Определение величины балластного груза, необходимого для выравнивания осадки судна

    Определение величины балластного груза начинаем определять из условия, что в первом приближении после приема балластного груза осадка и метацентрическая высота судна не изменяются (рис.14.).

Вес груза, необходимого для выравнивания, найдем из следующей формулы: ,
где - угол дифферента на корму, град.; D - водоизмещение судна, т; - момент дифферента, т.м.; H - начальная метацентрическая высота, м; Р - вес груза, т; Х₂ - координата центра тяжести балластного груза, м.
Откуда: .
Водоизмещение судна: ,
где - коэффициент полноты водоизмещения; L - длина судна, м; В - ширина судна, м; Т - осадка судна, м; - коэффициент полноты диаметрали.

Начальная метацентрическая высота: ,
где R - большой метацентрический радиус, м; Z_Д - ордината центра тяжести, м; Z_С - ордината центра величины, м.

Большой метацентрический радиус определяем по приближенной формуле А. П. Фан-дер-Флита, м: , где a - коэффициент конструктивной ватерлинии.

Далее для определения веса балластного груза во втором приближении последовательно вычисляем: дополнительную осадку судна: , новую метацентрическую высоту, м: ,
где Z₂ - координата центра тяжести балластного груза, м.

Вес балластного груза, необходимого для выравнивания положения судна, т: ,
где Х₂ - координата центра тяжести балластного груза, м.

Определение величины максимального груза, поднимаемого плавучим краном, установленным на прямоугольном понтоне

Определение величины максимального груза находится из формулы нахождения угла крена понтона при поднятии плавучим краном груза: ,
где М_КР - кренящий момент крана, т м; D - водоизмещение понтона, т; Р - масса искомого груза, т; h₁ - новая метацентрическая высота в результате крена плавучего крана, м.

Как видно из (рис.15.), кренящий момент определяется по следующей зависимости: ,
где n - величина отклонения центра величины в результате крена, м; m - вылет стрелы, м; a - вылет крана, м; b - возвышение направляющего блока подъемного каната над горизонтом волны, м.

Водоизмещение понтона, т: ,
где L - длина понтона, м; B - ширина понтона, м; T - осадка понтона, м; - коэффициент полноты диаметрали.

Так как вес поднимаемого груза невелик по сравнению с водоизмещением понтона, новую метацентрическую высоту h₁ можно принять равной начальной метацентрической высоте h, м: ,
где r - значение метацентрического радиуса для прямоугольного понтона, м; Z_g - ордината центра тяжести крана, м; Z_C - ордината центра величины понтона, м.

Метацентрический радиус для прямоугольного понтона находим по формуле: .
Ордината центра тяжести крана, м: ,
где G_П - вес понтона, т; G_К - вес кранового оборудования, т; Z_П - ордината центра тяжести понтона, м; Z_К - ордината центра тяжести кранового оборудования, м.
Ордината центра величины понтона, м: .

Определение наибольшей скорости хода судна и потребляемой винтом мощности

Шаговое отношение винта: ,
где H - шаг винта, м; D - диаметр винта, м. Коэффициент попутного потока по формуле (для судов с тоннельными обводами кормы): ,
где V - объемное водоизмещение судна, м³; Т - осадка судна, м.
,
где L - длина судна, м; B - ширина судна, м; - коэффициент полноты корпуса судна.

Для судов с тоннельными обводами кормы коэффициент засасывания t = =0,27.

Задаемся несколькими (5…10) значениями скорости движения судна в пределах от 1 до 10 м/с и для каждого из них последовательно определяем:
а) сопротивление воды движению судна по формуле Ленинградского Речсудопроекта: ,
где v - скорость хода судна, м/с, f - коэффициент сопротивления трению, для металлических судов f = 0,17 кГ с²/м⁴; - смоченная поверхность судна, которую можно определить по эмпирической формуле А. Б. Карпова, м₂: .

F - площадь погруженной части мидель-шпангоута: , где - коэффициент полноты плоскости мидель-шпангоута. h - коэффициент остаточного сопротивления: .
F_ч - число Фруда: ;
б) скорость подтекания воды к гребному винту, м/с: ;
в) относительную поступь винта: ,
где n - число оборотов винта в секунду, об/с;
г) по диаграмме расчета четырехлопастных гребных винтов с дисковым отношением = 0,55 (Приложение 1) устанавливаем значение коэффициента упора k₁ и к.п.д. изолированного винта . На диаграмме находят точку пересечения линий с заданными значениями Н/D и и по этой точке определяют соответственно величины k₁ и ;
д) упор изолированного винта: ,
где - плотность воды, = 102 кГ· с²/м⁴;
е) полезный упор винта, работающего за кормой судна: .

