возрастает устойчивость на курсе вследствие жёсткого соединения баржи с буксиром-толкачём.
Рисунок 9.3. Буксировка судна толканием.
Вынужденные буксировки аварийных судов могут выполняться буксирами- спасателями или транспортными судами, находящимися вблизи бедствующего судна. Капитан буксирующего судна на месте принимает решение о способе буксировки, способе крепления буксирного троса, его длине, скорости движения каравана и выборе пути следования.
2. Основные требования к буксировке.
Буксировка несамоходных судов, плавучих объектов малого (до 1000 т) и среднего (5000 – 10 000 т) тоннажа может выполняться одним буксировщиком мощностью соответственно 2000 – 3000 л.с. и 5000 л.с. на одном буксирном тросе длиной 500 и 700 , диаметром от 41 до 52 мм.
Крупнотоннажные суда, плавучие доки, буровые платформы и другие сооружения буксируют транспортными судами или буксирами-спасателями мощностью 9 000 – 12 000 л.с. и более на одном либо двух буксирных тросах диаметром 66 мм, длиной 1000 – 1500 м и более. Для обслуживания буксируемого объекта, экспедиции в целом, маневрирования в портах захода и в узкостях в состав экспедиции включают один – два вспомогательных буксира мощностью 2000 – 5000 л.с.
Для обеспечения безопасности перегона крупных плавучих объектов необходимо выполнить следующие основные требования:
1. Разрывное усилие стального буксирного троса должно быть не менее большего из значений натяжения троса на тихой воде или натяжения троса на предельно допустимом волнении.
2. Длина стального буксирного троса выбирается в зависимости от волнения:
Волнение, баллы Длина стального буксирного троса, м
3 и менее 350
4 500
5 700
6 900
7 1100
8 1250
3. При буксировке плавучего дока на двух параллельных буксирных тросах разрывное усилие каждого из них должно быть не менее 0,55 разрывного усилия, указанного в пункте 1. Длина каждого из двух тросов принимается равной длине одного троса.
4. Длина одного буксирного троса, выбранного, как сказано в пункте 2, может быть уменьшена до 350 м, если применяется вставка из синтетического троса. При этом суммарное разрывное усилие вставки должно составлять не менее 1,4 разрывного усилия стального буксирного троса, длина вставки должна быть не менее следующих значений:
Волнение, баллы Длина вставки, м
5 и менее 35
6 55
7 75
8 100
5. Если в составе буксирной линии применяется якорная цепь, то ее разрывное усилие должно быть не менее разрывного усилия основного буксирного троса, а длина засчитывается в общую длину буксирной линии.
Следует иметь в виду, что при составной буксирной линии все части ее должны быть равнопрочными.
Для смягчения отрицательного воздействия рывков при волнении провес буксирной линии должен допускать изменение расстояния между буксировщиком и буксируемым объектом, равное половине высоты волны.
При ограниченных глубинах надлежит контролировать провес буксирного троса, чтобы не допустить касания им грунта. Все элементы буксирной линии, соприкасающиеся с деталями корпуса буксировщика и объекта, необходимо предохранять от перетирания клетневанием, прокладкой плотной парусины, толстой резины, деревянными выкладками или другим способом. С этой же целью буксирный трос ежедневно перетравливается на незначительную длину (около 1 м). Особой проверке подлежат узлы и детали буксирной линии, соединяющие отдельные элементы. Стальные тросы, якорные цепи, скобы, тройники и другие детали буксирного устройства должны иметь сертификаты, удостоверяющие их прочность, которая должна соответствовать прочности основного буксирного троса.
3. Расчет тягового усилия и скорости буксировки.
В морской практике существуют следующие виды буксировок: за кормой на буксирном тросе; борт о борт (лагом); методом толкания.
В штормовую погоду может быть использован только способ буксировки за кормой на буксирном тросе.
Усилия, которые возникают в буксирном тросе при орбитальном перемещении судов на волнении, достигают значительных величин, равных 1/6 водоизмещения наименьшего из них. Поэтому крупнотоннажные объекты предпочтительнее буксировать буксирами-спасателями, имеющими малую массу, при достаточной мощности. Для уменьшения влияния динамических нагрузок на буксирную линию она должна иметь такую длину, которая обеспечивала бы расстояние между буксировщиком и буксируемым объектом, кратное длине волны. При этом суда будут одновременно всходить на волну, значительно уменьшая вероятность рывков.
Во время движения состава буксирная линия принимает форму кривой, параметры которой изменяются – происходит упругое удлинение испрямление. Процесс изменения параметров буксирной линии называется игрой. Суммарная игра буксирной линии должна быть больше высоты волны 3%-ой обеспеченности. В этом случае суда будут свободно совершать орбитальное перемещение без рывков и чрезмерных усилий в буксирной линии.
