Дрк на судне что это

Кормовая оконечность судна с движительно-рулевым комплексом

Изобретение относится к судостроению и касается конструирования обводов кормовой оконечности судна, оборудованной движительно-рулевым комплексом (ДРК). Кормовая оконечность судна (1) содержит вертикальную трубу (3). На периферии оконечности судна выполнена наделка (2), в которой размещен ДРК. При этом ось трубы (3) комплекса смещена относительно вертикальной плоскости, лежащей у основания наделки (2), в сторону наиболее выступающей части наделки (2). Изобретение позволяет улучшить условия технического обслуживания ДРК с поворотно-выдвижным пропульсивным блоком. 6 ил.

Изобретение относится к судостроению и касается конструирования обводов кормовой оконечности судна, оборудованной движительно-рулевым комплексом (ДРК).

Пропульсивный блок ДРК, в частности, включает движитель и гидродинамическую конструкцию, которая направляет (формирует) поток, проходящий через движитель. В качестве гидродинамической конструкции используются направляющая насадка винта или пластинчатые стойки.

ДРК наряду с пропульсивным блоком (или в составе этого блока) включает механизм подвода мощности к движителю и механизм поворота пропульсивного блока вокруг его оси (вертикальной).

Исходя из отмеченного, рассмотрим аналоги заявляемого технического решения.

Известен буксир, в кормовой оконечности которого размещен ДРК (см. журнал «Судостроение», 4, 1998, стр. 62, информация: «два буксира типа ASD Tug 3110»). Пропульсивный блок ДРК удерживается вертикальным валом, проходящим через трубу, которая жестко закреплена на днище судна. Труба предназначена для размещения в ней вала (подобно гельмпортовой трубе рулевого устройства). Ввиду малого диаметра трубы, днище в районе расположения ДРК выполнено с наклоном к основной плоскости судна, т.е. форма кормовой оконечности судна не имеет особенностей, обусловленных установкой ДРК.

Участок днища в районе крепления к нему ДРК находится в подводной части корпуса, то есть ниже уровня конструктивной ватерлинии. Это обстоятельство, при отсутствии кессона, значительно усложняет осмотр, а также съем и установку ДРК на плавающем судне.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является судно, в кормовой оконечности которого размещен ДРК, образованный из вертикальной трубы, закрепленной относительно корпуса судна, и размещенного в трубе поворотно-выдвижного пропульсивного блока (RU 2148523 C1, опубл. 10.05.2000).

При этом в объеме трубы находится часть пропульсивного блока, выполненная в виде цилиндрической капсулы. В процессе эксплуатации судна пропульсивный блок может перемещаться по высоте трубы. Данным техническим решением предполагается, что ДРК отдален от периферии оконечности к ее средней части, а сама оконечность имеет в плане (вид сверху) традиционную форму, которая описывается выпуклой кривой.

Отдаленность выходного отверстия трубы (пропульсивного блока) от периферии оконечности в плане усложняет наружный осмотр, а также процесс извлечения и установки пропульсивного блока на плавающем судне.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в улучшении условий технического обслуживания ДРК с поворотно-выдвижным пропульсивным блоком.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен вид сверху кормовой оконечности судна с ДРК.

На фиг.2 представлен разрез по диаметральной плоскости (ДП) фиг.1 с видом на левую половину оконечности. (Контур оконечности в Д.П. выделен штрихами).

На фиг.3 дан вид оконечности судна (по левому борту) со стороны кормы с вырывом в районе расположения трубы ДРК.

На фиг. 4 движительно-рулевой комплекс дан изолированно от судна с разрезом по трубе и вырывом в капсуле, которая содержит двигатель привода винта.

Кормовая оконечность судна 1 включает наделки 2, в которых размещены ДРК (фиг. 1, 2, 3). Осевая линия трубы 3 (фиг.3) комплекса смещена относительно вертикальной плоскости А-А, лежащей у основания наделки 2, в сторону «горба» наделки 2 на величину (фиг.1, 2). Днище кормовой оконечности судна 1 в районе наделки 2 выполнено выше уровня конструктивной ватерлинии (фиг.2, 3, 5, 6).

ДРК включает трубу 3, жестко закрепленную относительно корпуса судна 1, и частично размещенный в трубе 3 поворотно-выдвижной пропульсивный блок (фиг. 4). Он включает гребной винт 4, который удерживается на диске 5 с помощью кронштейна 6. Диск 5 является основанием капсулы 7, в которой находится двигатель 8 привода винта 4. В верхней части капсулы 7 закреплен зубчатый венец 9, который посредством шестерни 10 связан с силовым агрегатом 11. Для перемещения пропульсивного блока по высоте трубы 3 используется механизм 12, трос 13 и консоль 14, которая жестко связана с капсулой 7.

По высоте трубы 3 пропульсивный блок удерживается с помощью опор 15 и рамы 16, положение которой по высоте трубы 3 фиксируется (фиксаторы условно не показаны).

Диск 5 контактирует с подшипником 17, воспринимающим радиальные нагрузки.

Конфигурация и сопряжение теоретических линий поверхности наделки 2 и основной части кормовой оконечности судна 1 показаны на фиг.5, 6.

Выполнение кормовой оконечности судна 1 с наделкой 2 позволяет улучшить условия технического обслуживания ДРК по сравнению с известными техническими решениями. В этом случае площадь днища оконечности в месте крепления к нему трубы 3, т. е. площадь днища наделки 2, можно сделать минимальной и, кроме того, обеспечить доступность к этой площади по большей части ее периметра (со стороны кормы и бортов). При размещении ДРК в наделке 2 упрощается наружный осмотр надводной части комплекса, а также процесс съема и установки пропульсивного блока через нижнее отверстие трубы на плавающем судне.

Рассмотрим процесс съема ДРК.

Под днище наделки 2 подводятся, например, брусья, которые образуют посадочное гнездо для пропульсивного блока. Затем рама 16 (фиг.4) отсоединяется от трубы 3, т.е. приводится в свободное состояние. С помощью механизма 12, консоли 14 и троса 13 пропульсивный блок смещается вверх по трубе 3. Это позволяет привести в верхнее нерабочее положение опоры 15. Затем, с помощью механизма 12 пропульсивный блок опускается через нижнее отверстие трубы 3 в воду, на брусья. Отделенный от трубы 3 и удерживаемый на плаву брусьями пропульсивный блок выводится из-под наделки 2 для осмотра или ремонта.

Установка пропульсивного блока в трубе 3 производится в обратном порядке.

При выполнении как съема, так и установки пропульсивного блока в трубе 3 необходимо, чтобы грузозахватное средство (например, брусья) можно было бы беспрепятственно разместить под днищем наделки 2. Это условие обеспечивается в том случае, если ось трубы 3 смещена относительно плоскости А-А (фиг.1), лежащей у основания наделки 2, в сторону «горба» наделки 2.

В целом отмеченные особенности кормовой оконечности судна 1 позволяют улучшить условия технического обслуживания ДРК с поворотно-выдвижным пропульсивным блоком.

Кормовая оконечность судна с движительно-рулевым комплексом, содержащим вертикальную трубу и частично размещенный в ней поворотно-выдвижной пропульсивный блок, отличающаяся тем, что на периферии оконечности судна выполнена наделка, в которой жестко закреплена вертикальная труба с пропульсивным блоком, при этом ось трубы смещена относительно вертикальной плоскости, лежащей у основания наделки, в сторону наиболее выступающей части наделки, а днище кормовой оконечности судна в районе наделки выполнено выше уровня конструктивной ватерлинии.

Источник

судовой движительно-рулевой комплекс

Формула изобретения

1. Судовой движительно-рулевой комплекс, содержащий трубу, жестко связанную с корпусом судна, и закрепленный в трубе на подшипниках поворотный пропульсивный блок с капсулой в верхней части и движителем в нижней части, отличающийся тем, что радиальные подшипники размещены по высоте трубы, а аксиальный подшипник установлен на верхней оконечности трубы, причем его поворотное кольцо с помощью деталей крепления жестко соединено с капсулой и выполнено с возможностью приложения к кольцу силы вращения от механизма для поворота блока.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что крепление капсулы к кронштейну, удерживающему движитель, выполнено разъемным.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области судостроения и, в частности, к конструкции движительно-рулевого комплекса судна.

В заявленном техническом решении под движительно-рулевым комплексом (ДРК) понимается устройство, обеспечивающее силу упора и рулевую силу.

Пропульсивный блок является частью ДРК и выполняется с вертикальной осью вращения. За счет поворота работающего движителя вокруг оси блока меняется направление отбрасываемого потока относительно диаметральной плоскости (Д.П.) судна и, таким образом, создается и регулируется рулевая сила.

Пропульсивный блок включает нижнюю часть, которая располагается вне корпуса судна, и сопряженную с ней верхнюю часть, которая располагается внутри корпуса судна*(*Здесь не рассматриваются навесные винто-рулевые колонки, которые полностью находятся вне корпуса судна. Такая колонка, как правило, навешивается на кормовой транец корпуса судна.) Нижняя часть состоит из движителя (обычно винта), гондолы, в которой размещается сопряженный с движителем гребной вал, а также включает кронштейн, который удерживает гондолу и связан с верхней частью пропульсивного блока.

Верхняя часть пропульсивного блока, которая располагается внутри корпуса судна и выполняется в виде вала или другого конструктивного элемента, шарнирно крепится в трубе, установленной в корпусе судна. Верхняя часть блока жестко соединяется с кронштейном.

Исходя из отмеченного, рассмотрим аналоги заявляемого технического решения.

Известен буксир, в кормовой оконечности которого размещен ДРК с движителем в виде винта в насадке (см. журнал «Судостроение», №4, 1998, с 62; информация: «Два буксира типа ASD TU 3110»). Пропульсивный блок ДРК удерживается относительно корпуса судна вертикальным валом, который проходит через трубу, закрепленную на днище. Гондола, в которой размещен сопряженный с винтом гребной вал, удерживается одной обтекаемой стенкой (пилоном), жестко связанной с вертикальным валом.

Использование в качестве кронштейна, удерживающего винт, одной стенки и вала делает конструкцию ДРК недостаточно прочной (недостаточно надежной) при значительных внешних воздействиях (например, в битом льду) и большой мощности, перерабатываемой движителем.

Разнообразие типов подшипников, размещение подшипников, а также механизма для поворота блока внутри трубы значительно усложняют как конструкцию ДРК, так и обслуживание комплекса; понижается также эксплуатационная надежность ДРК. Эти недостатки являются основными для рассмотренного технического решения.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении конструкции крепления пропульсивного блока к трубе и повышении надежности работы ДРК.

Поставленная задача достигается тем, что у ДРК, содержащего трубу, жестко связанную с корпусом судна, и закрепленный в трубе на подшипниках поворотный пропульсивный блок, включающий капсулу в его верхней части и движитель в нижней части, согласно изобретению радиальные подшипники размещены по высоте трубы, а аксиальный подшипник установлен на верхней оконечности трубы, причем его поворотное кольцо с помощью деталей крепления жестко соединено с капсулой и выполнено с возможностью приложения к нему силы вращения от механизма, предназначенного для поворота пропульсивного блока. Кроме того, крепление капсулы к кронштейну, удерживающему движитель, выполнено разъемным.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен продольный разрез кормовой оконечности судна, оборудованного ДРК. По ДРК дан внешний вид.

На фиг.2 дан вид на ДРК (фиг.1) со стороны кормы при исключенном изображении двигателя и разрезом по А-А конструкций, расположенных выше днища судна.

На фиг.3 дан вид по Б (вид сверху) фиг.1 с показом линии обрыва днища корпуса судна.

Судовой ДРК состоит из внешней по отношению к корпусу 1 судна части и внутренней (фиг.1).

Внутри корпуса 1 находятся: двигатель 2 привода движителя 3; открытый участок гребного вала 4; жестко закрепленная на днище корпуса 1 труба 5, внутри которой размещена капсула 6. Труба 5 и капсула 6 являются несущими конструкциями и связаны между собой посредством подшипников. В верхней и нижней частях трубы 5 установлен радиальный подшипник 7. На верхней оконечности трубы 5 закреплен аксиальный подшипник для восприятия двухсторонних осевых нагрузок, у этого подшипника подвижное кольцо 8 шарнирно опирается на трубу 5 и фиксируется по высоте крышкой 9. Крышка 9 с помощью деталей крепления 10 (фиг.2, 3) жестко соединена с трубой 5.

Подвижное кольцо 8 аксиального подшипника с помощью деталей крепления 10 жестко соединено с капсулой 6 (фиг.2, 3).

По внешнему периметру кольца 8 закреплена кольцеобразная зубчатая рейка 11, которая посредством шестерни 12 (фиг.2, 3) связана с механизмом 13 для поворота пропульсивного блока (капсулы 6) вокруг вертикальной оси (На участке размещения шестерни 12 в крышке 9 выполнен вырез; см. фиг.3).

За пределами корпуса 1 находится движитель 3, сопряженный посредством горизонтального вала (условно не показан) с гондолой 14, которая удерживается кронштейном 15, выполненным в его верхней части в виде диска 16. Диск 16 деталями крепления 10 жестко связан с нижним основанием капсулы 6.

Основной отличительной особенностью заявленного судового ДРК является схема крепления пропульсивного блока в трубе 5 и схема привода этого блока. Радиальные подшипники 7, разнесенные по высоте трубы 5 воспринимают силу упора движителя 3 и момент, создаваемый этой силой относительно днища корпуса 1. В качестве радиальных подшипников 7 могут быть применены конструктивно простые и широко распространенные на судах подшипники скольжения.

Для восприятия сил, направленных по оси пропульсивного блока (силы веса и возможных динамических сил), служит аксиальный подшипник с кольцом 8, имеющий заявленные особенности и размещенный, с учетом этого, в легкодоступной зоне (на трубе 5).

Внешняя часть ДРК выполнена отъемной. Такое решение позволяет упростить монтаж и демонтаж ДРК на судне.

Особенности заявленного решения позволяют упростить конструкцию ДРК и повысить надежность его работы.

Источник

Судовой движительно-рулевой комплекс

Владельцы патента RU 2276040:

Судовой движительно-рулевой комплекс содержит трубу, жестко связанную с корпусом судна, а также закрепленный в трубе на радиальных и аксиальных подшипниках поворотный пропульсивный блок с капсулой в верхней части и движителем в нижней части. Радиальные подшипники размещены по высоте трубы, а аксиальный подшипник установлен на верхней оконечности трубы. Поворотное кольцо аксиального подшипника с помощью деталей крепления жестко соединено с капсулой и выполнено с возможностью приложения к кольцу силы вращения от механизма для поворота блока. Такое выполнение комплекса позволит упростить его конструкцию и повысить надежность работы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области судостроения и, в частности, к конструкции движительно-рулевого комплекса судна.

