Для надёжного закрепления судов и плавучих установок в различных условиях эксплуатации используется якорно-швартовные устройства. На строящихся судах не всегда можно использовать механизмы, находящиеся в производстве. Это приводит к созданию новых механизмов.
Определяем усилие возникающее на звёздочке якорно-швартовного механизма.
Определяем внешнюю равнодействующую силу:
R=RB+RT+Rгp.в
где RB- равнодействующая сила ветра, приложенная к надводной части судна
RT- равнодействующая силы течения, приложенная к подводной части корпуса
Rгp.в- равнодействующая силы течения, приложенная к неподвижным гребным винтам.
Результирующая сила ветра:
RB=kноб*РВ*Ωн
где kноб =0,7- коэффициент обтекания надводной части корпуса, зависящей от конфигурации надстройки судна
РВ- давление ветра, РВ=(ρВ*υВ2)/2=(1,2*122)/2=86,4Па
ΩH- площадь проекции надводной части судна на миделевое сечение
ΩH =BhH+Σвihi=14*0,45+10*2,5+10*2,5+10*2,5=81,3м2
В- ширина судна
Нн- высота надводной части корпуса
вi, hi- ширина и высота отдельных надстроек
RB=0,7*86,4*81,3=4917H
Сила течения, действующая на подводную часть корпуса судна:
RT=ξ*(ρ*υT2/2)*Ωсм
где ξ =0,0035- коэффициент трения с учётом шероховатости подводной части судна
ρ=1000кг/м3- плотность
υт=5км/ч=1,39м/с- скорость течения воды
Ωсм - площадь смоченной поверхности корпуса судна
Ωсм=L(аТ+δвВ)=65*(1,36*1,55+0,833*1,24*14)=1076,98м2
где L, В, Т- соответственно длина, ширина, осадка судна
δ- коэффициент полноты водоизмещения, δ=0,833 а=1,36, в=1,24- коэффициенты, зависящие от формы оконечностей и мидель-шпангоута в подводной части судна.
RT=0,0035*(1000*1,42/2)*1076,98=3694H
Сила потока воды на гребные винты
Rгр.в=zгр.в*Сгр.в*Dв2*υт2
где zгр.в - число гребных винтов
Сгр.в =250кг/м3- параметр, увеличивающийся с возрастанием дискового отношения
Dв - внешний диаметр гребных винтов
Rгр.в =2*250*l,22*l,42=1411,2H
R=4917+3694+1411,2=10022,2H
Масса единицы цепи:
mц≈0,0213d2≈0,0213*262≈14,4кг/м
где d=26мм- калибр якорной цепи
Длина участка якорной цепи лежащей на дне 1ц=5m для судов класса "О". Длина провисшей части цепи:
где Ня=40м- глубина заложения якоря
Процесс снятия судна с якоря делят на три основных периода: уборке цепи, лежащей на дне; выбирания провисающего участка цепи с отрывом якоря от грунта; вертикальный подъём якоря и цепи. Для каждого из указанных периодов определяем усилие на звёздочке якорно-швартовного механизма.
Уборка лежащей на дне цепи:
Выбирание провисающего участка цепи:
Вертикальный подъём якоря и цепи:
Таблица. По калибру цепи определяем размеры звёздочки:
Калибр цепи, мм |
Dн.о, мм |
Dрасч., мм |
D, мм |
Dг, мм |
Dз, мм |
R, мм |
B, мм |
b, мм |
Z, мм |
Z1, мм |
α, град |
D1, мм |
26 |
340 |
320 |
405 |
375 |
178 |
98 |
115 |
45 |
7 |
3 |
72 |
405 |
Расстояние между осями звездочек брашпиля 800мм.
Ориентировочное передаточное число механизма с электроприводом i=170
Рис. 3. Профиль пятикулачковой звёздочки.
Определяем усилие в швартове
Ршв=1,572*σш*d2
где σш =10Н/мм2 - условное напряжение, которое рекомендуется принимать в следующих пределах 9,81÷12,75Н/мм2
d- калибр якорной цепи, мм
Ршв=1,572*10*262=10626,72
По таблице выбираем диаметр швартовного каната dшв=17мм
Таблица
Диаметр стального каната, мм |
D |
L |
A |
Расчётные диаметры |
B | |
Крутящего момента |
Скорости каната | |||||
D1 |
D2 | |||||
17,0 |
305 |
290 |
175 |
365 |
322 |
40 |