Расчёт скорости буксировки и прочности буксирной линии

Расчет сопротивлений

Расчёт сопротивлений производим следующим образом: сначала определяем по известным параметрам коэффициенты по всем видам сопротивлений, оставляя без внимания скорости судна в различных степенях. Затем составляем таблицу №3 сопротивлений на различных скоростях в м/с.

1) Сопротивление буксирующего судна

,

где,  - сопротивление трения корпуса судна, кН;

 - остаточное сопротивление, кН;

 - сопротивление судна на волнении, кН;

 -ветровое сопротивление, кН.

2) Сопротивление буксируемого судна

.

 - сопротивление винтов (вращающихся или застопоренных). кН

. - сопротивление троса, кН

3) Сопротивление трения корпуса судна

, кН

  где, f – коэффициент трения, принимаемый в зависимости от длины судна по таблице 7.1[1]; g - плотность морской воды, равная 1025 кг/м ;

V – скорость судна, м/с. W - площадь смоченной поверхности, м ; определяем по формуле:

=1,05∙151.3∙ (1,7∙3.95+0,87∙18,5) =3623,71 м²

Ω ^'= 1,05∙ L ∙ (1.7 ∙ d + C _В ∙ В) = 1,05∙124,4∙ (1,7∙5.5+0,56∙16,4) = 2420,91 м²

 

4) Остаточное сопротивление:

, кН

     

 

5) Сопротивление судна на волнении:

, кН

где, k  - коэффициент дополнительного сопротивления, для назначенной степени волнения, равный 0,4∙10^-3 при волнении моря 2,0 м (4 балла).

Расчет воздушного сопротивления:

, кН

    где, С – коэффициент обтекания в зависимости от КУ ветра;  - плотность воздуха, равная 1,25 кг/м ;  А  - проекция надводной поверхности судна на плоскость мидель-шпангоута м²

А = В∙h_p = 18.5∙10,25= 189,63 м²

А^’ = В^’∙h_p = 16.4∙10.9= 178,76м²

7) Сопротивление гребных винтов (для буксируемого судна)

Сопротивление вращающегося винта определяем по формуле:

Так как на судне 2 вращающихся винта,то

8) Сопротивление погруженной в воду части буксирного троса:

, кН

           где, l _П  - длина погруженной в воду части троса, м

 

l – полная длина троса при буксировке, м;  – сопротивление буксируемого судна, кН; - средняя высота закрепления троса над уровнем воды, м; q – линейная плотность буксирного троса в воде, кг/м;  – диаметр троса, м.

Для расчётов принимаем R тр = 0,15 V ², кH

Приближенная оценка упора гребных винтов на швартовах

      , кН

 где, Рв – мощность, потребляемая гребным винтом;

     Нв – шаг гребного винта;

     Dв – диаметр гребного винта;

          n – частота вращения гребного винта.

151,2(кН)

     Значения различных сопротивлений определяем при скоростях буксировки от 1 м/c до 10 м/c и сводим в таблицу №2. По полученным данным строим графики зависимости сопротивлений буксирующего, буксируемого судна и общего сопротивления в зависимости от скорости (Рисунок 1). Затем по графику определяем максимальную скорость буксировки и силу тяги на гаке.                                                                                                                 

       

Таблица № 2

Значения сопротивлений

V, м/с	буксировщик				R0	буксируемое судно						R1	R=R0+R1
	Rf	Rr	Rвозд	Rволн		R'f	R'r	R'возд	R'волн	Rвинта	Rтр
0	0	0	11	0	13.31	0	0	13.31	0	0	0	13.31

26.62

1

5,24

0.03

13.3

0.56

19.14

3.50

0.02

9.56

0.37

0.74

0.15

14.29

33.43

2

18.63

0.48

15.8

2.24

37.19

12.69

0.32

11.38

1.48

2.96

0.6

29.23

66.42

3

39.13

2.43

18.6

5.04

65.19

26.66

1.62

13.35

3.3

6.66

1.35

52.52

117.7 0

4

66.24

7.68

21.5

8.96

104.44

45.13

5.12

15.48

5.92

11.84

2.4

85.09

189. 5 3

5

99.64

18.75

24.7

14.00

157.14

67.89

12.50

17.78

9.25

18.50

3.75

128.41

285.5 5

6

139.11

38.88

28.1

20.16

226.31

94.77

25.92

20.22

13.32

26.64

5.4

184.48

410.7 8

7

184.44

72.03

31.7

27,44

315.70

125.66

48.02

22.83

18.13

36.26

7.35

255.80

571.50

8

235.50

122.88

35.6

35.84

429.86

160.44

81.92

25.60

23.68

47.36

9.6

345.40

775.26

9

292.14

196.83

39.7

45.36

574.04

199.04

131.22

28.52

29.97

59.94

12.15

456.79

1030. 83

10

354.27

300.00

43.9

56.00

754.27

241.36

200.00

31.60

37.00

74.00

15

593.96

1348. 2 3

 

Рисунок 1. Графики зависимости сопротивлений буксировщика, буксируемого судна и общего сопротивления от скорости.

 

Определяем по графику максимальную скорость буксировки и силу тяги на гаке.

= 3,3м/с;

= 70,8 кН.