В заявленном техническом решении под движительно-рулевым комплексом (ДРК) понимается устройство, обеспечивающее силу упора и рулевую силу.

Пропульсивный блок является частью ДРК и выполняется с вертикальной осью вращения. За счет поворота работающего движителя вокруг оси блока меняется направление отбрасываемого потока относительно диаметральной плоскости (Д.П.) судна и, таким образом, создается и регулируется рулевая сила.

Пропульсивный блок включает нижнюю часть, которая располагается вне корпуса судна, и сопряженную с ней верхнюю часть, которая располагается внутри корпуса судна*(*Здесь не рассматриваются навесные винто-рулевые колонки, которые полностью находятся вне корпуса судна. Такая колонка, как правило, навешивается на кормовой транец корпуса судна.) Нижняя часть состоит из движителя (обычно винта), гондолы, в которой размещается сопряженный с движителем гребной вал, а также включает кронштейн, который удерживает гондолу и связан с верхней частью пропульсивного блока.

Верхняя часть пропульсивного блока, которая располагается внутри корпуса судна и выполняется в виде вала или другого конструктивного элемента, шарнирно крепится в трубе, установленной в корпусе судна. Верхняя часть блока жестко соединяется с кронштейном.

Исходя из отмеченного, рассмотрим аналоги заявляемого технического решения.

Известен буксир, в кормовой оконечности которого размещен ДРК с движителем в виде винта в насадке (см. журнал «Судостроение», №4, 1998, с 62; информация: «Два буксира типа ASD TU 3110»). Пропульсивный блок ДРК удерживается относительно корпуса судна вертикальным валом, который проходит через трубу, закрепленную на днище. Гондола, в которой размещен сопряженный с винтом гребной вал, удерживается одной обтекаемой стенкой (пилоном), жестко связанной с вертикальным валом.

Использование в качестве кронштейна, удерживающего винт, одной стенки и вала делает конструкцию ДРК недостаточно прочной (недостаточно надежной) при значительных внешних воздействиях (например, в битом льду) и большой мощности, перерабатываемой движителем.

Разнообразие типов подшипников, размещение подшипников, а также механизма для поворота блока внутри трубы значительно усложняют как конструкцию ДРК, так и обслуживание комплекса; понижается также эксплуатационная надежность ДРК. Эти недостатки являются основными для рассмотренного технического решения.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении конструкции крепления пропульсивного блока к трубе и повышении надежности работы ДРК.

Поставленная задача достигается тем, что у ДРК, содержащего трубу, жестко связанную с корпусом судна, и закрепленный в трубе на подшипниках поворотный пропульсивный блок, включающий капсулу в его верхней части и движитель в нижней части, согласно изобретению радиальные подшипники размещены по высоте трубы, а аксиальный подшипник установлен на верхней оконечности трубы, причем его поворотное кольцо с помощью деталей крепления жестко соединено с капсулой и выполнено с возможностью приложения к нему силы вращения от механизма, предназначенного для поворота пропульсивного блока. Кроме того, крепление капсулы к кронштейну, удерживающему движитель, выполнено разъемным.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен продольный разрез кормовой оконечности судна, оборудованного ДРК. По ДРК дан внешний вид.

На фиг.2 дан вид на ДРК (фиг.1) со стороны кормы при исключенном изображении двигателя и разрезом по А-А конструкций, расположенных выше днища судна.

На фиг.3 дан вид по Б (вид сверху) фиг.1 с показом линии обрыва днища корпуса судна.

Судовой ДРК состоит из внешней по отношению к корпусу 1 судна части и внутренней (фиг.1).

Внутри корпуса 1 находятся: двигатель 2 привода движителя 3; открытый участок гребного вала 4; жестко закрепленная на днище корпуса 1 труба 5, внутри которой размещена капсула 6. Труба 5 и капсула 6 являются несущими конструкциями и связаны между собой посредством подшипников. В верхней и нижней частях трубы 5 установлен радиальный подшипник 7. На верхней оконечности трубы 5 закреплен аксиальный подшипник для восприятия двухсторонних осевых нагрузок, у этого подшипника подвижное кольцо 8 шарнирно опирается на трубу 5 и фиксируется по высоте крышкой 9. Крышка 9 с помощью деталей крепления 10 (фиг.2, 3) жестко соединена с трубой 5.

Подвижное кольцо 8 аксиального подшипника с помощью деталей крепления 10 жестко соединено с капсулой 6 (фиг.2, 3).

По внешнему периметру кольца 8 закреплена кольцеобразная зубчатая рейка 11, которая посредством шестерни 12 (фиг.2, 3) связана с механизмом 13 для поворота пропульсивного блока (капсулы 6) вокруг вертикальной оси (На участке размещения шестерни 12 в крышке 9 выполнен вырез; см. фиг.3).

За пределами корпуса 1 находится движитель 3, сопряженный посредством горизонтального вала (условно не показан) с гондолой 14, которая удерживается кронштейном 15, выполненным в его верхней части в виде диска 16. Диск 16 деталями крепления 10 жестко связан с нижним основанием капсулы 6.

