управляемость и использование по назначению.

Борьба с поступлением воды

принять меры по восстановлению остойчивости и спрямлению судна, т. е. устранению или уменьшению крена и дифферента. Прекращение самопроизвольного перетекания жидких грузов с борта на борт существенно улучшает остойчивость судна и препят­ствует дальнейшему увеличению крена. Поэтому после повреждения судна должны быть перекрыты клинкеты трубопроводов теплых ящиков, а также топливных и водяных цистерн. Расчетная оценка аварийной посадки и остойчивости судна требует знания в качестве одного из исходных данных объема воды и в затоп­ленном отсеке при заданном ее уровне, который отличается от теоре­тического объема v₀ отсека при том же уровне. Это различие объяс­няется наличием в отсеке непроницаемых для воды предметов и учи­тывается коэффициентами проницаемости:

Методы расчета непотопляемости

Под расчетом непотопляемости понимают определение параметров посадки и остойчивости судна после затопления одного или несколь­ких водонепроницаемых отсеков. Эти расчеты можно выполнять двумя методами: методом приема груза и методом постоянного водо­измещения (исключения).

Метод приема груза предполагает, что судно принимает жидкий груз, масса которого равна массе влившейся воды. При этом соответ­ственно увеличивается водоизмещение судна и изменяются координа­ты его ЦТ.

Метод постоянного водоизмещения исключает затопленные отсеки из плавучего объема судна, т. е. изменяется конфигурация обводов корпуса. Водоизмещение судна и положение его ЦТ при этом не из­меняются.

Действующие Правила Регистра СССР по обеспечению непотопляемости опре­деляют вероятность его сохранения на плаву после получения про­боины. В символ класса Регистра СССР вводят знак 1, 2, 3, определяющий количество любых смежных отсеков, при затоплении которых судно остается на плаву.

Ввиду опасности спрямляемости судна, имеющего отрицательную начальную остойчивость, а также с целью обеспечения некоторого

уровня мореходности поврежденного судна, в Правилах регламенти­руется (для конечной стадии затопления) минимальное допустимое значение начальной метацентрической высоты непассажирских судов hав = 0,05 м и предъявляются требования к максимальному углу аварийного крена: 15 для пассажирских и 20° для непассажирских судов. После принятия мер по спрямлению крен пассажирского судна не должен превышать 7 при затоплении одного и 12° при затоплении двух и более смежных отсеков, а крен непассажирского судна во всех случаях не должен превышать 12°.

Максимальное плечо статической остойчивости поврежденного суд­на, которое должно быть не менее 0,1 м, и протяженности части диаграммы с положительными плечами - не менее 30 при симметрич­ном и 20° при несимметричном затоплении, причем если эти рекомен­дации выполняются, то для непассажирских судов допускается в ко­нечной стадии затопления положительная метацентрическая высота, меньшая 0,05 м.

Вопрос № 26

Изменение остойчивости судна при движении на попутном волнении

Из опыта эксплуатации морских судов и теоретических исследо­ваний в настоящее время известно, что при движении судов на вол­нении с попутными курсовыми углами (χ = ± 135 ÷180°) остойчивость судна уменьшается.

Остойчивость судна изменяется вследствие изменения формы подводного объема, а следовательно, всех его характеристик: аппли­каты ЦВ Zc, метацентрического радиуса, формы ватерлинии, ее момен­тов инерции, плеч остойчивости формы и др.

Рис. 8.1. Диаграммы статической остойчивости на попутном волнении (судно на вершине волны)

1 — на тихой воде; 2 — на волнении с X = 135°; 3 — на волне­нии с X = 150°; 4 - на волнении с X = 180°

Установлено, что наибольшая потеря остойчивости может происхо­дить, если длина попутной волны будет удовлетворять соотношению

где k_λ– коэфф, зав от формы обводов

Основную часть действующих рекомендаций удалось представить в виде диаграммы безопасных скоростей и курсовых углов при штор­мовом плавании судна на попутном волнении, предложенной А. И. Богдановым.

Оставшиеся незаштрихованные области позволяют выбрать сочетания параметров Vs и h, которые соответствуют безопасным режимам дви­жения судна на попутном волнении и безопасным вариантам загрузки с учетом расходования запасов в рейсе.

Построение зоны пониженной остойчивости на диаграмме осно­вываются на допущении, что время, в течение которого у судна будет опасная начальная остойчивость, не должно превышать четверти периода собственных колебаний судна на тихой воде _θ:

Рис. 8.2. Диаграмма безопасных скоростей движения судна на попутном

волнении

Здесь k - коэффициент, отражающий долю периода _θ, в течение которого остойчивость судна становится недопустимой.

Вопрос № 29

Циркуляция…

Диаграмма управляемости судна

На диаграмме управляемости 4 графические зависимости: безразмерного радиуса установившейся циркуляции, безразмерной угловой скорости судн, падения скорости судна по сравнений со скоростью входа судна в циркуляцию и угла дрейфа ЦТ для различных углов перекладки руля.

Диаграмма управляемости представляет собой статическую ха­рактеристику управляемой системы - зависимость ее выхода от значений управляющего параметра без учета переходных процессов в маневренный и эволюционный периоды:

[в отличие от временной характеристики, представляющей изменение управляемой координаты во времени Диаграмма управляемости строится применительно к условиям тихой воды и отсутствия ветра и течения.

9.15. Точки на кривых диаграммы, лежащие на пересечениях с вертикальной осью, соответствуют установившемуся периоду конкретной циркуляции, совершаемой данным судном при перекладке руля на угол

Критерием поворотливости судна является максимально достижи­мая относительная кривизна

9.16. Для такого судна характерно явление, называемое гидродинамическим люфтом, состоящее в том, что при малых углах перекладки рулянеустойчивое на курсе судно может начать совершать циркуляцию противоположного направления

Предельное значение угла перекладки руля, при котором наблю­дается обратная управляемость, называют предельным углом обратной управляемости

Дифферент судна существенно влияет на характеристики его уп­равляемости. Увеличение дифферента на корму приводит к ухудше­нию поворотливости и увеличению устойчивости судна на курсе и, наоборот, появление дифферента на нос повышает рыскливость судна

парал­лели, выраженная в миллиметрах в масштабе карты:

Меркаторской милей называется длина изображения одной ми­нуты дуги меридиана Д,, в проекции Меркатора, выраженная в ли­нейных единицах в масштабе карты:

где Сφ — знаменатель частного масштаба на данной широте.

Длину минуты дуги ме­ридиана можно заменить постоянным значением стандартной мор­ской мили в сантиметрах:

Линейный морской масштаб lφ показывает, сколько морских миль содержится в одном сантиметре карты, и представляет величи­ну, обратную меркаторской миле: