SetTitle("§ 12. Теоретическое обоснование буксировки судов морем"); ?> Вопрос о буксировке судов в море со всей полнотой и ясностью разработал советский ученый акад. А. Н. Крылов в 1924 г., когда ему было предложено разобрать вопрос о перевозке паровозов морским путем из Швеции в Советский Союз методом буксировки морских барж.

При плавании на тихой воде горизонтальная составляющая натяжения буксирного троса равняется тому упорному давлению, которое имело бы место, если бы буксируемое судно шло с той же скоростью, но работало своей машиной. При этом предполагается, что длина буксирного троса такова, что можно пренебречь влиянием струи, отбрасываемой буксирующим судном.

В условиях штормовой погоды может случиться такое состояние, при котором буксирующее и буксируемое суда не будут двигаться вперед, хотя бы винт буксирующего судна и развивал максимальный упор. В этот момент натяжение буксирного троса будет равно максимальному упору винта, который будет равен упору винта при испытании на швартовах. Оба изложенных примера, иллюстрирующих силу натяжения буксирного троса, справедливы при равномерном его натяжении, что на практике встречается довольно редко. Даже в условиях работы на тихой воде в буксирном тросе могут быть созданы усилия выше, чем тяга на швартовых. Такие усилия возникают при неравномерной работе машин буксирующего судна, рыскании буксирующего и буксируемого судов, страгивании с места в начале буксировки, резком повороте буксирующего судна, при внезапно налетевшем шквале и в некоторых других случаях, когда наблюдается рывок, вследствие которого появляются динамические нагрузки. Однако осторожное управление буксирующим и буксируемым судами исключает или сводит до минимума такие рывки.

Перечисленные причины возникновения в буксирном тросе значительных усилий, превышающих максимальный упор винта, носят общий характер. Они встречаются как при работе на тихой воде, так и при буксировке в штормовых условиях. Но кроме этих причин, при плавании на взволнованном море или на мертвой зыби в буксирном тросе могут возникнуть усилия, которые во много раз превысят средние нормальные значения тяги. Это объясняется тем, что при плавании против волны, по волне или косвенным к волне курсом буксирующее и буксируемое суда, участвуя в орбитальном движении частиц воды, то сближаются между собой, то удаляются друг от друга, вследствие чего натяжение буксирного троса все время изменяется. При таком орбитальном движении центр тяжести каждого- из судов, предполагая это судно свободным, описал бы около своего среднего положения некоторую орбиту.

Уравнение такой орбиты в параметрической форме имеет вид

где t— период волны;

а и b — некоторые постоянные для данного судна и данной волны.(1)

Академик А. Н. Крылов показал, что величины а и b не превышают 0,5 высоты волны. Следовательно, если взять а равной половине высоты волны, то будет учтен наихудший случай.

В приведенном выше уравнении нас интересует только величина х, которая представляет изменение расстояния между судами на качке. Влияние вертикальных колебаний судов на усилия в буксирном тросе при принимаемых в морских буксировках длинах буксирных линий практически ничтожно.

Определим усилия, возникающие при горизонтальных перемещениях буксирующего и буксируемого судов вследствие их орбитального движения при плавании на волнении.

Как известно, сила равна произведению массы на ускорение. Определяем характер ускоренного движения судна на волнении

Наибольшее ускорение будет в том случае, если

Определяем усилие, которое в этом случае возникает

где D—водоизмещение судна в г;

g — ускорение силы тяжести в м/сек² .

Следовательно, для того чтобы воспрепятствовать судну весом D совершить орбитальное движение, к нему необходимо приложить силу, равную X. Наибольшее значение эта сила приобретает при x"=W

Допустим, что высота волны h=8 м, а период ее г = 10 сек. Определяем максимальное ускорение W

Определяем максимальное усилие в буксирном тросе

Значит, максимальное усилие, возникающее в буксирном тросе при заданных величинах, примерно равно одной шестой веса судна.

Отсюда следует, что когда буксирующее и буксируемое суда большие, то сила действия волны X настолько велика, что орбитальное движение не может быть остановлено. Применить буксирный трос таких размеров, который выдержал бы громадные усилия порядка одной шестой водоизмещения практически не удается. Кроме того, крепления на судах для таких буксиров были бы слишком громоздки. Например, усилия в буксирном тросе во время буксировки судов водоизмещением 6000 т при заданных выше величинах высоты волны и ее периода достигали бы 1000 т. Для такого усилия невозможно подобрать трос и создать для него крепление; даже если допустить, что такое буксирное устройство создано, то и в этом случае на практике его нельзя применить, так как судовая команда с ним не справится.

Таким образом, вытекает необходимость при морской буксировке устраивать буксирный трос так, чтобы он свободно допускал такие удлинения буксирной линии, которые позволили бы из. менять расстояние между судами на величину, равную высоте волны 2а = h.

При помощи таких удлинений буксира в критические моменты можно избежать возникновения в буксирном тросе напряжений, превышающих его прочность. В противном случае буксирный трос на волнении лопнет.

(1) Полный расчет этих постоянных дан в книге А. Н. Крылова «Обща» теория качки корабля на волнении».

Вперед
Оглавление
Назад