Основной отличительной особенностью заявленного судового ДРК является схема крепления пропульсивного блока в трубе 5 и схема привода этого блока. Радиальные подшипники 7, разнесенные по высоте трубы 5 воспринимают силу упора движителя 3 и момент, создаваемый этой силой относительно днища корпуса 1. В качестве радиальных подшипников 7 могут быть применены конструктивно простые и широко распространенные на судах подшипники скольжения.

Для восприятия сил, направленных по оси пропульсивного блока (силы веса и возможных динамических сил), служит аксиальный подшипник с кольцом 8, имеющий заявленные особенности и размещенный, с учетом этого, в легкодоступной зоне (на трубе 5).

Внешняя часть ДРК выполнена отъемной. Такое решение позволяет упростить монтаж и демонтаж ДРК на судне.

Особенности заявленного решения позволяют упростить конструкцию ДРК и повысить надежность его работы.

1. Судовой движительно-рулевой комплекс, содержащий трубу, жестко связанную с корпусом судна, и закрепленный в трубе на подшипниках поворотный пропульсивный блок с капсулой в верхней части и движителем в нижней части, отличающийся тем, что радиальные подшипники размещены по высоте трубы, а аксиальный подшипник установлен на верхней оконечности трубы, причем его поворотное кольцо с помощью деталей крепления жестко соединено с капсулой и выполнено с возможностью приложения к кольцу силы вращения от механизма для поворота блока.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что крепление капсулы к кронштейну, удерживающему движитель, выполнено разъемным.

Источник

Выбор мощности и движительно-рулевого комплекса буксирных судов

Движительно-рулевой комплекс – основным типом движителя современных буксирных судов всех типов является гребной винт фиксированного шага (ВФШ). Для буксировки состава с требующейся скоростью в заданных условиях плавания, буксирное судно должно иметь мощность, до­статочную для преодоления сопротивления окружающей среды движению самого буксира, ведомых им судов и буксирных ка­натов.

При расчете потребной мощности буксира или толкача необ­ходимо знать: основные элементы типовых судов и составов, для вождения которых проектируется судно; ориентировочную, названную заказчиком скорость буксировки типовых судов и составов (она уточняется на базе технико-экономического изыскания
наи­выгоднейшей скорости с учетом получения экономически целесообразной мощности) и данные о районе плавания.

Линейный, а также портовые и рейдовые буксиры при нор­мальной буксировке на канате работают большую часть пути в установившихся режимах, для которых действительны обычные методы определения сопротивления буксируемых судов и тяговых характеристик проектируемого судна применительно к заданным скоростям буксировки. Поэтому оценку сопротивления буксируемых судов и определение мощности буксирного судна рекомендуется производить по установившимся методам.

Сопротивление трения вычисляют по формуле Прандтля-Шлихтинга, как это принято в практике проектных организаций и опытовых бассейнов.

Ориентировочную оценку величины сопротивления корпуса бук­сира можно произвести по графику Н. К. Кена (рис. 1), построен­ному на основании испытаний моделей и натурных судов, у кото­рых L/B = 4,2÷6,0 и δ = 0,52÷0,58. График показывает зависимость значений удельного сопротивления трения R_тр и удельного оста­точного сопротивления R_ост на 1 т водоизмещения от относитель­ной скорости F = υ/√L (υ в узлах). Для получения полного сопро­тивления с графика снимаются ординаты удельных сопротивлений, суммируются и умножаются на величину водоизмещения. К полу­ченной сумме добавляют 6% на выступающие части.

Рис. 1 Зависимость значений удельного сопротивления трения и удельного остаточного сопротивления корпусов, имеющих отношение L/B = 4,2÷6,0 и δ = 0,52÷0,58, от относительной скорости

Интерполяционная кривая зависимости удельного остаточного сопротивления от числа Фруда (рис. 2). Основные соотношения и элементы корпуса испытанных моделей буксирных судов охватывают весь диапазон встречающихся у буксиров величин:

В озерных и речных условиях обычно водят составы из несколь­ких барж или секций, сформированных в кильватер, два, три и четыре пыжа.

Величина сопротивления буксирного каната R_к при движении его в воде бывает значительной. Расчет ее может быть произве­ден по формуле:

Коэффициент ΔС принимается по следующим эксперименталь­ным данным:

Для углов наклона менее 10° ΔС изменяется незначительно:

Буксиры-кантовщики в основном работают на неустановившихся режимах. Для определения тяги кантовщика, необходимо рассмотреть типовые маневры, из которых складываются основ­ные виды кантовочных операций, и выбрать из их числа в каче­стве расчетного тот маневр, на выполнение которого требуется наибольшая тяга.

