Проектирование судовых устройств

 
 

    Получим

    

;

    Суммарная масса носовых якорей барж 2150кг, суммарная длина цепей 200м

    Следовательно, масса каждого носового якоря  равна 1175 кг; длина цепи правого борта – 100 м, левого – 100 м; цепь с распорками обычной прочности (1 категории), калибр якорной цепи – 34мм.  

    Массу кормового якоря подбираем в соответствии с

    Принимаем кормовой якорь Холла массой 1000 кг длинной цепи по 100м. калибор якорной цепи – 28мм. 

    2.2 Проверка надежности якорной стоянки.

    Для надежности необходимо выполнение следующих условий:

    держащая  сила якорей должна быть больше горизонтальной составляющей внешней силы R, действующей на судно;

    действующая на якорь сила натяжения якорного каната должна быть приложена к якорной  скобе горизонтально;

    коэффициент запаса прочности якорной цепи должен быть не менее 5.

    Сила  воздействия течения на подводную  часть судна

    

    Общее сопротивление трения

    

    где – коэффициент, учитывающий трение эквивалентной гладкой пластины;

     – число Рейнольдса;

     м²/с – кинематический коэффициент вязкости воды;

     м/с – скорость течения;

      – надбавка на шероховатость;

      – надбавка на выступающие части;

     кг/м³ – плотность воды в районе плавания;

     м³ – смоченная поверхность судна, вычисленное по формуле для судов с ;

    L, Т, В – главные размерения судна, м. 

    Сопротивление застопоренных гребных винтов

     Н,

    где – дисковое отношение;

     м – диаметр гребного винта;

      – число винтов.

    Следовательно, сила воздействия течения на подводную часть судна

     Н

    Сила  давления ветра на надводную часть судна

    

    где – коэффициент воздушного сопротивления;

     Па – среднее давление ветра;

           S_δ = (Н – Т)∙L + l₁∙h₁ + l₂∙h₂ + l_p∙h_p = (3,25 – 2,03) ∙ 42,0 + 24,5∙2,6 + 13,7∙2,6 + 4,7∙2,6 = 162,78 м² – площадь проекции надводной части судна на ДП,

           S = (Н – Т)∙B + h₁∙b₁ + h₂∙b₂ + l_p∙b_p = (3,25 – 2,03) ∙ 8,56 + 6∙2,6 + 6∙2,6 + 6∙2,6 = 57,24 м² – площадь проекции надводной части на плоскость мидель-шпангоута. 

     м² – площадь парусности;

      м² – площадь проекции надводной части корпуса на плоскость мидель-шпангоута;

     – угол между ДП и направлением ветра.

    Суммарная горизонтальная сила

     Н

    Держащая  сила якоря определяется по формуле

     Н

    где – коэффициент держащей силы;

     м/с² – ускорение свободного падения;

     кг – масса якоря

    При стоянке на двух носовых якорях  должно выполняться условие:

     ;

    где - угол между линиями якорных канатов в плане;

     ;

     - условие выполняется. 

    Для выполнения второго условия необходимо, чтобы небольшой участок цепи оставался на грунте. Таким образом, длина якорного каната должна быть не менее

     м

    где м  – длина провисающего забортной части каната;

     м – принимаем в первом приближении;

     м – глубина якорной стоянки  по таблице 2.2[1];

     10,7 кг/м – масса одного метра якорного каната, определяемая по нормативным документам на якорные цепи.

    Второе  условие якорной стоянки не выполняется так, как l_в < l₀ , 100<116,54, следовательно необходимо увеличить длину якорной цепи. Примем её равной 125м, для каждого якоря тогда условие l_в > l₀ выполняется.

    Для проверки третьего условия надежности якорной стоянки необходимо определить максимальное напряжение якорного каната во время стоянки судна на якоре.

    Величину  максимального напряжения якорного каната во время стоянки судна  на якоре определяем по формуле

      Н              

    Условие надежности стоянки можно считать  выполненным, если

                             

                         - условие выполняется,

    где 200000 Н – разрывная нагрузка якорного каната. 

