4. Определение траверзного расстояния для исключения явления присасывания

Изменение глубины на мелководье вызывает отклонение судна от курса. Вследствие неравномерного обтекания корпуса потоком, винт работает не равномерно, что тоже отклоняет судно; эти отклонения судна (рыскание) необходимо учитывать при расчете траверзной дистанции, исключающей присасывание по формуле:

(11)

где V – скорость судна, м/с;

B – ширина, м;

– период отклонения судна от курса, с;

– угол отклонения от курса, град;

l_т– траверзное расстояние, безопасное для расхождения.

Практически считается, что явление присасывания отсутствует, если траверзное расстояние равно , где В – ширина меньшего судна.

Таблица 6

Исходные данные для выполнения работы

Вар	V,уз	Т,м	Н,м	Ан	L	B	Св		hв	Vв	qв		
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11	14,5 14,5 17,0 15,5 17,5 15,5 13,0 15,0 18,0 17,0 15,5	12,5 16,0 10,0 17,0 10,5 11,0 8,5 9,5 4,5 10,0 11,0	20,0 28,0 36,0 28,0 18,0 20,0 14,0 16,0 10,0 18,0 13,0	3500 4000 2000 4500 2200 1500 1300 2000 800 1800 3200	230 260 190 280 195 160 145 190 70 170 230	31 41 23 45 27 26 19 23 11 26 31	0,81 0,87 0,72 0,83 0,79 0,81 0,71 0,75 0,68 0,72 0,81	2 2 4 2 4 8 8 4 8 4 2	2,0 2,0 1,5 2,0 1,5 0,5 0,5 1,0 1,5 1,0 2,0	10 15 20 18 16 14 18 12 10 8 25	130 120 140 160 30 50 80 90 120 130 140	10 15 18 11 19 12 13 14 20 17 15	5 5 6 7 8 6 7 5 9 8 10

В таблице 6 приняты следующие условные обозначения.

h_в– высота волны, м

V_в– скорость ветра, м/с

q_в– курсовой угол ветра, град.

А_н– площадь парусности судна,

С_в– коэффициент полноты водоизмещения

 – угол крена, град.

– период отклонения судна от курса, с

 – угол отклонения от курса, град.

Литература

1. Справочник капитана дальнего плавания (Л.Р.Аксютин, В.М.Бондарь, Г.Г.Ермолаев и др.). – М.: Транспорт, 1988. -249 с.

2. Руководство по оперативному определению проходной осадки судов на подходных каналах к морским портам (РД 3163.01-83). – М.: В/о «Мортехинформреклама», 1983. -28 с.

3. Рекомендации по организации штурманской службы на судах Минморфлота СССР (РШС-89). – М.: В/о «Мортехинформреклама», 1990. -64 с.

4. Погосов С.Г. Плавание судов в портовых водах. – М.: «Транспорт», 1978. -108 с.

5. Управление судном. Учебник для вызов (С.И.Демин, Е.И.Жуков, Н.А.Кубачев и др.). / Под ред. Снопкова В.И. – М.: «Транспорт», 1991. -354 с.