Такими маневрами (рис. 3) являются:

Характер кантовочных операций и стесненные условия пор­товых акваторий обусловливают, как показала практика, участие в кантовочной операции нескольких буксиров, однако число их должно быть по возможности минимальным, так как это упро­щает проведение операций, повышает ее безопасность и снижает стоимость. Наиболее быстрый и безопасный способ перестановки судна от одного причала к другому в стесненных условиях пор­товой акватории — буксировка двумя судами. При выполнении кантовочных операций с крупнотоннажными судами в сложных гидрометеорологических условиях двух буксиров заданной мощ­ности в данном порту может оказаться недостаточно. В таких случаях применяют большее число буксиров, но мощность их используется неполностью вследствие неравнозначности выполняемой работы. Это снижает экономические показатели работы бук­сиров.

Предлагается к прочтению: Наливные суда

Скорость выполнения любого из перечисленных выше манев­ров оказывает существенное влияние на величину необходимой тяги буксиров. С одной стороны, в целях повышения экономиче­ской эффективности эксплуатации буксиров, желательно повы­шение скорости перемещения судна при выполнении маневров; с другой — чрезмерное повышение скорости может привести к авариям. Кроме того, высокая скорость при буксировке лагом либо при вращении судна вызывает резкое повышение необходимой тяги, а следовательно, потребуется большая мощность машинной установки буксиров, увеличатся их габариты и стоимость. Прак­тика кантовки и перестановки судов показывает, что скорость продольного перемещения судна не должна превышать 5 уз. Ско­рость перемещения судна лагом, а также линейная скорость око­нечности судна при вращательном движении, должны быть не более 0,5 уз.

Величина необходимой тяги в значительной степени зависит от скорости течения и силы ветра. В ряде портов, особенно нахо­дящихся на реках и в устьях рек, есть постоянное течение. В пор­тах, не имеющих постоянного течения, возможны временные тече­ния, вызванные действием ветра. Вызванная скорость ветрового течения подсчитывается по формуле (для средних широт):

Для южных портов вызванная скорость те­чения при ветре 6 баллов, определенная по приведенной формуле, равна 0,3 уз.

На основании данных различных портов страны средняя ско­рость течения воды принимается 0,6 м/с. Предельная сила ветра, при которой, как показала практика, возможно нормальное проведение кантовочной операции, равна шести баллам. Выполняя маневры система судно—буксир меняет и скорость, и направление движения. Движение системы в этом случае — неустановившееся, и необходимая тяга буксира изменяется от своего наименьшего значения до наибольшего. При определении необходимой тяги про­ектируемого буксира достаточно рассматривать установившееся равномерное движение судна под действием силы тяги, развивае­мой буксиром. Это дает возможность значительно упростить рас­четы необходимой тяги по сравнению с методом интегрирования дифференциального уравнения неустановившегося движения судна, а также использовать обоснованные данные, подтвержден­ные большим количеством реальных кантовочных операций.

Пользуясь уравнениями равномерного установившегося движе­ния судна, можно определить величину необходимой тяги для выполнения типовых маневров при значениях скорости перемеще­ния судна, скорости течения воды и силы ветра, указанных выше.

Продольное перемещение судна

При выполнении этого маневра считают, что перемещение судна производится по прямолинейному курсу со скоростью 5 уз и что оно осуществляется за счет тяги только одного ведущего буксира. На рис. 4, приведена схема действующих сил при таком маневре.

Рис. 4 Схема действующих сил в зависимости от вида типового маневра; а – продольное перемещение судна; б – продольное перемещение судна с одерживанием; в – перемещение судна лагом; г – вращение судна вокруг его центра тяжести; д – вращение судна вокруг его неподвижной оконечности

Направления течения и ветра по отношению к ДП судна выб­раны таким образом, чтобы влияние их максимально увеличивало значение необходимой тяги. Угол между направлением ветра и ДП судна должен быть равен 30°, так как при этом получается наибольшее значение силы лобового сопротивления. Для данного и всех рассматриваемых ниже маневров с достаточной точностью положено, что ЦТ судна находится на миделе.

При равномерном прямолинейном движении судна должно быть удовлетворено уравнение равновесия:

Продольное перемещение судна с одерживанием

Выполняя этот маневр, буксиры должны обеспечить движение судна также по заданному прямолинейному курсу со скоростью 5 уз и, кроме того, предотвратить снос судна ветром и течением. На рис. 4, б приведена схема действующих сил при продольном перемещении судна с одерживанием.

В случае равномерного прямолинейного движения судна долж­ны быть удовлетворены три уравнения равновесия:

Полагая угол α₂ заданным, получим следующие выражения входящих в уравнения величин:

Тяга кормового буксира препятствует сносу судна от воздейст­вия ветра и течения, а также создает дополнительную силу сопро­тивления продольному перемещению судна. Тяга кормового бук­сира используется рационально, если сохраняются неравенства:

При определении необходимой тяги ведущего буксира опти­мальным будет случай, когда угол между ДП судна и направле­нием силы тяги кормового буксира α₂ окажется равным 45°, т. е. когда Z₂sin α₂ = Z₂cos α₂. Решение приведенных уравнений для α₂ = 45° дает следующие значения величин:

Перемещение судна лагом

В этом случае при расчете необхо­димой тяги считают, что указанный маневр осуществляется двумя буксирами, развивающими одинаковые усилия тяги, приложенные к оконечностям судна перпендикулярно его ДП. Течение и ветер направлены в сторону, противоположную движению судна, так же перпендикулярно ДП.

