Способы крепления буксирного каната

На транспортных судах выбор способа крепления буксирных тросов определяется в зависимости от размеров и особенностей устройства судов, наличия средств для крепления буксирных тросов, а при вынужденных буксировках – еще и от погодных условий. Во всех случаях должно быть обеспечено надежное крепление тросов и предусмотрена возможность изменения длины буксирного троса и его немедленной отдачи.

Крепление буксирного троса на буксируемом судне.Будем предполагать, что буксировка осуществляется носом вперед, как это в большинстве случаев и бывает. На рыскливость буксируемого судна большее влияние оказывает точка крепления буксирной линии. Самым благоприятным местом для его крепления является форштевень.

Самым простым способом является крепление буксирного троса непосредственно на кнехтах (рис. 8.7). Такой способ можно использовать при буксировке небольших судов на короткое расстояние в стесненных условиях плавания, где требуется часто выбирать и потравливать буксир. Но в этом случае необходимо тщательно осмотреть кнехты, и если они не особенно надежны, то их надо подкрепить (рис.8.8).

Рис. 8.7. Крепление буксирного троса на кнехтах:

1 – якорная скоба; 2 – буксирный трос; 3 – полтора шлага;

4 – окончательное крепление

Рис. 8.8. Подкрепление кнехтов:

1 – такелажная цепь; 2 – талреп; 3 – палубный обух

При морской буксировке на дальние расстояния используется способ крепления буксирного троса к двум или одной якорным цепям (рис. 8.9).

Положительными сторонами крепления буксирного троса к двум якорям являются:

· уменьшение рыскания буксируемого судна, так как якорные цепи можно выровнять таким образом, что соединительная скоба будет лежать в диаметральной плоскости, исилы, стремящиеся разворачивать буксируемое судно, будут отсутствовать;

· сравнительная простота крепления буксирной линии.

Недостатками этого способа являются:

• необходимость отклепывания обоих становых якорей, что лишает буксируемое судно возможности стать на якорь до того, как будет отдан буксир.
• невозможность быстрой отдачи буксира без потери якорных цепей;
• сложность заводки скобы при соединении с буксирным тросом;
• передача всех усилий на брашпиль, что делает необходимым для разгрузки последнего накладывать дополнительные стопоры на якорные цепи.

Для устранения этих недостатков вместо второй цепи можно использовать достаточно прочную тросовую оттяжку, проведенную от якорной цепи, за которую закреплен буксирный трос, на противоположный борт. В этом случае отпадает необходимость отклепывать становой якорь.

Рис. 8.9. Крепление буксирного троса к якорной цепи:

1 – буксирный трос; 2 – якорная скоба; 3 – удлиненное звено; 4 – якорная цепь;

5 – соединение троса с цепью с помощью скобы (вариант А или В); 6 – стальной трос;

7 – крепление цепи талрепом с раздвоенным гаком (переносной стопор)

Положительные стороны этого способа:

- отклепывается только один становой якорь, второй остается в распоряжении командования судном;

- заводка скобы и соединение с буксирным тросом менее сложны, чем в предыдущем случае.

Недостатками этого способа крепления являются:

- невозможность быстрой отдачи буксирного троса;

- передача на брашпиль всех возникающих в буксире усилий, что вызывает необходимость накладывать дополнительные стопоры для его разгрузки:

- появление сил, стремящихся повернуть судно.

Описанные способы крепления буксирного троса имеют положительные стороны, так как цепи не так быстро перетираются, как все виды тросов. Кроме того, крепление за якорные цепи позволяет регулировать длину буксирной линии в довольно широких пределах.

Иногда целесообразно буксирный трос закрепить прямо за якорь (рис. 8.10). Простота такого крепления очевидна. Наличие тяжелого якоря значительно улучшает работу буксирной линии в целом. Но в этом случае необходимо продумать способ соединения с якорем, так как простое набрасывание огона троса на лапы якоря не обеспечивает надежности соединения из-за возможности перетирания троса об острые края головной части якоря.

Рис. 8.10. Варианты крепления буксирного троса за становой якорь:

1 – буксирный трос; 2 – становой якорь; 3 – якорная цепь; 4 – стальной проводник

Если нельзя использовать якорные цепи, то приходится заводить брагу. Брага – стальной трос, который заводят за жесткие корпусные конструкции (рубки, комингсы грузовых люков) с распределением нагрузки на возможно большее число точек, причем без резких перегибов троса (рис. 8.11). На углах под брагу крепят деревянные брусья. Для экстренной отдачи браги используется глаголь-гак.