Аварийная буксировка судов морем Условные обозначения

Д	–	весовое водоизмещение судна, т;
Δ	–	объемное водоизмещение судна, м^3;
L	–	длина судна, м;
В	–	ширина судна, м;
d	–	осадка судна, м;
V	–	скорость судна, м/с;
Vв	–	скорость ветра, м/с;
Н	–	глубина моря, м;
Dв	–	диаметр винта, м;
Hв	–	шаг винта, м;
Ni	–	индикаторная мощность главного двигателя (ГД), л.с.;
Nе	–	эффективная мощность главного двигателя (ГД), л.с.;
n	–	число оборотов винта в минуту;
F	–	площадь погруженной части мидель-шпангоута, м^2;
Ω	–	площадь смачиваемой поверхности судна, м^2;
β	–	коэффициент полноты мидель-шпангоута;
Сbloc	–	коэффициент общей полноты ;
Са	–	аэродинамический коэффициент;
Сг	–	гидродинамический коэффициент;
ρвозд	–	плотность воздуха, ρ = 0,125 кг с^2/м^4;
ρжидк	–	плотность жидкости, для соленой воды ρжидк= 104,5 кг с^2/м^4;
Ре	–	упор винта на швартовах буксирующего судна, кгс;
Рг	–	тяга на гаке буксирующего судна, кгс;
∑Rс	–	суммарная сила буксировочного сопротивления каравана, кгс;
∑Rб	–	суммарная сила сопротивления буксирующего судна, кгс;
∑Rас	–	суммарная сила сопротивления аварийного ( буксируемого) судна, кгс;
Rв	–	сопротивление воды корпусу судна, кгс;
Rвет	–	сопротивление воздуха (ветра), кгс;
Rволн	–	сопротивления волнения моря, кгс;
Rлед	–	сопротивление поверхностного льда, кгс;
Rтр	–	сопротивление буксировочного каната (троса) , кгс
Rвинт	–	сопротивление винта буксируемого судна, кгс;
Rзв	–	сопротивление застопоренного винта буксируемого судна, кгс;
Рраз	–	разрывное усилие троса, кгс;
ΔХмас	–	массовая «игра» буксирного троса, м;
ΔХупр	–	упругая «игра» буксирного троса, м.
n	–	коэффициент запаса прочности буксирного троса;
lбук	–	длина буксирного троса, м;
q	–	масса 1 м буксирного троса, кг/м;
f	–	стрелка провеса буксирного троса, м
hв	–	высота волны, м;

Цель работы

1. Закрепить теоретические знания по выбору параметров однородной буксирной линии при морской буксировке аварийного судна.

2. Определить максимальную скорость буксировки исходя из характеристик судов и гидрометеусловий на переходе.

3. Определить параметры буксирной линии, при которых обеспечивается безопасность

буксировки аварийного судна.

4. Ознакомиться с международными требованиями и Нормами Российского морского регистра судоходства по обеспечению безопасности морской буксировки.

Порядок расчета

Задача 1. Выбор параметров морской буксировки с учетом заданных характеристик судов, условий на переход и имеющейся возможности подбора буксирного троса.

1. Рассчитываются силы, действующие на суда, и определяются буксировочные сопротивления.

2. Определяется допустимая скорость буксировки и тяга на гаке и по буксировочной диаграмме.

3. Определяется разрывное усилие и масса 1 м. буксирного троса.

4. Определяется рабочая длина буксирного троса.

5. Определяется стрелка провеса буксирного троса.

6. Рассчитываются ограничения (критерии) при выборе параметров морской буксировки.

Задача 2. Выбор параметров морской буксировки с учетом заданных характеристик судов, условий на переход и имеющегося буксирного троса на борту судна.

Примечание: а) варианты задания приведены в таблице исходных данных в конце методических указаний (Приложение 2);

б) решение второй задачи приведено для ознакомления и как второй вариант определения допустимой скорости аварийной буксировки.

Порядок оформления и защиты

1. Работа выполняется индивидуально, по заданному номеру варианта. Варианты задания приведены в Приложении 2, в конце методических указаний.

2. Оформляется в тетрадях для самостоятельной работы или на отдельных листах.

3. После проверки результатов расчета, работа защищается с учетом изученного теоретического материала и вопросов приведенных в конце методических указаний.

1. Критерии и условия безопасности морской буксировки

аварийного судна

Безопасность морской буксировки обеспечивается при выполнении следующих условий:

1. Скорость буксировки должна быть меньше допустимой скорости, определяемой исходя из суммарного сопротивления каравана и максимального упора винта буксирующего судна, т.е.

V<Vдоп;

(1)

2. Разрывное усилие буксирного троса должно быть не меньше минимального разрывного усилия (MBL) , определяемого международными Нормами (требованиями ИМО), т.е.

Рраз> PMBL;

(2)

3. Длина буксирной троса должна быть не меньше минимальной длины, определяемой международными Нормами (требованиями ИМО).

lбук>lmin;

(3)

4. Рабочая длина буксирного троса должна быть таковой, чтобы в условиях морского волнения суммарная игра троса была бы больше наблюдаемой высоты волны, т.е.

h> ΔХмас+ ΔХупр ,

(4)

где ΔХ_мас– массовая «игра» буксирного троса, м;

ΔХ_упр– упругая «игра» буксирного троса, м.