На рис. 4, в приведена схема действующих сил при переме­щении судна лагом.

В случае равномерного прямолинейного движения:

Сила сопротивления воды при движении судна лагом опреде­ляется по формуле:

Читайте также: Промысловые суда

Испытания, проведенные в опытовом бассейне ЛКИ и Гамбургском опытовом бассейне, показали, что независимо от обводов судна ζ_у=1;

Сила давления ветра определяется по формуле:

Величина ζ_в принимается по данным испытаний, про­веденным в английской Национальной физической лаборатории (табл. 1);

Определив значения указанных величин, получим выражение тяги, необходимой для буксировки судна лагом,

Вращательное перемещение судна

Вращательное перемещение судна имеет место при развороте судна вокруг его ЦТ или вокруг его неподвижной оконечности.

В случае вращения судна вокруг его ЦТ (рис. 4, г) сила давления ветра не создает момента, влияющего на вращение, по­этому не учитывается.

Вращающий момент, создаваемый силами тяги буксиров Z₁ и Z₂,

Для равномерного вращения судна вокруг ЦТ применимо ра­венство:

S_дп — проекция подводной части судна на ДП, величина ко­торой с достаточной точностью может быть принята равной произведению LT.

Подставив значения определенных величин в правые части вы­ражения М_z, получим величину необходимой тяги одного буксира для вращения судна вокруг ЦТ

При вращении судна вокруг неподвижной оконечности (рис. 4, д) влияние давления ветра на необходимую тягу буксира нужно учитывать, а направление его принимать противоположным направлению движения оконечности судна.

Движение судна вокруг неподвижной оконечности можно рас­сматривать как движение половины длины вдвое более длинного судна вокруг ЦТ. В этом случае вращающий момент, создавае­мый тягой буксира,

Момент сил сопротивления воды:

Подставив в правые части уравнений значения известных ве­личин и приравняв их, после необходимых преобразований, полу­чим тягу буксира, необходимую для выполнения разворота судна вокруг неподвижной оконечности, без учета влияния ветра:

Сравнивая полученные значения тяги, необходимой для раз­ворота судна вокруг ЦТ и вокруг неподвижной оконечности без учета действия ветра, видим, что в первом случае требуется ис­пользование двух буксиров с суммарной тягой, равной тяге одного буксира, необходимого для разворота судна вокруг неподвижной оконечности.

Давление ветра при вращении судна вокруг неподвижной оконечности создает дополнительный момент:

Таким образом, при равномерном вращении судна вокруг не­подвижной оконечности, момент сил сопротивления воды и ветра будет равен:

Подставив известные величины, получим:

Сравнение полученной величины Z₁ с величиной тяги, необхо­димой для перемещения судна лагом, показывает, что эти вели­чины практически одинаковы. При развороте судна вокруг око­нечности угол между ДП судна и направлением течения и ветра будет изменяться, в результате чего силы сопротивления воды и ветра уменьшатся, тогда как при перемещении судна лагом дан­ные величины останутся неизменными. Поэтому в случае переме­щения судна лагом потребуется большая величина необходимой тяги буксира, чем при развороте вокруг неподвижной оконечности. Сравнение силы тяги, требующейся для линейного перемещения судна, с тягой, необходимой для выполнения остальных рассмот­ренных маневров, показало, что она является наименьшей, и по­этому линейная буксировка судна не принимается за расчетный маневр при определении тяги буксира-кантовщика.

Предлагается к прочтению: Центр вращения и его перемещение

В качестве расчетного маневра принимают перемещение судна с одерживанием, для выполнения которого в большинстве случаев требуется наибольшая тяга. Это видно из сравнения данных, при­веденных в табл. 2 и 3. Полученный в результате анализа воз­можных случаев маневр, требующий наибольшей тяги, прини­мается расчетным. По нему определяются тяга и мощность бук­сирного судна.

Пересчет величины тяги буксирного судна на мощность, по­требную для обеспечения этой тяги, с достаточной для первого приближения точностью может быть выполнен по данным удель­ной тяги. Ве­личину Z₀/N для нулевой скорости (на швартовах) следует пере­считать на рабочую скорость буксировки или толкания. Например, для буксиров-кантовщиков при перемещении судна с одержива­нием значение Z₀/N пересчитывается для режима буксировки со скоростью 5 уз. Для буксиров с винтовыми движителями она со­ставит 12,3 кгс/л. с., для буксиров с крыльчатыми движителями — 8,3 кгс/л. с. Расчет потребной мощности буксиров-кантовщиков с упомянутыми движителями приведен в табл. 4, а зависимость мощности буксира от водоизмещения кантуемого судна показана на рис. 5.

Для определения потребной мощности буксиров-кантовщиков можно воспользоваться эмпирическими зависимостями мощности буксира от водоизмещения кантуемого судна.

