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= 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

R=R₀+R

R_f

Rвозд

Rволн

R'_f

R'r

R'возд

R'волн

Rвинта

Rтр

5,12

5,12

3,84

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

2,48

23,24

11,41

0,42

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

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

30,96

5,4

185,03

341,87

123,2

48,02

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

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

524,55

217,02

260

19,44

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.