Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США
Какой способ жилищного обеспечения военных вы считаете наиболее оптимальным?
Жилье в натуральном виде
    64,56% (51)
Жилищная субсидия
    17,72% (14)
Военная ипотека
    17,72% (14)

Поиск на сайте

§ 15. Длина буксирного каната

После того как рассчитаны нагрузки на буксирную линию, выбирают длину буксирного каната, которая для морской буксировки определяется следующими факторами:

1) длина должна быть такой, чтобы не было тормозящего влияния на буксируемое судно от кильватерной струи буксировщика;

2) длина должна обеспечивать удовлетворительную управляемость буксируемого судна;

3) длина должна давать достаточный провес и достаточно упругую деформацию, чтобы смягчать рывки, которые оказывает буксируемое судно на буксирный трос вследствие ударов волн, качки, рысканья и т. д.;

4) длина должна обеспечить возможность свободного орбитального движения обоих судов на волнении.

Струя воды, которую отбрасывает винт или винты, попутный поток и система волн, создаваемые буксирующим судном, увеличивают сопротивление воды движению буксируемого судна и тем самым оказывают отрицательное влияние на буксировку.

Это влияние тем меньше, чем дальше друг от друга участвующие в буксировке суда. Следовательно, длина буксирного троса непосредственно влияет на успешность буксировки.

Еще в 1912 г. проф. Пибоди на основании опытов с моделями Двух судов определил выигрыш в скорости движения «воза», получаемый от удлинения буксирного троса. Этот выигрыш составил 10% при увеличении буксирного троса, равного двойной длине буксируемого судна, в 3 раза.

Современные опыты советских исследователей дали следующие результаты увеличения скорости обтекания водой буксируемого судна в зависимости от длины буксира и мощности буксировщика(1) (табл. 4).

Таблица 4



Из этих полученных опытным путем данных следует, что скорость обтекания возрастает с увеличением мощности буксировщика и уменьшается с удлинением буксирного троса.

Все морские суда обладают мощностями, значительно превышающими приведенные выше мощности в 450 и 250 л. с, поэтому при морских буксировках влияние струи от винтов сказывается много больше.

Натурные испытания по определению мощности буксирования показывают, что при длине буксирного троса 3L, где L — длина буксирующего судна, продольная составляющая в кильватерной струе оказывает малое влияние, которым можно пренебречь. При длине буксирного троcа, равной 2L, искажающее влияние кильватерной струи буксирующего судна становится довольно заметным.

Опыты показывают, что длина буксирного троса и скорость буксирования вызывают появление бугров и впадин на кривой сопротивления буксируемого судна. Значит, точно длина буксирного троса может быть определена из модельных испытаний.

Для производственной буксировки судов, не преследующей цели исследовательского характера, длину буксирного троса можно выбирать из табл. 5.

Таблица 5



где L — длина буксирующего судна в м;

V — скорость буксирования в м/сек;

g — ускорение силы тяжести в м/сек2.

Все суда, когда идут на буксире, рыскливы. При буксировке вплотную, когда носовая часть буксируемого судна находится в кормовом вырезе буксировщика (рис. 28), никакой рыскливости быть не может. Но по мере увеличения расстояния между судами путем удлинения буксирного троса начнется рысканье, которое будет увеличиваться до тех пор, пока буксирный трос не войдет в воду. С этого момента рысканье замедляется, так как вступает в силу тормозящее действие троса на свободу движения носа буксируемого судна. При какой-то длине буксирного троса буксируемое судно не сможет преодолеть сопротивление воды движению буксирного троса и рысканье прекратится.


Рис. 28

Однако такое благоприятное состояние может наступить при очень большой длине буксирного троса. Поэтому для уменьшения рысканья: приходится прибегать к рулю. При работе рулем требуется такая длина буксирного троса, которая позволила бы рулевому видеть корму буксирующего судна. Предотвратить рысканье при помощи руля возможно в том случае, когда оно по скорости позволяет рулевому успеть предупредить его, а для этого необходимо помнить следующее: чем больше скорость буксирования, тем больше рыскает буксируемое судно; чем короче буксирный трос, тем порывистее рысканье; чем длиннее буксирный трос, тем дальше отходит буксируемое судно от курса, но рысканье, теряет свою порывистость и позволяет рулевому править судном.

Во время буксировки в море неизбежны рывки на тросе. Причиной таких динамических нагрузок являются удары волн, Рысканье и резкие изменения скоростей движения буксирующего и буксируемого судов, качка и т. д.