Рис. 5 Зависимость потребной мощности буксиров-кантовщиков от водоизмещения сухогрузных (- – – – пунктирная линия) и нефтеналивных (———— непрерывная линия) судов. 1 – винтовые буксиры; 2 – буксиры с крыльчатыми движителями

В случае использования на буксире крыльчатых движителей мощность его можно выбирать по формуле:

Для судов танкерного флота по сравнению с сухогрузными су­дами требуются буксиры относительно меньших мощностей.

Для ледовых условий плавания потребная мощность буксиров должна приниматься в 1,2-1,4 раза больше расчетной.

Мощность линейных буксиров и толкачей обычно определяется (или задается) исходя из грузоподъемности буксируемых или толкаемых составов, характерных для того или иного района плавания и экономически обоснованной скорости их движения.

Морская и речная практика буксировки и толкания судов и составов выработала достаточно установившиеся экономически оп­равданные значения мощности буксиров и толкачей в зависимости от грузоподъемности составов. Эта зависимость обычно характеризуется величиной нагрузки по грузоподъемности на единицу мощности буксирных судов.

Мощность энергетической установки буксиров для свободного хода с заданной скоростью можно приближенно оценить по фор­мулам адмиралтейских коэффициентов C_V и С_⊗:

N = V 2 3 υ 3 C V ( 28 )

Значения С_V и С_⊗ по построенным судам приведены в табл. 5. Использование адмиралтейских коэффициентов целесообразно для оценки мощности по прототипу при одинаковой с ним скорости движения.

Эффективность использования мощности энергетической уста­новки буксирного судна, в соответствии с его классом, в значитель­ной мере предопределяет тип движительно-рулевого комплекса. От правильного выбора последнего зависят способность осуществ­лять сложные маневры на ограниченных акваториях, устойчиво держаться на курсе, а для толкачей — способность управлять тол­каемыми составами судов, во много раз превосходящими толкач по размерам и водоизмещению.

Основным типом движителя современных буксирных судов всех типов является гребной винт фиксированного шага (ВФШ). Греб­ные винты имеют от 3 до 6 лопастей. Однако наиболее широкое распространение получили четырехлопастные винты. Большее число лопастей принимается с целью предотвращения или сниже­ния вибрации, но вероятность повреждения таких винтов при ра­боте в насадках со стабилизаторами выше, чем четырехлопаст­ных. Гребные винты в направляющих насадках нашли широкое применение. Буксирных судов с открытыми винтами мало. Объяс­няется это тем, что насадка увеличивает тягу на гаке до 40-50% в швартовном режиме и до 20—30% при буксировке составов со скоростью 5—6 уз (9—11 км/ч). Кроме того, насадка
предохра­няет винт от повреждений при навалах, от намотки буксирного каната, снижает вероятность попадания воздуха к винту при дви­жении на волнении. В последние годы широкое применение нашли поворотные насадки со стабилизаторами, обеспечившими высо­кую поворотливость судов и составов и управляемость буксирных судов на заднем ходу — качества, необходимые для буксирных су­дов всех типов.

Предлагается к прочтению: Способы применения буксиров

Пропульсивные качества поворотных насадок со стабилизаторами значительно выше комплекса неповоротные насадки — рули переднего и заднего хода.

Винты регулируемого шага (ВРШ), несмотря на их высокие тяговые характеристики Тяговые характеристики буксирных судов при работе буксирного судна с разными по сопротивлению составами, еще не получили большого распро­странения вследствие высокой, по сравнению с ВФШ, стоимости, сложности и меньшей живучести, повышенного износа механизма поворота лопастей при работе в речных условиях и, наконец, ввиду несколько меньшего значения к. п. д. на основном режиме работы. Поэтому ВРШ могут быть рекомендованы к установке на морских портовых буксирах в сочетании с поворотными насадками.

Водометный движительный комплекс широко применяется на мелкосидящих толкачах и буксирах с осадкой до 0,9 м, используе­мых на малых реках. Водометные буксиры имеют полуподводный или подводный выброс струи. Величина удельной тяги их мало отличается от удельной тяги гребных винтов. Маневренные каче­ства буксиров с водометными движителями — высокие.

В зарубежной практике на толкачах малой и средней мощно­сти все чаще применяют поворотные движительно-рулевые колонки (ДРК). Колонки устанавливают при мощности до 1000 л. с. Винты колонок — открытые и в насадках. Успешное распространение ДРК объясняется удобством монтажа двигателей и колонок на судне, высокой эффективностью движителей и рулевого органа: колонки обеспечивают поворот винта в горизонтальной плоскости до 360°.

Крыльчатые движители (КД) находят применение в основном на портовых буксирах, где требуются особенно высокие маневрен­ные качества. Тяга крыльчатых движителей ниже, чем винтовых. Широкому распространению КД мешают также сложность их кон­струкции, уязвимость и высокая стоимость.

В соответствии с имеющимся опытом эксплуатации и послед­ними исследованиями в качестве движительно-рулевых комплексов могут быть рекомендованы для буксирных судов:

Указанные движительно-рулевые комплексы обеспечат буксир­ным судам высокие тяговые и маневренные качества.

Источник