Следует помнить:

R_бш⁼R_к+R_возд+R_волн; R_бош =R_к + R_эв + R_возд + R_волн; R_бо = R_к + R_эв; R_к = R_f+ R_г

Порядок расчетов и построения графиков следующий.

1. Рассчитывают и заполняют графы таблицы 3 для движения буксирного каравана на тихой воде для заданных скоростей.

2. По полученным табличным данным строят график сопротивлений на тихой воде и определяют скорость буксировки и силу упора винта: , кН.

3. Из точки на оси ординат, соответствующей Р_в, проводят горизонтальную прямую до пересечения с кривой R_Σ в точке А и с кривой R_б в точке В. Опускают вертикальную прямую до пересечения с кривой R_БО в т. К и осью абсцисс в точке М. В точке М получают значение скорости буксировки при заданных условиях в тихую погоду. Из точки К проводят горизонтальную прямую до пересечения с осью ординат в точке С и снимают значение тяги на гаке. Из точки В опускают перпендикуляр на ось абсцисс и получают в точке N значение максимальной скорости в тихую погоду.

4. После расчета сопротивлений R_возд и R_волн находят значения R_бш, R_бош, . Аналогичным образом строят график сопротивлений движению буксирного каравана в шторм и определяют максимальную скорость буксировки в шторм, скорость буксировки и тягу на гаке.

5. Анализируют полученные результаты и делают выводы о возможности буксировки при заданных условиях.

Во время буксировки при ветре и волнении возникают не только дополнительные сопротивления R_возд и R_волн, уменьшающие скорость буксирного каравана, но и появляются динамические рывки, величину которых можно уменьшить за счет правильного подбора буксирной линии.

Подбор буксирной линии, способной погасить усилия, возникающие при буксировке, сводится к расчету такой линии, которая бы за счет упругого удлинения (первого элемента «игры» ∆l₁) и за счет удлинения при спрямлении (второго элемента «игры» ∆l₂) обеспечила бы безопасную буксировку объекта морем при прогнозируемом воздействии внешних сил.

Буксирные линии подразделяются на: однородные и комбинированные.

Однородные буксирные линии обычно изготавливаются из стального троса. Комбинированные линии представляют собой различные сочетания стального троса с цепями, растительными и синтетическими тросами, иногда включением концентрированного груза для увеличения стрелки провеса.

В случаях расчета однородной буксирной линии следует принимать ее ветви симметричными относительно вершины, а полное удлинение при спрямлении получается путем удвоения результата, полученного при расчете одной ветви. Стрелка провеса, при этом, является общей для обеих ветвей буксирной линии.

Рисунок 2 - Схема комбинированной буксирной линии

При расчете комбинированной буксирной линии следует определить для заданной линии стрелку провеса «У» и величину удлинения ∆l=∆l₁+∆l₂ за счет упругого растяжения (первый элемент «игры») и удлинения за счет спрямления (второй элемент «игры»). Веса участков троса и цепи определяются с учетом потери веса в воде.

Порядок расчета следующий:

1. Определяем веса ветвей «А» и «В» буксирной линии, применяя теорему моментов:

; (10)

(11)

2. С учетом Р_А и Р_В определяем состав ветвей А и В. Ветвь «А» – участок стального троса l_Т и P_Т^А (АС) и участок якорной цепи (СО), вес и длину которого определяем по формуле:

(12)

(13)

(14)

Ветвь «В»-участок цени (ОВ)

(15)

(16)

(17)

3. Определяем допустимую тягу на гаке Т_Г^доп при рывках по разрывной прочности более слабого участка буксирной линии (обычно троса).

(18)

4. Определяем величину удлинения буксирной линии за счет упругого растяжении - ∆l₁ (первый элемент «игры»).

(19)

(20)

(21)

где ∆%_T =2.5%l_T , ∆%_ц =2.5%l_ц (для цепей без контрфорсов)

∆%_ц =4.7%l_ц (для цепей с контрфорсами).

5. Рассчитываем стрелки провеса и удлинение буксирной линии при спрямлении. Данные расчетов заносим в таблицe 4.

Таблица 4 - Расчет стрелок провеса У_А и У_В и удлинения буксирной линии ∆l₂.

№№ п/п	Параметр	Размерность	Способ получения			Примечание
			Ветвь «А» РА=		Ветвь «В» РВ=
			участок троса	участок цепи	участок цепи
1	li	м	По условию	формула №14	формула №17
2	Pi	кН	формула №13	формула №12	формула №15
3	Tr	кН	по условию задания
4	Тr/Рi		Тr /РА	Тr/РцА	Тr/Рцв
5	Рi		Рr /РА	l	l
6	K1Y		с номограммы по Рi и отношению			по формуле №22
			Tr /PA	Tr / PЦА	Tr / PЦВ
7	K1Х		с номограммы по Рi и отношению			по формуле №23
			Тr /РА	Тr/РцА	Тr/Рцв
8	Yi	м	li1·K1Y	li1·K1Y	li1·K1Y
9	∆li	м	li1·K1X	li1·K1X	li1·K1X
10	Тr доп	кН	по формуле №32
11	Тr доп/Рi		Тr доп/РА	Тrдоп/РцА	Тrдоп/Рцв
12			с номограммы по Рi и отношению
			Тr доп/РА	Тrдоп/РцА	Тrдоп/Рцв
13	∆	м	∆	∆	∆

1. Рассчитываем стрелку провеса «У» и удлинение буксирной линии «∆l₂» при спрямлении, исходя из результатов, полученных в таблице 4.