По результатам расчетов строятся кривые R = f(v), Р = f(v) и Ре = f(v) (Приложение 2). По точке пересечения кривых R = f(v) и Ре = f(v) устанавливаем наибольшую скорость хода судна v, к.п.д. винта , полезный упор (силу тяги) винта Р_е.

Упор изолированного винта определяем по формуле: .
Мощность на гребном валу определяем по формуле: .
Эффективная мощность двигателя: ,
где - к.п.д. валопровода, принимаем = 0,95; - к.п.д. редуктора, принимаем = 0,97.

Определение необходимого числа буксирных катеров для транспортировки секций от лесостоянки до выгрузочного участка рейда приплава

Размеры пучка определяются из соотношений:
Объем пучка: ,
где b - ширина пучка, м; h - высота пучка, м; l - длина пучка, м; c - соотношение осей поперечного сечения пучка; - коэффициент полнодревесности пучка.
Откуда высота пучка, м: , ширина пучка, м: .

Осадку пучка определяем по формуле, м: ,
где и - объемный вес соответственно древесины и воды, т/м₃; - поправочный коэффициент, зависящий от объемного веса древесины.
При = 0,7 - 0,8 т/м3; = 0,935.

Объем секции, м³: ,
где W₁ - объем пучка, м³; n = n₁n - количество пучков в секции плота, шт.
Ширина секции, м: .
Длина секции, м: ,
где 1,05 - коэффициент, учитывающий интервалы между пучками.

Для определения скорости буксировки секций необходимо построить совмещенный график кривых сопротивления воды движению секций и силы тяги на гаке буксирного судна.

Сила тяги на гаке определяется в зависимости от скорости движения катера на спокойной воде (Приложение 3).

Сопротивление воды движению пучковых плотов, секций или линеек определяем по формуле, кг: ,
где F - погруженная в воду площадь поперечного сечения буксируемого воза, м²: F = BT; - смоченная поверхность буксируемого воза: = L (B+2T),
- коэффициент сопротивления формы (лобового сопротивления), рассматривается в зависимости от площади поперечной секции плота и скорости его буксировки. Численные значения коэффициента остаточного сопротивления приведены в таблице 2.

Таблица 2

BT, м2	v, м/с		v, м/с		v, м/с		v, м.с
6	0,3	0,30	0,6	0,60	0,9	1,00	1,2	1,30
10	0,3	0,40	0,6	0,80	0,9	1,20	1,2	1,45
20	0,3	0,55	0,6	1,10	0,9	1,40	1,2	1,50
40	0,3	0,70	0,6	1,30	0,9	1,45	1,2	1,55
60	0,3	0,80	0,6	1,40	0,9	1,48	1,2	1,55
80	0,3	0,90	0,6	1,50	0,9	1,51	1,2	1,55

f_р - коэффициент сопротивления трению, для пучковых плотов: fр = 0,45 кг с²/м⁴; v - скорость движения буксируемого воза относительно воды, м/с.

Задаемся несколькими значениями скорости буксировки и для каждого из них вычисляем по последней формуле сопротивление движению секции. При v = 0,3 м/с, v = 0,6 м/с, v = 0,9 м/с, v = 1,2 м/с.
Результаты расчета наносим в виде кривой R = f(v). На этом же рисунке совмещаем также и кривую силы тяги на гаке для соответствующего по заданию буксирного катера.
По точке пересечения этих кривых находим оптимальную скорость буксировки: Общее время на оборот судна определяем по формуле: , где v_о - скорость течения потока, м/с; v_м - скорость движения катера без воза, определяется из графика , м/с.

Число секций, подлежащих буксировке в сутки: ,
где W - объем леса, подлежащего буксировке, м³; t_НАВ - продолжительность навигации, сут.
Необходимое число катеров находим по зависимости: ,
где t_с - продолжительность рабочей смены в часах за вычетом времени на заправку горючим, передачу вахт и другие подготовительно-заключительные операции. При восьмичасовом рабочем дне t_с=7 ч.