Управление судном при выполнении буксировочных операций. Часть 3

Пример. Допустим, что максимальный упор гребного винта буксировщика 110 кН. Требуется определить скорость буксировки и силу тяги FГ на гаке.

Р е ш е н и е. По оси ординат откладываем отрезок 0е, равный 110 кН. Через точку е проводим линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой суммарного сопротивления в точке а. Из точки а опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и получаем при их пересечении точку b. Отрезок 0b -- скорость буксирования, которая в рассматриваемом случае равна 7.6 уз.

Для определения тяги FГ на гаке отыскиваем точку пересечения перпендикуляра ab с кривой сопротивления буксируемого судна. Обозначив эту точку буквой с, проводим через нее линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения ее с осью ординат в точке d. Отрезок 0d представляет собой тягу на гаке, которая в рассматриваемом примере равна 63 кН. Это и есть усилие, на которое следует рассчитывать буксирный трос.

Запас прочности для промежуточных значений тяги на гаке определяют линейной интерполяцией. Умножив тягу на гаке «FГ» на коэффициент прочности, получим разрывное усилие буксирной линии, что и будет критерием прочностных размеров при ее выборе.

При плавании на волнении буксирная линии испытывает большие усилия вследствие рывков. По рекомендации академика А. Н. Крылова буксирную линию необходимо проверить на конечную нагрузку, равную половине ее разрывного усилия. Иными словами, для буксировки на взволнованном море он предлагает брать коэффициент запаса, равный двум.

Рис. 1 График сопротивлений

Расчет параметров буксирной линии. Согласно требованиям Регистра судоходства каждое морское судно должно быть снабжено буксирным тросом, параметры которого, как указывалось выше, зависят от характеристики снабжения судна Nc. При вынужденной буксировке, когда используется штатный буксирный трос, приходится рассчитывать рабочую длину буксирного троса и его провес, а также определять предельную скорость буксировки, при которой нагрузки на буксирный трос не превышали бы допустимых.

Длина буксирного троса для морской буксировки должна быть такой, чтобы:

- кильватерная струя буксира не оказывала тормозящего действия на буксируемое судно;

- провес и упругая деформация были достаточными для смягчения рывков буксирного каната, которые возникают вследствие качки, рыскания судов и т. п.;

- было возможно свободное орбитальное движение обоих судов на волнении;

При этом управляемость буксируемого объекта должна быть удовлетворительной, а его рыскание сведено к минимуму.

Натурные испытания и опыт буксировок показывает, что если длина буксирной линии равна трем длинам буксирующего судна, то продольная составляющая в кильватерной струе оказывает настолько малое влияние, что им можно пренебречь. По длине буксирного троса менее 2L влияние кильватерной струи становится довольно заметным.

Любая буксировка в море сопровождается неизбежными рывками буксирной линии вследствие динамических нагрузок от ударов волн и рыскания буксируемого объекта, а также резкого изменения скорости буксировки. Смягчить действия динамических нагрузок можно потенциальной энергией упругой деформации троса и потенциальной энергией веса буксирной линии, т. е. поднятием центра тяжести кривой, по которой он расположен. Главное, что требуется обеспечить в процессе буксировки, это свободу орбитального движения судов при плавании на волнении.

Для выполнения этого условия необходимо обеспечить горизонтальное перемещение судов от какого-то среднего положения в обе стороны на расстояние, равное половине высоты волны, а общее перемещение, которое будут иметь оба судна, должно равняться высоте волны 2а = hВ. Кроме того, должна быть известна горизонтальна проекция натяжения буксирного канат, равная тяге на гаке. При таких условиях можно определить степень расхождения судов вследствие изменения формы буксирной линии и ее упругих деформаций.

Изменение расстояния между буксирующим и буксируемым судами зависит от весовой и упругой «игры» буксирного троса. Рассчитав полное сопротивление буксируемого судна R1 с учетом сопротивления буксирного троса, можно найти рабочую длину стального буксирного троса, при которой обеспечивается горизонтальное перемещение судов на расстояние, численно равное высоте волны, по эмпирической формуле:

, м, (28)

где FГ -- тяга на гаке (полное сопротивление буксируемого судна и буксирного троса), кН;

hB -- высота волны, м;

ki -- коэффициент «игры» буксирного троса, который приведен ниже:

Таблица 5

Для приближенного определения рабочей длины стального буксирного троса можно использовать простую зависимость между длиной l буксирного троса и высотой hB волны по формуле:

. (29)

Стальные тросы имеют удлинение не более 2 % от первоначальной длины. Синтетические тросы имеют удлинение перед разрывом от 30 до 50 %. Поэтому буксирные тросы при длине 250-300 м за счет своей эластичности могут погасить влияние орбитального движения судов на волнении, а следовательно, их можно рассчитывать только на разрывное усилие.

Расчетное усилие, растягивающее трос, не должно превышать 1/3-1/5 разрывного усилия троса.