- стрелка провеса ветви «А»; У_А = У_Т+ У_ц(; стрелка провеса ветви «В»; У_В=У_ц.

Контроль: У_А >> У_В . Удлинение при спрямлении:

(22)

(23)

Рассчитываем суммарное удлинение буксирной линии от упругого растяжения игра I рода (∆l₁)и удлинения спрямления игра II рода (∆1₂): ∆l=∆l₁+∆l₂.

Пример расчета буксировки судов морем. Исходные данные:

D= 19500 т, L=160 м, B=22,1 м, T_ср=8,3 м, δ =0,893, N_е =4750 кВт, S_лоб = 345 м², С_В =0,8, W_u =12 м/с, ρ_В =1,25 кг/м³, ρ =1025 кг/м³, Т₁=350 кН, l_T=250 м, l_ц=130 м, q_T=0,066 кН, q_ц=1,1 кН, R_T-=742 кН, Р_в=Р_шв=0,136, N_e=646 кН, R_ц =1020 кН.

Буксирующее и буксируемое суда являются однотипными. Материал буксирной линии: стальной трос двойной свивки типа ТК, d=44,5 мм; и якорная цепь.

При определении элементов буксирной линии необходимо учитывать потерю весов троса и цепи в воде с коэффициентом 0,87.

Выполняем расчет сопротивлений движению буксирного каравана и результаты заносим в таблицу 5

R_зв =30% от R_К, R_бо =R_к+R_зв – в тихую погоду. R_Σ=R_б+R_бо – в тихую погоду.

По данным таблицы строим графики сопротивлений движению буксирного каравана в тихую погоду (рис. 5) и в шторм (рис. 6) для получения Т_г, V_Б, V_Бmax

Выполняем расчет стрелок провеса «У» и удлинения буксирной линии за счет упругого растяжения ∆l₁ и спрямления ∆l₂.

Рассчитываем стрелку провиса «У» и удлинение буксирной линии ∆l₂ при спрямлении.

• Стрелка провеса ветви «А»: У_А = У_Т+У_ц=17,00+0,0415=17,42 м

• Стрелка провеса ветви «В»: У_В=У_ц=17,47 м. Контроль: У_А≈ У_В

• Удлинение при спрямлении:

Рассчитываем общее удлинение за счет I элемента игры (∆l₁) и второго элемента игры (∆l₂).

∆l=∆l₁+∆l₂=0,37+0,25=0,62 м

Таблица №6. Расчет стрелок провеса У_А и У_В , ∆l₂ при спрямлении.

№№ п/п	Параметр		Способ получения
			Ветвь «А» РА=30,9 кН		Ветвь«В» РВ=107,9 участок цепи
			участок троса	участок цепи
1	lt	м	250	17,3	112,7
2	Pt	кН	14,35	16,55	107,85
3	Tr	кН	350	350	350
4	Tr/Pr		11,3	21,1	3,2
5	Pt		0,46	1,0	1,0
6	K1t		0,068	0,024	0,15
7	К		0,0029	0,00038	0,015
8	У	м	17,0	0,415	17,47
9	∆	м	0,725	0,07	1,691
10	Тгдоп	кН	371	371	371
11	Тгдоп/Р1		12,0	22,48	3,44
12	KXH		0,0026	0,00033	0,0135
13	∆lBi	м	0,65	0,005	1,521

Вопросы для выполненной лабораторной работы

1. Какие типы буксирных линий Вы знаете?

2. Что такое игра буксирной линии, и какие виды игры буксирной линии Вы знаете?

3. Какие параметры буксирной линии изменяются при буксировке на волнении?

4. Что такое запас прочности буксирной линии и как нормируют его значение?

5. Опишите условия безопасной буксировки на волнении.

6. Как влияет застопоренный и свободновращающийся винт на сопротивление буксируемого объекта и управляемость?

7. Какие виды буксирных линий Вы знаете?

8. Что такое упругое удлинение буксирной линии и за счет чего оно происходит?

9. Что такое спрямление буксирной линии, и какими параметрами оно характеризуется?

10. Как рассчитывается гидродинамическое сопротивление корпуса судна?

11. Как рассчитывается аэродинамическое сопротивление корпуса судна?

12. Что такое высота волны 3% обеспеченности?

13. Как определяют сопротивление движению в штормовых условиях?

14. Какая должна быть игра буксирной линии при движении в штормовых условиях?

15. Что такое игра буксирной линии 1-го и 2-го рода?

Рекомендуемая литература.

1. Управление судном. Учебник. Под редакцией В.И. Снопкова. - М.: Транспорт, 1991. - 359 с.

2. Мальцев A.C. Управление движением судна. Одесса.: Весть, 1995. -235 с.

3. Управление судном и его техническая эксплуатация. / Е.И. Жуков, М. Н. Либензов, М. Н. Письменный и др. — М.: Транспорт, 1983. — 655 с.

4. Кондрашихин В.Т., Берлинских Б.В., Мальцев A.C., Козырь Л.А. Справочник судоводителя по навигационной безопасности мореплавания.-Одесса.:Маяк,1990.-168 с.

5. Практическое кораблевождение. Книга 2./Под ред. А. П. Михайловского.- Л.: ГУНиО МО СССР, 1988. 271 с.

6. Васильев A.B. Управляемость судов. - Л.:Судостроение,1989.-328 с

7. Справочник по теории корабля: В трех томах. Том 3. Управляемость водоизмещающих судов. Гидродинамика судов с динамическими принципами поддержания./Под ред. Я. И. Войткунского. -Л. :Судостроение, 1985.-544 с