Рис. 8.11. Крепление буксира за брагу на буксируемом судне:

1 – проводник; 2 – якорная скоба; 3 – скобы-зажимы; 4 – брага;

5 – деревянные брусья на углах комингса люка; 6 – такелажная скоба;

7 – струбцины; 8 − буксирный трос

Положительные стороны этого способа:

- удобство в обращении;

- возможность быстро и легко отдать буксирный трос.

Недостатки этого способа:

- брага подвергается трению в местах, недоступных для обслуживания;

- не очень прочна заделка коуша, для обеспечения и надежности крепления коуша следует ветви браги делать из двух самостоятельных ветвей.

Крепление буксирного каната на буксирующем судне(рис. 8.12, 8.13).На корме этого судна отсутствует такое устройство, как брашпиль и якорные цепи, поэтому в этой части судна крепление буксирного троса значительно сложнее, чем на баке. Кроме того обязательно должна быть предусмотрена возможность легкой и надежной отдачи буксирного каната в случае вынужденной остановки в море и опасного сближения с буксируемым судном, а также внезапной угрозы столкновения.

Рис. 8.12. Крепление буксира за брагу, обнесенную вокруг комингса люка:

а − общий вид: 1 – серьги; 2 – брага;

б − соединительное устройство: 1 – буксирный трос; 2 – глаголь-гак; 3 – проводник;

4 – брага; 5, 7 – якорные скобы; 6 – тройник

Рис. 8.13. Крепление браги за полуют буксирующего судна:

1 – буксирный трос; 2 – якорная скоба; 3 – концы браги с огонами; 4 – серьги;

5 – деревянные кранцы; 6 – проводник со скобой

Данным способом удобнее крепить буксирный канат на равнопалубных судах, проводя брагу вокруг комингса кормового трюма. На кнехт следует накладывать такое число шлагов браги, которое допускается его нагрузкой. Оставшаяся часть тягового усилия должна быть передана на комингс грузового люка или на другие прочные конструкции, расположенные на палубе судна. Трос браги следует брать такой прочности, как и буксирный, или делать его из нескольких шлагов.

2. Критерии остойчивости судна. Порядок построения и использования диаграммы статической и динамической остойчивости.

Подостойчивостью судна понимают его способность возвращаться в исходное состояние равновесия после прекращения действия внешних моментов, вызвавших наклонение, т. е. способность судна противодействовать внешним моментам.

Различают поперечную ос­тойчивость, соответствую­щую наклонению судна в попе­речной плоскости (крен судна), и про­дольную остойчивость (диффе­рент судна).

Продольная остойчи­вость морских судов заведомо обеспе­чена и ее нарушение практически невозможно, в то время как раз­мещение и пере­мещение грузов приводит к из­менениям попереч­ной остойчи­вости.

При наклонении судна его центр величины (ЦВ) будет перемещаться по некоторой кривой, называемой траекторией ЦВ. При малом наклонении судна (не более 12°) допускают, что траектория ЦВ совпадает с плоской кривой, которую можно считать дугой радиуса r с центром в точке т(рис. 9.1.).

Радиус r называют поперечным метацентрическим радиусом судна, а его центр т - начальным метацентром судна.

Расстояние между начальным метацентром т и центром тяжести судна G называютначальной метацентрической высотой (или просто метацентрической высотой) и обозначают буквой h. Начальная метацентрическая высота является измерителем остойчивости судна.h = z_c + r - z_g; h = z_m ~ z_c; h = r - a,

где а - возвышение центра тяжести (ЦТ) над ЦВ.

Рис. 9.1.	Рис. 9.2.
Элементы начальной поперечной остойчивости

Возможны три случая расположения метацентра т относительно центра тяжести судна G:

· метацентр m расположен выше ЦТ судна G (h > 0).При малом наклонении силы тяжести и силы плавучести создают пару сил, момент которой стремится вернуть судно в первоначальное равновесное положение;

· ЦТсудна G расположен выше метацентра m(h < 0).В этом случае момент пары сил веса и плавучести будет стремиться увеличить крен судна, что ведет к его опрокидыванию;

• ЦТ суднаG и метацентр m совпадают (h = 0).Судно будет вести себя неустойчиво, так как отсутствует плечо пары сил.

Физический смысл метацентра заключается в том, что эта точка служит пределом, до которого можно поднимать центр тяжести судна, не лишая судно положительной начальной остойчивости.

Остойчивость судна при малых углах наклонения (θ менее 12⁰) называется начальной, в этом случае восстанавливающий момент линейно зависит от угла крена.

Рассмотрим равнообъемные наклонения судна в поперечной плоскости (рис. 9.2). При этом будем полагать, что:

· угол наклонения θявляется небольшим (до 12°);

· участок кривой СС₁ траектории ЦВ является дугой круга, лежащей в плоскости наклонения;

· линия действия силы плавучести в наклонном положении судна проходит через начальный метацентр т.