Для этих условий упругое удлинение синтетического троса можно определить по формуле:

, м, (30)

где F -- усилие, стягивающее трос, кН;

Рразр -- разрывное усилие, кН;

-- коэффициент, равный 2,6 для крученого троса из полиамида; 3,5 для плетеного восьмипрядного троса из полиамида; 8,0 для крученого троса из полипропилена или полиэфира и 11,0 для плетеных тросов из того же материала.

Провес буксирного троса зависит от его длины и массы и уменьшается при увеличении тяги на гаке. Значение провеса (стрелу) легко определить по эмпирической формуле (в м):

, (31)

где q -- линейная плотность буксирного каната, кг/м;

l -- длина буксирного каната, м;

FГ -- тяга на гаке, кН.

Прочность штатного буксирного троса указана в его сертификате, а запас прочности должен быть равен пяти при тяге на гаке 100 кН и ниже, и трем, если тяга на гаке 300 кН и более.

При вынужденной буксировке необходимо определить прочность буксира в соответствии с ГОСТом или рассчитать его разрывную и рабочую прочность по стандартной методике.

Скорость буксировки в зависимости от прочности буксирной линии. Наибольшая скорость буксировки на тихой воде VБ зависит от соотношения сопротивлений буксирующего и буксируемого судов, которую можно определить по формуле:

, м/с, (32)

где V0 -- скорость полного хода буксировщика, м/с;

R0 -- сопротивление буксировщика, кН;

R1 -- сопротивление буксируемого судна, кН.

Предполагается, что сопротивление судов R0 и R1 предварительно определены для одинаковой скорости V1.

Тяга на гаке FГ зависит, в свою очередь, от соотношения скоростей, и ее приближенное значение можно найти из выражения:

, кН, (33)

где V1 -- скорость, при которой определены сопротивления R0 и R1, м/с.

Поскольку штатные буксирные тросы на судах имеют определенную разрывную нагрузку Рразр, необходимо назначить такую скорость буксировки, при которой тяга на гаке была бы не более расчетной рабочей нагрузки Рраб буксирного троса.

Если принять запас прочности k, как указывалось выше: k = 5 при FГ 100 кН и k = 3 при FГ 300 кН (промежуточные значения k находят линейной интерполяцией), то допустимая тяга на гаке может быть определена по формуле:

кН, (34)

а безопасная (допустимая) скорость буксировки:

, уз. (35)

Приведенные выше формулы позволяют капитану при случайных буксировках рассчитать с достаточной для практических целей точностью размеры буксирного троса (длину и толщину) и безопасную скорость буксировки.

Имеются также и другие способы буксировочных расчетов, в которых используются другие формулы и приемы определения искомых величин.

Для учебных целей обучающимся рекомендуется использовать методику расчета элементов сложной буксирной линии, приведенную в «Сборнике задач по управлению судном». В условиях
реальной эксплуатации судов, при плановых морских буксировках расчет буксирной линии, подготовки объекта к буксировке, выбор буксирующего судна, время буксировки и реальные погодные условия рассчитываются конструкторским бюро и согласовываются с Регистром судоходства. Без такого детально проработанного плана капитан порта не даст разрешения на начало буксировки. Кроме того, страховая компания, принимая на себя оплату возможного риска буксировки номинирует независимую сюрвейерскую компанию, специалисты которой проверяют разработку плана перехода, и фактическое выполнение рекомендаций КБ до начала буксировки и только после этого выдают страховой полис на страховку риска буксировки объекта.

3. Подготовка к буксировке и крепление буксирной линии

Подготовка буксируемого объекта к буксировке. Как указывалось выше, подготовку несамоходных объектов к буксировке производят в соответствии со специальным проектом, разработанным конструкторским бюро и согласованным с Регистром судоходства. Как правило, разработчик проекта ведет авторский надзор за выполнением всех необходимых мероприятий, предусмотренных проектом буксировки. Судоводителям, обеспечивающим выполнение работ, необходимо в свою очередь составить план подготовки, который должен включать в себя следующие операции:

- обеспечение буксирующего судна и буксируемого объекта топливом, водой и продовольственными запасами, исходя из продолжительности перехода и возможных задержек вследствие ожидания приемлемых погодных условий на всех участках пути;

- судовладельцам необходимо сформировать экипаж из опытных моряков, имеющих опыт буксировки объектов, снабдить их необходимыми средствами связи и инструкциями по проведению работ и действиям в аварийных ситуациях;

- убедиться, что все заказанное оборудование и устройства выполнены в соответствии с разработанным проектом буксировки;

- при подготовке к переходу навигационное оборудование и штурманские пособия предусматривают возможность захода в порты-убежища в случаях возникшей необходимости;

- аварийное имущество должно соответствовать нормам Регистра судоходства и требованиям разработанного проекта буксировки;

- сделать расчет остойчивости буксируемого объекта при плавании в штормовых условиях;

- разработать метод снятия людей с буксируемого объекта в случаях необходимости;

- проверить, что мероприятия по подкреплению корпуса, надстроек, рубок, палубных устройств буксируемого объекта, не предназначенного для океанского плавания, полностью герметизированы, а небольшие объекты без экипажа полностью конвертированы;

- предусмотреть меры по уменьшению рыскливости буксируемого судна в случае отказа его рулевого устройства;

- ознакомить экипаж с планом буксировки и их действиями в различных нештатных ситуациях, например, пожар, поступление воды в корпус объекта, обрыв буксирной линии и т. д.

