Методика расчета дозированного рывка при снятии судна с мели.

Методику расчета дозированного рывка будем разрабатывать на основе теорем из теории удара. Если сила рывка будет достаточно большой, то за малый промежуток времени произойдет значительное изменение количества движения, т.е. произойдет явление рывка (удара).

Рассмотрим явление рывка для судна-буксировщика при снятии другого судна с мели. Массу буксировщика с учетом присоединенной массы воды обозначим через . Запишем уравнение замедленного движения буксировщика после рывка в следующем виде

. (7.18)

Под действием силы буксировщик получит большое замедление. Учитывая, что масса судна за время рывка практически не меняется, представим уравнение (7.18) в виде

.

Умножим обе части этого равенства на dt и возьмем от них интегралы. При этом в левой части пределами интеграла будут V_n и V_n+1 , а справа, где интегрирование идет по времени, пределами интеграла будут 0 и t. В результате получим, что изменение количества движения буксировщика при рывке равно импульсу действующей на него силы, т.е.

. (7.19)

Решая уравнение (7.18) относительно F, получим

, (7.20)

где - скорость буксировщика перед рывком, м/с;

- скорость буксировщика после рывка, м/с;

t - длительность рывка от до , с.

Предположим, что скорость буксировщика в конце рывка равна нулю, а сила реакции полностью ушла на упругое растяжение буксирного троса, тогда формула (7.20) примет следующий вид

. (7.21)

Для нахождения пути буксировщика за время рывка t представим ускорение в дифференциальном уравнении (7.18) следующим образом

.

Тогда, . (7.22)

Умножим обе части уравнения (7.22) на , получим выражение теоремы об изменении кинетической энергии в дифференциальной форме

откуда после интегрирования получим

(7.23)

и при формула (7.23) упрощается, т.е.

(7.24)

В расчетных формулах принимается, что коэффициент присоединенной массы воды и , где - водоизмещение буксировщика, т.

Скорость перед рывком можно определить из графиков разгона буксировщика на передний ход, а также из аналитических зависимостей или , если пренебречь весом буксирного троса в воде при его спрямлении.

Как видно из формул (7.21; 7.24), для того, чтобы уменьшить силу рывка необходимо либо уменьшить скорость перед рывком, либо увеличить время или путь самого рывка и наоборот. Именно в этом заключается задача определения дозирования рывка, обусловленная разрывной прочностью буксирного троса.

Продолжительность и длина пути рывка будут зависеть от величины упругого растяжения стального или синтетического буксирного троса. Стальной трос растягивается не более чем на 2-3%. Синтетический трос может растягиваться до 30%. Для «смягчения» рывка, т.е. увеличения его продолжительности, часто используют в буксирной линии синтетическую вставку. Разрывная прочность такой синтетической вставки должна быть в 1,5 раза больше разрывной прочности стального буксирного троса.

Примем величину относительного растяжения стального буксирного троса, равной 2%. При скорости 2 м/с проходимый путь после рывка в метрах и длительность рывка в секундах будут численно равны. Рассмотрим пример.

Пример 1. Буксир Руп (Япония) водоизмещением 195 т имеет тяговое усилие на гаке 240 кН и стальной буксирный трос диаметром 44,5 мм, разрывная прочность которого равна 600 кН. Капитан буксировщика планирует произвести рывок со скорости 2 м/с для снятия другого судна с мели. Длина буксирного троса равна 50 м, относительное удлинение троса равно 2%, тогда упругое удлинение будет составлять 1 м. Продолжительность рывка t = 1 c.

По формуле (7.24), получим

Н = 428 кН.

По формуле (7.21), получим

Н = 428 кН.

При других значениях такого соотношения у и не будет.

В данном примере сила рывка меньше разрывной прочности буксирного троса и дозированный рывок при скорости 2 м/с будет вполне безопасным.

Пример 2. Буксир спасатель Велфорд (Япония). Водоизмещение судна, D= 3043 т. Тяговое усилие на гаке 1232 кН. Диаметр стального буксирного троса 63,5 мм, его разрывная прочность - 1570 кН.

В данном примере буксир спасатель не должен использовать рывок, поскольку тяговое усилие на гаке соответствует разрывной прочности буксирного троса.

Вопросы для самоконтроля.

1. Причины, обуславливающие посадку судна на мель.

2. Действия экипажа при возникновении опасности посадки судна на мель.

3. Расчет силы взаимодействия судна на грунт и потерянного водоизмещения.

4. Определение массы забортной воды, поступившей внутрь корпуса. Коэффициент проницаемости отсеков и коэффициент полноты отсека.

5. Определение тягового усилия, необходимого для снятия судна с мели.

6. Определение тягового усилия, создаваемого главным двигателем.

7. Определение дополнительного тягового усилия при завозке якоря.

8. Определение массы груза, необходимой для выгрузки с судна на мели.

9. Перемещение груза или балласта для уменьшения давления на грунт.

10. Способы снятия судна с мели.

11. Самостоятельное снятие судна с мели.

12. Снятие с мели с помощью другого судна

Литература для самостоятельного изучения, имеющаяся в технической библиотеке ИФ ОНМА:

1. Яркин П.И. Управление судном. (Учебное пособие). ОНМА. Одесса, 2007.

2. Мальцев А.С. Методические указания по выполнению курсовой работы на тему «Определение маневренных характеристик судна». ОНМА, Одесса, 2007.

3. Справочник капитана дальнего плавания // Под ред. Г.Г. Ермолаева. –М.: «Транспорт», 1988.

4. В.И. Снопков В.И. Управление судном. – М.: «Транспорт», 1991.