Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Mathcad - Якорное устройство

.pdf
Скачиваний:
98
Добавлен:
17.09.2013
Размер:
251.28 Кб
Скачать

Проектирование и расчет якорного устройства

1. Исходные данные

Lpp := 120 м

 

a := 6.60

b := 1.71 c := 0.635

Где,

 

 

 

 

 

a =

Lpp

 

b =

B

c =

d

 

 

B

D

D

 

 

 

 

Откуда главные размерения в м

B :=

Lpp

 

D :=

B

d

:= c D

a

b

 

 

 

 

 

 

B = 18.182

D = 10.633

 

d = 6.752

Cв:= 0.68 коэффициент общей полноты судна

A := 766.3 м2 - площадь парусности

2. Вычисление характеристики снабжения судна.

По правилам регистра судоходства Украины расчитаем характеристику снабжения, для этого предварительно определив некоторые вспомагательные величины

Объемное водоизмещение:

∆ := Cв Lpp B d ∆ = 10017.109 м3

n := 1 ..5 hn := 2.5 м - высота одного яруса надстройки

Высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки верхней водонепроницаемой палубы надстройк

h := (D d) + hn h = 16.381 м n

Характеристика снабжения:

2

 

 

Nc := ∆ 3

+ 2 B h + 0.1 A

Nc = 1136.988 м2

3. Выбор количества и массы становых якорей, калибра и суммарной длины обеих якорных цепей.

По таблице 2.1 из учебного пособия определяем для рассчитанной характеристики снабжения следующие величины:

Количество якорей:

3

 

 

 

 

Масса каждого якоря:

M := 3300 кг

 

 

 

 

Суммарная длина обеих цепей: lц := 495

м

 

 

 

Калибр цепи (цепь повышенной прочности):

dц := 50 мм

lц

 

 

Принимаем длину одной смычки цепи 27.5 м, тогда в обеих цепях

= 18

смычек - по 9 на каждый борт

27.5

 

 

 

 

 

4. Окончательное определение массы и размеров стандартизованных якорей.

По таблице 2.2 из учебного пособия определяем массу и размеры стандартизованного якоря Холла 1-го исполнения:

M := 3500 кг

Размеры якоря в мм

 

 

Aя := 3500 H := 3456 y := 840 L := 1920 Bя := 880 B1 := 746

A1 := 1345

h1 := 294

5. Проверка надежности якорной стоянки

5.1 Первое условие надежной якорной стоянки

Величина внешней силы, действующей на судно в условиях якорной стоянки, определяется как сумма двух составляющих, одна из которых обусловлена течением, а другая действием ветра, их можно рассчитать по формулам:

Rт = (ζтр + ζш + ζв.ч.) ρ U2т2 Ω + Rз.в.

Rв = kв pCP (SБП sin(αв)+ SФП cos(αв))

R = Rт + Rв

Смоченная поверхность корпуса судна

Ω := Lpp (1.36 d + 1.13 Cв B) Ω = 2778.391 м2

ζв.ч. := 0.2 103 - коэффициент сопротивления выступающих частей

ζш := 0.25 103 - коэффициент, учитывающий шероховатость обшивки корпуса судна

Uт := 2.5 0.514 Uт = 1.285

м/c

 

- скорость течения (принимаю)

ν := 1.57 106 - кинематический коэффициент трения

 

 

 

Uт Lpp

 

 

 

 

 

 

 

7

- число Рейнольдса

Re :=

 

 

 

 

 

Re = 9.822 × 10

 

 

ν

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ζтр:=

 

0.455

 

 

 

ζтр = 0.002 - коэффициент сопротивления трения эквивалентной гладкой пластины

 

log(Re)2.58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ := 0.55

- дисковое отношение гребного винта

Dв:= 0.7 d

Dв = 4.726

 

- диаметр гребного винта

R

з.в.

:= 258.5 θ D

2 U 2

R

з.в.

= 5243.912 Н - сопротивление застопоренного винта

 

 

 

 

 

 

в

т

 

 

 

 

 

ρ := 1025

кг/м3 - плотность морской воды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ U 2

Тогда

 

Rт := (ζтр + ζш + ζв.ч.)