По окончании всех подготовительных мероприятий вызвать независимого эксперта и получить заключение о готовности буксировщика и буксируемого объекта к выходу в море.

Подача буксира на буксируемый объект. Эта операция может производиться несколькими способами. В том случае, когда буксируемым объектом является судно, то операция может осуществляться двумя способами:

- если суда могут стать лагом, то после швартовки один конец буксирного троса крепят к якорной цепи или браге, затем трос проводят вдоль борта буксируемого судна так, чтобы он проходил чисто от всех выступающих частей. Полезно его в нескольких местах прихватить концом из растительного троса. Оставшуюся часть буксирного троса укладывают на корме буксировщика длинными шлагами так, чтобы конец, идущий к буксируемому судну, мог свободно вытравливаться. Отдельные шлаги следует крепить при помощи схваток к кнехтам. Усилия, затрачиваемые на разрыв этих схваток, будут тормозить вытравливание троса. В качестве более надежного средства против преждевременного вытравливания буксирного троса можно рекомендовать переносные стопоры для тросов;

- буксирный трос может быть подан как с буксировщика, так и с буксируемого судна. Если суда не могут стать лагом друг к другу, буксировщик становится на якорь впереди буксируемого судна, и буксирный трос подают при помощи буксирного катера, который доставит с буксировщика на буксируемое судно проводник из синтетического троса достаточной прочности для последующей передачи буксирного троса. Буксируемое судно выбирает проводник, затем буксирный трос, который крепят одним из указанных ниже способов. Проводник можно подать и другими способами, например, с помощью линеметательной установки.

Если объект буксировки необходимо взять на буксир в открытом море, то может сложиться ситуация, когда:

- объект имеет ход и может управляться;

- объект не имеет хода и, следовательно, не может управляться.

В первом случае буксируемому судну целесообразно подходить к корме буксировщика на такое расстояние, которое позволяет использовать линеметательные приборы или подать бросательный конец. При таком взаимном расположении судов, если возникнет угроза навала их друг на друга, они могут легко разойтись, для чего буксируемому судну нужно только дать ход назад. После подачи линя передают проводник из синтетического троса, затем на проводнике подают буксирный трос, который крепят к браге или якорной цепи.

Если буксируемое судно не имеет хода, то буксирный трос подают с буксировщика. В этом случае проводник передают со шлюпки при помощи поплавка или линеметательного прибора. Если подача ведется со шлюпки, то ее спускают с большей частью уложенного проводника. Если невозможно спустить шлюпку, проводник можно подать при помощи какого-либо поплавка, который буксирует на длинном лине буксирующее судно. В качестве такого поплавка могут быть использованы анкерок, спасательный круг, спасательный нагрудник или какой-либо плавучий предмет. Но для начала операции необходимо выяснить характер дрейфа буксирующего и буксируемого судов.

Рис. 2 Подача проводника с поплавком с наветренной стороны

Рис.3 Подача проводника при помощи надувного плота

Судно, буксирующее поплавок, проходит с подветренного или наветренного борта того судна, которое должно его поднять, стараясь подвести трос с поплавком возможно ближе к нему, но, не допуская навала судов. Если буксирующее судно дрейфует быстрее того судна, которому подают проводник, то, пройдя последнее, буксирующее судно выходит на ветер (рис. 7), а если дрейфует медленнее, то уваливается под ветер.

Проводник можно подать с помощью надувного плота, который дрейфует быстрее судна (рис. 9.8) или связки пластиковых баллонов. Судно, подающее проводник, подходит с наветренного борта как можно ближе к судну, на которое проводник подается, и сбрасывает надувной плотик с прикрепленным к нему проводником. Надувной плот будет дрейфовать быстрее, если перед сбрасыванием на воду у него будут срезаны водяные стабилизаторы.

Во многих случаях лучше подавать проводник, а также принимать или подавать буксир с подветра в носовой части судна. При этом сохраняется возможность работы машиной и уменьшается опасность намотать тросы на гребной винт. судно буксировка винт сопротивление

Линь можно подать при помощи линеметательных аппаратов. Для этого идут вдоль буксируемого судна на достаточно безопасном расстоянии и перебрасывают на него линь. Линеметательные аппараты дают возможность быстро и надежно передать линь.

При штормовой погоде заводку буксира на аварийное судно необходимо осуществлять только в условиях вынужденных обстоятельств и в целях спасения судна. Если обстоятельства позволяют, то лучше подождать улучшения погоды. В морской практике имели место случаи и попытки осуществления заводки буксиров на аварийное судно, но все они носили нестандартный характер, а иногда кончались трагически для обоих судов.

Способы крепления буксиров. Общие требования к буксирным устройствам судов указаны в «Правилах классификации и постройки морских судов», Том 1, Раздел 5, 1999 г.

Размещено на Allbest.ru