Сопротивление гребного винта (для буксируемого судна).

Сопротивление застопоренного винта определим по формуле

, кН

где А/Ан – дисковое отношение;

Dв – диаметр винта.

Сопротивление вращающегося винта определяем по формуле

, кН

8) Сопротивление погруженной в воду части буксирного троса:

, кН

где, l_П - длина погруженной в воду части троса, м

где l – полная длина троса при буксировке, м;

– сопротивление буксируемого судна, кН;

- средняя высота закрепления троса над уровнем воды, м;

q – линейная плотность буксирного троса в воде, кг/м;

– диаметр троса, м.

Для расчётов принимается R_тр = (0,1 – 0,2) V², кH

R_тр = 0,15V²

9) Приближенная оценка упора гребного винта на швартовах:

, кН

где, Рв – мощность, потребляемая гребным винтом, равная 662 кВт;

Нв – шаг гребного винта, равный 1,23 м;

Dв – диаметр гребного винта, равный 1,7 м;

n – частота вращения гребного винта, равная 6,25 об/с.

Учитывая, что по данной формуле определили упор только одного винта, значение необходимо умножить на 2. Получим упор двух винтов. Т_ш = 166,2 кН

Значения различных сопротивлений (используя полученные коэффициенты в таблице 1) определяем при скоростях буксировки от 1 м/c до 10 м/c и сводим в таблицу № 2 . По полученным данным строим графики зависимости сопротивлений буксирующего, буксируемого судна и общего сопротивления в зависимости от скорости. Затем по графику определяем максимальную скорость буксировки и силу тяги на гаке.

Vmax = 4,2 м/с; F_г = 88,45 кН.

Расчёты для таблицы №2, буксирующее судно при V = 1 м/с

R_f = 3,5V^1,83= 3,5 ∙ 1^1,83= 3,5 кН

R_r = 0,02V⁴ = 0,02 ∙ 1⁴ = 0,02 кН

R_возд = 0,08(8+V)² = 0,08(8+1)² = 6,48 кН

R_волн = 0,62V² = 0,62 ∙ 1² = 0,62 кН

R₀ = R_f + R_r + R_волн + R_возд = 3,5 + 0,02 + 6,48 + 0,62 = 10,62 кН

R'_f= 3,21 V^1,83= 3,21 ∙ 1^1,83= 3,21 кН

R'r= 0,026V⁴ = 0,026 ∙ 1⁴ = 0,026 кН

R'возд= 0,06(8+V)² = 0,06(8+1)² = 4,86 кН

R'волн= 0,57V² = 0,57 ∙ 1² = 0,57 кН

Rвинта= 0,86V² = 0,86 ∙ 1² = 0,86 кН

Rтр= 0,15V² = 0,15 ∙ 1² = 0,15 кН

R₁= R'_f +R'r +R'возд +R'волн +Rвинт+Rтр= 3,21+0,026+4,86+0,57+0,86+0,15= 9,61 кН

R_Σ= R₀ + R₁ = 10,62 + 9,61 = 20,32 кН

Значения различных сопротивлений при скоростях буксировки от 1 м/c до 10 м/c.

Таблица №2.

V, м/с	Буксировщик	R0	Буксируемое судно	R1	RΣ=R0+R
Rf	Rr	Rвозд	Rволн	R'f	R'r	R'возд	R'волн	Rвинта	Rтр
	0	0	5,12	0	5,12	0	0	3,84	0	0	0	3,84	8,96
	3,5	0,02	6,48	0,62	10,62	3,21	0,03	4,86	0,5	0,86	0,15	9,61	20,23
	12,44	0,32	8	2,48	23,24	11,41	0,42	6	2	3,44	0,6	23,87	47,11
	26,13	1,62	9,68	5,58	43,01	23,97	2,11	7,26	4,5	7,74	1,35	46,92	89,94
	44,24	5,12	11,52	9,92	70,8	40,58	6,66	8,64	8	13,76	2,4	80,03	150,83
	66,56	12,5	13,52	15,5	108,08	61,04	16,25	10,14	12,5	21,5	3,75	125,18	233,26
	92,91	25,92	15,68	22,32	156,83	85,22	33,7	11,76	18	30,96	5,4	185,03	341,87
	123,2	48,02	18	30,38	219,6	112,99	62,43	13,5	24,5	42,14	7,35	262,9	482,5
	157,3	81,92	20,48	39,68	299,38	144,26	106,5	15,36	32	55,04	9,6	362,76	662,14
	195,13	131,22	23,12	50,22	399,69	178,97	170,59	17,34	40,5	69,66	12,15	489,2	888,89
	236,63	200	25,92	62	524,55	217,02	260	19,44	50	86	15	647,46	1172,01

По полученным данным строим графики зависимости сопротивлений буксировщика, буксируемого судна и общего сопротивления от скорости.

Рисунок 1. График сопротивлений

10) Расчет разрывного усилия буксирного троса, требуемого при данных условиях буксировки:

Рраз = Fr * K (кН)

где, К- коэффициент тяги на гаке. К = 5 при Fr < 100, кН;

Р_раз= 88,45 * 5 = 442,25 кН

По расчетам разрывного усилия выбираем из ГОСТ 3083-80 стальной трос.

Трос стальной:

Канат двойной свивки типа ЛК конструкции 6 30 (0+15+15)+7о.с.

ГОСТ 3083-80

Гибкий 1370(140)

Р_{раз фак} = 490,5 кН

d = 38 мм

m = 4,305 кг

Учитывая худшую, по сравнению со стальными тросами, стойкость синтетических тросов к внешним воздействиям. Регистр судоходства требует, чтобы их разрывная прочность была не менее 1,4-1,6 разрывной прочности стальных тросов. Принимаем равной 1,5

Р_раз = 1,5 * 442,25 = 663,38 кН

Трос синтетический:

Канат полипропиленовый плетеный 8 – прядный ГОСТ 30055-93.

Длина окружности - 275 мм

d = 88 мм

Р_{раз фак}= 703,93 кН

m = 3,2 кг.