т

Ω + Rз.в. Rт = 11318.774 Н

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kв:= 0.8

- коэффициент воздушного сопротивления;

pCP := 167

- среднее давление ветра при его силе в 7 баллов по шкале Бофорта, Па

SБП := A

SБП = 766.3

м2

 

- приведенная площадь боковой парусности

SФП := B h SФП = 297.835 - приведенная площадь фронтальной парусности

αв:= 30deg - угол между направлением ветра и ДП судна.

Тогда: Rв:= kв pCP (SБП sin(αв)+ SФП cos(αв)) Rв = 85648.623 Н R := Rт + Rв R = 96967.398 Н

Определим держащую силу якорного устройства: k := 3.0 - коэффициент держащей силы якоря Холла

m

:= 0.019d

2 m

ц

= 47.5

 

кг - погонная масса цепи в воде

 

ц

 

ц

 

 

 

 

 

f := 1.0

- коэффициент трения цепи о грунт с учетом присасывания;

lг:= 25

м - минимальная длина участка якорной цепи, лежащего на грунте

Держащая сила одного якоря:

 

T

1

:= k g M + l m f g

T

1

= 1.147 × 105

Н

 

 

 

г

ц

 

 

 

 

T1

> R

- первое условие надежной якорной стоянки выполнено

5.2 Второе условие надежной якорной стоянки заключается в обеспечении достаточной длины участка якорной цепи, лежащего на грунте.

hя.с. := 85 м - глубина якорной стоянки

Длина провисающего участка якорной цепи:

l := hя.с. 1 +

2 R

 

l = 206.401 м

mц g hя.с.

 

 

Полная длина цепи для одного якоря без учета якорной и коренной смычек:

l0 := 9 27.5 + 27.5 l0 = 275

, так как принмаем, что суммарная длина якорной и коренной смычек 27.5 м

l1 := 25 м - расстояние от устройства крепления и отдачи коренного конца до раструба клюза Рассчитаем длину участка цепи, лежащего на грунте:

lг:= l0 l l1

lг = 43.599 м

Что допустимо.

5.3 Третье условие надежной якорной стоянки выполняется если

 

Tр

 

 

> 5

 

 

R + m g h

я.с.

 

 

ц

 

 

Tр := 0.52 dц2

Tр = 1300 кН

- разрывное усилие для цепей второй категории

 

Tр 1000

 

 

= 9.519 9.519 > 5 Проверка выполнена

 

 

 

 

 

R + m g h

я.с.

 

ц

 

 

6. Выбор якорного механизма

Рассчитаем необходимое тяговое усилие на звездочке для одного якоря и необходимую тяговую мощность якорного механизма:

Номинальное тяговое усилие определяем по формуле:P := a

d

2 103

P = 104.25 кН

1

зв

ц

1

где aзв:= 41.7 - коэффициент для цепей второй категории

 

 

 

Максимальное усилие на звездочке: F := 1.5 P1 F = 156.375 кН

Мощность при скорости выбирания цепи: U :=

10

U = 0.167 м/с и общем КПД механизма

η := 0.7

 

 

 

 

60

 

 

N :=

P1 U

N = 24.821 кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

я

η

я

 

 

 

 

 

 

 

 

По рассчитанным данным выбираю брашпиль Б8, со следующими характеристиками: Напряжение: 380 В Калибр якорной цепи: 53 мм

Расчетная глубина якорной стоянки: 100 м Номинальное тяговое усилие: 120.4 кН

Усилие в цепи на звездочке, удерживаемой ленточным тормозом: 655 кН Номинальная скорость выбирания якорной цепи: 0.18 м/с

7. Выбор якорного стопора и устройства для крепления и отдачи коренного конца якорной цепи.

По калибру цепи выбираю устройство для крепления и отдачи коренного конца с характеристиками: Тип устройства крепления и отдачи коренного конца: II

Калибры цепи: 49...53 мм. Масса: 130 кг.

По калибру цепи выбираю стопор с характеристиками: Тип стопора: винтовой фрикционный Калибры цепи: 49...53 мм.

Масса: 139 кг.