При таких допущениях полный момент пары сил (сил веса и плавучести) действует в плоскости наклонения на плече GK, которое называется плечом статической остойчивости, а сам момент - восстанавливающим моментом и обозначается М_в .

М_в= Рhθ.

Эта формула носит название метацентрической формулы поперечной остойчивости.

При поперечных наклонениях судна на угол, превышающий 12°,пользоваться вышеприведенным выражением не представляется возможным, так как центр тяжести площади наклонной ватерлинии смещается с диаметральной плоскости, а центр величины перемещается не по дуге окружности, а по кривой переменной кривизны, т. е. метацентрический радиус изменяет свою величину.

Для решения вопросов остойчивости на больших углах крена используют диаграмму статической остойчивости (ДСО), представляющую собой график, выражающий зависимость плеч статической остойчивости от угла крена (рис. 9.3).

Диаграмма статической остойчивости строиться при помощи пантокарен – графики зависимости плеч остойчивости формы l_ф от объемного водоизмещения судна и угла крена. Пантокарены конкретного судна строятся в конструкторском бюро для углов крена от 0 до 90⁰ для водоизмещений от порожнего судна до водоизмещения судна в полном грузу (находятся на судне – таблицы кривых элементов теоретического чертежа).

Рис. 9.3: а - пантокарены; б - графики для определения плеч статической остойчивости l

Для построения ДСО необходимо:

· на оси абсцисс пантокарен отложить точку, соответствующую объемному водоизмещению судна на момент окончания погрузки;

· из полученной точки восстановить перпендикуляр и снять с кривых значения l_ф для углов крена 10, 20⁰ и т. д.;

· вычислить плечи статической остойчивости по формуле:

l = l_ф – a*sinθ = l_ф – (Z_g – Z_c) _*sinθ,

где a = Z_g – Z_c (при этом аппликату ЦТ судна Z_g находят из расчета нагрузки, отвечающую данному водоизмещению – заполняют специальную таблицу, а аппликату ЦВ Z_c - из таблиц кривых элементов теоретического чертежа);

· построить кривую l_ф и синусоиду a_*sinθ, разности ординат которых являются плечами статической остойчивости l.

Для построения диаграммы статической остойчивости на оси абсцисс откладывают углы крена θ в градусах, а по оси ординат - плечи статической остойчивости в метрах (рис. 9.4.). Диаграмму строят для определенного водоизмещения.

Рис. 9.4. Диаграмма статической остойчивости

На рис. 9.4 показаны определенные состояния судна при различных наклонениях:

- положение I (θ= 0⁰)соответствует положению статического равновесия (l= 0);

- положение II (θ= 20⁰) − появилось плечо статической остойчивости (1 = 0,2м);

- положение III (θ= 37⁰) − плечо статической остойчивости достигло максимума (I = 0,35 м);

- положение IV (θ= 60⁰) − плечо статической остойчивости уменьшается (I = 0,22 м);

- положение V (θ= 83⁰) − плечо статической остойчивости равно нулю.Судно находится в положении статического неустойчивого равновесия, так как даже небольшое увеличение крена приведет к опрокидыванию судна;

- положение VI (θ= 100⁰) −плечо статической остойчивости становится отрицательным и судно опрокидывается.

Начиная с положений, больших, чем положение III, судно будет не способно самостоятельно вернуться в положение равновесия без приложения к нему внешнего усилия.

Таким образом, судно остойчиво в пределах угла крена от нуля до 83°. Точка пересечения кривой с осью абсцисс, соответствующая углу опрокидывания судна (θ= 83⁰)называется точкой заката диаграммы, а данный угол - углом заката диаграммы.

Максимальный кренящий момент М_{кр max} , который может выдержать судно не опрокидываясь, соответствует максимальному плечу статической остойчивости.

Пользуясь диаграммой статической остойчивости, можно определить угол крена по известному кренящему моменту М₁, возникшему под действием ветра, волнения, смещения груза и т.д. Для его определения проводят горизонтальную линию, выходящую из точки М₁, до пересечения с кривой диаграммы, и из полученной точки опускают перпендикуляр на ось абсцисс (θ= 26⁰). Таким же образом решается и обратная задача.

По диаграмме статической остойчивости можно определить величину начальной метацентрической высоты (рис. 9.4), для нахождения которой необходимо:

- из точки на оси абсцисс, соответствующей углу крена 57.3° (один радиан), восстановить перпендикуляр;

- из начала координат провести касательную к начальному участку кривой;

- измерить отрезок перпендикуляра, заключенный между осью абсцисс и касательной, который в масштабе плеч остойчивости равен метацентрической высоте судна.