Таблица 9.1 – Перечень параметров, условных обозначений и их размерности
| №№ | Наименование параметра | Условное обозначен. | Размерность |
| Сопротивление буксирующего судна | 
| кН | |
| Сопротивление буксируемого объекта | 
| кН | |
| Сопротивление буксирующего судна в шторм | 
| кН | |
| Сопротивление буксируемого объекта в шторм | 
| кН | |
| Сопротивление воздуха | 
| кН | |
| Сопротивление трения | 
| кН | |
| Остаточное сопротивление | 
| кН | |
| Сопротивление свободно вращающегося винта | 
| кН | |
| Сопротивление застопоренного винта | 
| кН | |
| Сопротивление корпуса | 
| кН | |
| Коэффициент запаса прочности буксирного троса | 
| ||
| Номинальная тяга на гаке | 
| кН | |
| Тяга винта | 
| кН | |
| Массовая плотность морской воды – 1025 кг/м3 | 
| кг/м3. | |
| Массовая плотность воздуха – 1,25 кг/м3 | 
| кг/м3 | |
| Аэродинамический коэффициент | 
| ||
| Скорость буксировки на тихой воде |  
| м/с | |
| Скорость буксировки в шторм | 
| м/с | |
| Текущее значение скорости судна | V | м/с | |
| Площадь проекции надводной части на мидель шпангоут. | 
| м.кв. | |
| Площадь смоченной поверхности | 
| м.кв. | |
| Скорость истинного ветра | 
| м/с | |
| Коэффициент полноты водоизмещения | 
| ||
| Коэффициент сопротивления волнения | 
| ||
| Водоизмещение судна | D | Т | |
| Длина судна между перпендикулярами | L | М |
Продолжение табл. 9.1
| Ширина судна | В | М | |
| Сила упора винта на швартовах | 
| кН | |
| Мощность, подводимая к винту | 
| кВт | |
| Средняя осадка | 
| м | |
| Длина участка троса буксирной линии | 
| м | |
| Длина участка цепи буксирной линии | 
| М | |
| Вес одного погонного метра троса | 
| кг | |
| Вес одного погонного метра цепи | 
| кг | |
| Разрывная прочность троса | 
| кН | |
| Разрывная прочность цепи | 
| кН | |
| Заданная скорость буксировки | 
| уз. | |
| Вес рассчитываемого участка буксирной линии | Р | т | |
| Коэффициент стрелки провеса буксирной линии | 
| ||
| Коэффициент удлинения за счет спрямления | 
| ||
| Сопротивление от волнения | 
| кН |
Сопротивление 
(буксируемого объекта) определяется по формуле
, (9.1)
где 
= 10% от 
при свободно вращающемся винте;
= 30% при застопоренном винте.
(9.2)
Сопротивление корпуса буксировщика и буксируемого объекта рассчитывается по приближенным эмпирическим формулам:
; (9.3)
; (9.4)
. (9.5)
Коэффициент 
трения подводной части корпуса в зависимости от длины судна можно выбрать в таблице 9.2.
Таблица 9.2 – Зависимость коэффициента трения от длины судна
| L = 120 – 150 | L = 160 - 190 | L = 200 – 220 | |
| f | 0,141 | 0,140 | 0,139 |
Сила упора винта может быть рассчитана по приближенной эмпирической формуле
. (9.6)
Ветер и волнение создают дополнительное сопротивление движению буксирного каравана, которое снижает скорость буксировки
, (9.7)
где 
– аэродинамический коэффициент воздушного сопротивления, принимается от 0,6 до 1,0;
- массовая плотность воздуха = 1,25 кг/ м.куб.
(9.8)
Коэффициент сопротивления волнения 
= (степень волнения в баллах) х 
; - массовая плотность воды = 1025 кг/м.куб.
Основное уравнение буксировки (без учета инерционных сил, возникающих при рывке буксирного троса)
(9.9)
Все расчеты сводятся в таблицы для штилевой и штормовой погоды.
Таблица 9.3 - Сопротивление судов для штилевой погоды, кН
| Скорость, уз | Буксирующего | Буксируемого | Суммарное |
Порядок расчетов следующий:
1.Рассчитывают и заполняют графы таблицы 9.3 для определения скорости движения буксирного каравана на тихой воде.
2.По полученным табличным данным строят график сопротивлений на тихой воде и определяют скорость буксировки и силу упора гребного винта (рис. 5.1).
3.Из точки на оси ординат, соответствующей 
, проводят горизонтальную прямую до пересечения с кривой 
в точке А и с кривой 
в точке В. Из точки А опускают вертикальную прямую до пересечения с кривой в точке К и с осью абсцисс в точке М. В точке М получают значение скорости буксировки при заданных условиях в тихую погоду. Из точки К проводят горизонтальную прямую до пересечения с осью ординат в точке С и снимают значение тяги на гаке. Из точки В опускают перпендикуляр на ось абсцисс и получают в точке N значение максимальной скорости самого буксировщика в тихую погоду.