Смягчать эти динамические нагрузки можно двумя путями:

1) использованием потенциальной энергии упругой деформации каната, которая, как известно из теории сопротивления материалов, равна:


где U — потенциальная энергия деформации растяжения;

Т — усилие растяжения в буксирной линии;

l — длина буксирной линии;

Е — модуль упругости троса;

F — металлическая площадь сечения троса;

2) использованием потенциальной энергии веса буксирного троса, т. е. поднятием вверх центра тяжести кривой, по которой располагается трос. В этом случае чем ниже этот центр тяжести, тем на большую высоту он может быть поднят и чем больше вес буксирной линии, тем большую кинетическую энергию она может компенсировать. Положение центра тяжести и вес буксирной линии находятся в прямой зависимости от длины буксирного троса.


Рис. 29

Последнее, самое главное, что требуется от буксирного каната, — это обеспечение свободы орбитального движения судов при плавании на взволнованном море.

Для этого необходимо обеспечить горизонтальное перемещение от какого-то среднего положения в обе стороны на величину, равную половине высоты волны, а общее перемещение, которое будут иметь оба судна, должно равняться высоте волны (2a = h). Такая задача может быть решена только методом последовательных приближений, поэтому приходится задаваться конструктивными размерами буксирного каната и его длиной. Кроме того, должна быть известна горизонтальная проекция натяжения буксирного каната, равная тяге на гаке, которую обозначим буквой То.

При таких условиях можно определить: степень расхождения судов за счет изменения формы цепной линии и степень расхождения судов за счет упругих деформаций буксирного каната. Допустим, АВ (рис. 29) представляет собой цепную линию, по которой расположится буксирный канат между судами А и В. Проведем оси координат так, чтобы ось ОУ прошла через вершину кривой Н в направлении вверх, начало координат О поместилось на оси ОУ в расстоянии а от H, ось ОХ была направлена вправо.

Напишем для этого случая уравнение цепной линии


где


T0 — горизонтальная проекция натяжения в цепи; она везде одна и та же и в нашем случае равна горизонтальному усилию в точке М;

p — вес погонного метра буксирного каната в тех же единицах, что и То.

Длина дуги НМ или половина длины буксирного каната определяется по формуле


где l — половина длины буксирного каната. Полное натяжение буксирного троса определяется таким выражением


Когда отношение x/a мало (это бывает при сравнительно малом погонном весе буксирного каната и, следовательно, большой величине а) можно с достаточной степенью точности заме- нить цепную линию параболой. При этом отношение — должно быть меньше или равно 1/3.

Для получения требуемых расчетных формул уравнение (61) разлагаем в ряд по степеням — x/u


если ограничиться первыми двумя членами ряда (65). Переписываем выражение (66)


Полученное выражение представляет собой уравнение параболы с вершиной в начале координат. Аналогичным образом, разлагая в ряд по степеням x/a формулу (63) и преобразовывая полученное выражение подобно предыдущему, получим следующую формулу для l -x


Это выражение позволяет определять разность между длиной кривой l и абсциссой х рассматриваемой точки. Беря формулу (64) и подставляя вместо ch x/a— первые два члена их ряда (65), получим формулу для определения полного натяжения в буксирном тросе


Переход от цепной линии к параболе позволяет заменять длину кривой абсциссой рассматриваемой точки и, наоборот, абсциссу — длиной дуги кривой от начала координат до рассматриваемой точки, что дает возможность в формулах (66) и (68) вместо неизвестной величины х подставлять известную величину l, как это имеет место в рассматриваемом случае расчета буксирного троса.

Если x/a велико, то уже нельзя пренебрегать ближайшими из отброшенных членов ряда (65). В этом случае получается более громоздкое выражение для ординаты и проще не переходить на замену параболой, а решать задачу, рассматривая кривую как цепную линию.

Горизонтальное перемещение точки М будет слагаться из разности x2 — x1 (где x1 — абсцисса точки М при начальном значении Т0, а х2 — абсцисса точки М при конечном значении Т0) и разности упругих удлинений буксирного каната Al1 — Al2 при начальном и конечном значениях Т.

Где Т — полное растягивающее усилие в канате; Al1 —упругое удлинение буксирного каната при начальном значении T; Al2 — упругое удлинение буксирного каната при конечном значении Т

Разность (х2 — x1 ) может быть найдена следующим образом.

Определяем разность l-х для конечного и начального значения Т0, Тогда


Упругое удлинение может быть найдено по формуле


где l — половина длины буксирного каната;

T — усилие в буксирном тросе, (может быть принято равным T0, если расчет ведется по параболе);

Етр — модуль упругости троса; он может быть принят: для

мягкого стального троса 0,8 X106 кг/см², для пенькового троса — 15 000 кг/см²; Fmp — площадь сечения троса.

(1) Увеличение скорости обтекания равносильно наличию течения такой скорости.

Вперед
Оглавление
Назад


Главное за неделю