5. Стрелка провеса буксирной линии должна быть меньше минимально допустимой глубины в районе буксировки, т.е.

f<< Нmin.

(5)

2. Расчет буксировочного сопротивления. Силы, действующие на суда при аварийной буксировке

1. Суммарная сила буксировочного сопротивления, определяется по формуле:

, тс,

(6)

где ∑R_с– суммарная сила буксировочного сопротивления каравана, тс;

∑R_б– суммарная сила сопротивления буксирующего судна, тс;

∑R_ас– суммарная сила сопротивления аварийного( буксируемого) судна, тс;

Основными составляющими при расчете буксировочного сопротивления, являются:

1. R_в– сопротивление воды корпусу судна;

2. R_вет– сопротивление воздуха (ветра);

3. R_волн– сопротивления волнения моря;

4. R_лед– сопротивление поверхностного льда;

5. R_тр– сопротивление буксировочного каната (троса);

6. R_винт– сопротивление винта буксируемого судна;

Наиболее точным методом определения буксировочного сопротивления являются модельные испытания в опытовом бассейне. Для приближенных расчетов можно использовать нижеприведенные формулы:

2. Сопротивление воды(R_в ), которое состоит из сопротивления формы (R_s), сопротивления трения (R_f) и волнового сопротивления формы (R_w), т.е.

, тс,

(7)

Учитывая, что при буксировке волновое сопротивление судов достаточно мало, им можно пренебречь. Для расчета сопротивления формы и сопротивления трения, морской Регистр судоходства РФ, рекомендует использовать следующие формулы:

, тс,

(8)

где

F– площадь погруженной части мидель-шпангоута, м²;

l_ext– длина заостренных частей корпуса (длина судна за вычетом цилиндрической части корпуса), м.

, тс,

(9)

где

С₁– коэффициент определяемый по формуле (10) в зависимости от скорости буксировки и длины корпусаL;

Ω  – площадь смачиваемой поверхности, м²;

Для определения значений С₁и Ω рекомендовано использовать формулы:

,

(10)

, м^2

(11)

где

С_bloc– коэффициент общей полноты (полноты водоизмещения).

Для практических расчетов сопротивления воды корпусу судна(R_в ), (с потерей точности не более 10%), можно использовать формулу:

, кгс

(12)

где F– площадь погруженной части мидель-шпангоута;

V  – скорость судна, м/с.

, м^2

(13)

где β – коэффициент полноты мидель-шпангоута,  β = 0,98;

В  – ширина судна, м;

d– осадка судна, м.

2.3 Аэродинамическое сопротивление от ветра и хода судна (R_вет ), рассчитывается по формуле:

, кгс

(14)

где

С_а– аэродинамический коэффициент = 1,0 при ветре, дующем под углом к ДП около 30 ̊, и = 0,82 при встречном ветре

ρ_возд– плотность воздуха, ρ = 0,125 кг с²/м⁴;

S– проекция надводной части судна на плоскость миделя, м² ;

V_вет– скорость ветра, м/с. Знак + берется при встречном ветре, - при попутном;

4. Волновое сопротивление (R_вол), рассчитывается по формуле:

, кгс

(15)

где

С_г– гидродинамический коэффициент, зависящий от степени волнения:

• 1-2 балла – С_г= (0,1 – 0,2)·10^-3

• 3-4 балла – С_г= (0,3 – 0,4)·10^-3

• 5-6 баллов – С_г= (0,5 – 0,6)·10^-3

Ρ_жид– плотность жидкости, для соленой воды ρ_жид= 104,5 кг с²/м⁴;

2.5 Сопротивление винта, в зависимости от его состояния, рассчитывается по формулам:

Застопоренный винт –

, кгс

(16)

где D_в– диаметр винта, м;

Свободно проворачивающийся винт –

, кгс

(17)