4.После расчета 
находят значения 
. Аналогичным образом строят график сопротивлений движению буксирного каравана в шторм и определяют максимальную скорость буксировки в шторм, скорость буксировщика и тягу на гаке.
5.Анализируют полученные результаты и делают выводы о возможности буксировки при заданных условиях.
Рисунок 9.1 – График сопротивлений на тихой воде
Во время буксировки при ветре и волнении появляются динамические рывки, величину которых можно уменьшить за счет правильного подбора длины буксирной линии.
Подбор буксирной линии, способной погасить усилия, возникающие при буксировке, сводится к расчету такой линии, которая за счет упругого удлинения и за счет удлинения при спрямлении провеса обеспечила бы безопасную буксировку объекта морем при воздействии внешних сил.
Буксирные линии подразделяются на однородные и комбинированные.
Однородные буксирные линии обычно изготавливаются из стального троса. Комбинированные линии представляют собой различные сочетания стального троса с цепями, растительными и синтетическими тросами.
4. Буксировка аварийных судов.
Буксировка аварийных судов является сложной и ответственной операцией, не планируемой в большинстве случаев и требующей быстрых решений.
Если аварийное судно имеет повреждения, то до начала буксировки следует обеспечить его живучесть, восстановить плавучесть и остойчивость.
Подготовка к буксировке аварийного судна предусматривает проведение следующих мероприятий: его дифферентование для лучшей управляемости; максимальное уменьшение крена; подготовку к действию водоотливных средств, навигационных огней и источников их питания; проработку навигационной и гидрометеорологической обстановки на переходе и выбор наиболее безопасного маршрута движения, пунктов убежища; отработку аварийного расписания по обеспечению живучести судна силами его экипажа на всем переходе и аварийной партией судна-буксировщика; приведение всех спасательных средств к немедленной готовности.
В зависимости от состояния аварийного судна на его борту следует оставлять минимальное количество членов экипажа, необходимое для наблюдения за отсеками, посадкой, водонепроницаемостью корпуса, буксирным устройством; для несения ходовой вахты и поддержания надежной связи с буксировщиком.
Если буксировка выполняется буксиром-спасателем, то задача обеспечения буксирным устройством значительно упрощается, т.к. он имеет штатное буксирное устройство. Если буксировать приходится транспортному судну, то необходимо оборудовать буксирное устройство на обоих судах.
Наиболее простым и надежным способом является буксировка за отклепанную от якоря якорную цепь. Буксировка за якорную цепь тем предпочтительна, что при этом обеспечивается надежное соединение буксирной линии с буксируемым судном.
Если невозможно использовать якорную цепь, то на буксируемом судне можно изготовить цепные «усы» либо тросовую брагу, заводимые за носовые конструкции судна, надежные носовые кнехты. Ветви усов или браги пропускают через швартовные клюзы и соединяют с буксирным тросом. При креплении буксирного троса на кнехты буксировщика нагрузку следует распределять на несколько пар кнехт.
После заводки и крепления буксирной линии, буксировщик медленно и осторожно выходит на буксир, обтягивает буксирную линию и постепенно выходит на заданную скорость. При благоприятных погодных условиях скорость буксировки выбирается от 5 до 7 узлов.
Буксировка транспортным судном аварийного судна имеет ряд важных особенностей. Судно-буксировщик не обладает достаточной маневренностью, поэтому подход к аварийному судну, подача буксира, проход узкостями требуют большого опыта и осторожности.
В штормовую погоду необходимо своевременно снижать тяговое усилие буксировщика, уменьшать скорость движения, изменять курс относительно ветра и волнения. Нельзя допускать рыскливости буксируемого объекта, т.к. это может вызвать рывки в буксирной линии. Следует избегать резких поворотов каравана. Следует иметь в виду, что при остановке каравана на больших глубинах возможно сближение судов под тяжестью буксирного троса.
Благополучное проведение морской буксировки зависит от бдительности вахтенной службы, важной обязанностью которой является непрерывное и тщательное наблюдение за состоянием и поведением буксирной линии и буксирного устройства на обоих судах, поддержание между судами устойчивой связи всеми визуальными, звуковыми и радиотехническими средствами.
Вопросы для самоконтроля
1. Основные требования к буксировке.
2. Виды морских буксировок.
3. Упругое удлинение и спрямление буксирной линии.
4. Сопротивление корпуса буксировщика и буксируемого объекта.
4. Дополнительное сопротивление от ветра и волнения.
5. Основное уравнение буксировки.
6. Расчет скорости буксировки при штилевой погоде.
7. Расчет скорости буксировки при ветре и волнении.
8. Буксировка аварийных судов.
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.