    Итак, при выполнении одновременно трех условий  якорная стоянка является надежной. 

    2.3 Комплектующие якорной цепи

    Комплектование  цепного якорного каната из деталей  и узлов производят по ГОСТ 228-79.

    Носовой якорь

    Коренная  смычка:

    Общее звено с распоркой мм;

    Увеличенное звено мм;

    Звено соединительное мм;

    Звено концевое мм;

    Вертлюг мм;

     м

    Якорная смычка:

    Общее звено с распоркой мм;

    Увеличенное звено  мм;

    Звено соединительное мм;

    Звено концевое мм;

    Вертлюг мм;

    Скоба концевая мм;

     м

    Длина носовой цепи м 

    Кормовой  якорь

    Коренная  смычка:

    1.Общее  звено  мм;

    2.Увеличенное  звено  мм;

    3.Звено  соединительное  мм;

    4.Звено  концевое  мм;

    5.Вертлюг  мм;

     м

    Якорная смычка:

    1.Общее  звено  мм;

    2.Увеличенное  звено  мм;

    3.Звено  соединительное  мм;

    4.Звено  концевое мм;

    5.Вертлюг  мм;

    6.Скоба концевая мм;

    

    м

    Длина кормовой цепи м 

    2.4 Выбор устройства для крепления и отдачи коренного конца якорной цепи

    В зависимости от калибра цепи выбираем устройство для крепления и отдачи коренного конца якорной цепи по ОСТ 5.272-78 с характеристиками:

    Для носовой оконечности (d=22 мм)

     мм; мм; мм; кг; мм; мм. 

    Для кормовой оконечности (d=28мм)

     мм; мм; мм; кг; мм; мм.

    где L_м, В_м, Н_м – длина, ширина, высота устройства;

    l_м, b_м – габаритная длина и ширина;

    m – масса 

    2.5 Проектирование цепных ящиков

    Для каждой якорной цепи должен быть отдельный цепной ящик. Наиболее эффективной формой цепных ящиков является круглая, обеспечивающая самоукладку якорной цепи под действием собственного веса.

    Диаметр цепного ящика определяется по формуле

     ,

              ;

    Диаметр цепного ящика для носовой якорной цепи

     мм.

    Диаметр цепного ящика для кормовой якорной  цепи

     мм.

    Объем цепного ящика

     ,

    где – общая длина якорного каната, помещаемого в цепной ящик;

     м;

     м;

      – длина цепи, размещающаяся  в конусе, образованном при самоукладке;

     м

     м

    Для носового якоря

     м³

    Для кормового якоря

     м³

    Высота  цепного ящика

     ,

    где м– высота конуса, образованного якорной цепью при самоукладке в верхней части цепного ящика;

     м;

     м;

      – запас высоты цепного  ящика;

      – длина общего звена  якорной цепи.

      м ;

      м ; 

     м ;

     м;

    Для носового якоря

     м

    Для кормового якоря

     м 

    2.6 Выбор стопоров для крепления якорной цепи      

    В соответствии с [3] в зависимости от калибра якорной цепи выбираем стопоры для удержания цепи от самопроизвольной отдачи.

    Для носовой оконечности (d=22 мм): винтовой фрикционный

     мм; мм; мм; мм; мм; кг.

    Для кормовой оконечности (d=28 мм): винтовой фрикционный

     мм; мм; мм; мм; мм; кг.

    где – длина, ширина, высота стопора;

      – масса стопора.                           

    2.7 Выбор якорных механизмов

    Для выбора механизмов необходимо выбрать  расчетную нагрузку. С этой целью рассмотрим процесс снятия судна с якорной стоянки. Он состоит из:

    подтягивания  судна к якорю;

    отрыва  якоря от грунта;

    подъема якоря. 

    В начале подтягивания сила натяжения якорного каната у клюза определяется

    

    Для носовой оконечности

     Н            

    Для кормовой оконечности

     Н

    Натяжение цепи у клюза в момент отрыва якоря

    

    Для носовой оконечности

     Н

    Для кормовой оконечности

     Н

    Усилие, возникающее  в цепи при подъеме