научная статья по теме ПЕРЕМЕЩЕНИЕ И КАЧКА СУДНА С ЯКОРНОЙ СИСТЕМОЙ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «ПЕРЕМЕЩЕНИЕ И КАЧКА СУДНА С ЯКОРНОЙ СИСТЕМОЙ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ»

Таблица 5

Результаты расчета достижимой скорости транспортировки грузов и прибыли для буксиров традиционной и новой конструкций

Буксирный состав Тип буксира Мощность буксира, кВт Закупочная цена (буксир + баржи), тыс. дол. Грузо-подъем-ность, т Скорость, км/ч Прибыль 1, дол./ч Прибыль 2, дол./ч

S 1 + 1 Обычный 900 2720 3400 12,5 451 179

S 1 + 1 Комбинированный 900 2420 3400 13,7 500 258

S 2 + 2 Обычный 900 3920 6800 10,0 757 365

S 2 + 2 Комбинированный 900 3620 6800 11,2 855 493

данным буксирным составом), чем обычный буксир. Это объясняется тем, что комбинированный буксир может развивать более высокие скорости и имеет меньшую закупочную стоимость. Кроме того, при выполнении вспомогательных операций (портовые работы, перевозка пустых барж и т. п.) он может использовать только боковые винты. Фактически, когда задний дизельный двигатель отключен, а движение буксира обеспечивает только передний двигатель, комбинированный буксир превращается в портовый.

Ремонтные и эксплуатационные расходы. Упрощение движительно-рулевого комплекса достигнуто за счет исключения главных и вспомогательных рулей; кронштейнов гребного вала и их подшипников; одного дейдвудного устройства и одного гребного вала; одного реверсивного редуктора; рулевых устройств для главного руля и вспомогательных рулей и др. Тот факт, что устраненные узлы часто подвергались повреждениям и сильному износу, несомненно будет способствовать значительному сокращению расходов на ремонт и техобслуживание. Кроме того, возможность проведения ремонта подруливающих устройств без по-

Одним из основных эксплуатационных требований для большинства морских технических объектов является необходимость их удержания в заданной позиции относитель-

становки судна в док будет также способствовать экономии.

Закупочная стоимость комбинированного буксира снижается благодаря уменьшению длины судна, упрощению конструкции корпуса, исключению быстроизнашиваемого судового оборудования, установке менее дорогостоящего нового оборудования, модульному формированию судовой надстройки.

В заключение приведем экономические характеристики разработанного буксира (табл. 5). Расчеты выполнены для двух различных буксирных составов, при попутном течении и глубине воды 5 м. Из табл. 5 видно, что новый буксир обеспечивает более высокую прибыль. Кроме того, для конкретной верфи закупочная цена может быть, как показали расчеты, примерно на 10% ниже; примерно на 15% уменьшаются и расходы на ремонт и техобслуживание по сравнению с традиционными буксирами-толкачами. Литература

1. Bilen B., Zerjal M. A new concept of pushboat design//Proceedings of the Seventh International Symposium on Practical Design of Ships and Mobile Units PRADS'98, pp. 785-792, Elsevier Science B. V., The Hague, The Netherlands, September 1998.

2. Bilen B. News in river pushing technology.

ного морского дна при различных состояниях окружающей среды (ветер, течение и волнение). Используемые для этой цели якорные системы позиционирования (ЯСП) непосред-

Monography of the Institute of Technical Sciences, Serbian Academy of Sciences and Arts. Belgrade, 1997.

3. Gilen B., Bilen-Katic B. Modefied Pusher Tug Design for the Danube River//International Shipbuiling Progress, 1997. Vol. 44. No. 438. P. 127-144.

4. Bilen B., Zerjal M. An Optimised Propulsive and Maneuveting System for River Pushboats// Proceeding of the Coastal Ships and Inland Waterways International Conference, RINA, London, Great Britain, 17 & 18th February 1999.

5. Prototype Trials of Push Boat MG-40 KARA\OR\E, Report No. 4355-B, The Institute for Ship Hydrodynamics. Zagreb, March 1986.

6. Model Testing of Pushboat M-672 (Unit MP-14, 2 x 735HP), Report No. 2054-M, The Instutite for Ship Hydrodynamics. Zagreb, 1972.

7. Model Tests with a Pushed Barge Train, Report No. 1070, Versuchsanstalt fur Binnenschiffbau E. V. Duesburg, June 1983.

8. Prototype Trials of Push Boat «Kumanovo», Report no. 1901-B, The Institute for Ship Hydrodynamics. Zagreb, December 1971.

9. Prototype Trials of Push Boat «Leningrad» (propulsion and maneuver), Report No. 4204-B, The Institute for Ship Hydrodynamics. Zagreb, 1985.

10. The results of initial forces measurements at model M-926 in Kl/B, Report no. 415-M, The Insntitute for Ship Hydrodynamics. Zagreb, 1985.

11. Oosterveld V. W. C, Van Oossanen P. Recent Developments in Marine Propeller Hydrodynamics, Publication No. 433 of the NSMB, International Jubilee Meeting in Occasion of the 40th Anniversary of the NSMB, August 30 - September 1, 1972.

12. Carlton J. S. Marine Propellers and Propulsion, Butterworth-Heinemann Ltd, Oxford, 1994.

13. Marshal J. L. J., Shen Y.-D, Kicheva D. An Empirical Formula to Estimate the Resistance of a Convoy in a Restricted Waterway//Journal of Ship Research. Vol. 40. No. 2. P. 107-111. SNAME, June 1996.

14. Trans/sc .3/WP .3/R 109, UN Economic and Social Council Economic Commission for Europe Inland transport committee, November 1996.

15. Brandner G., Renilson M. Interction Between Two Closely Spaced Azimything Thrusters// Journal of Ship Research. Vol. 42. No. 1. P. 1532. SNAME, March 1998.

ственно влияют на эффективность выполнения главной либо одной из главных функций плавучего объекта. Аварии системы позиционирования приводят, как правило, к невозможности выполнения основных работ и к отказам оборудования, установленного на таком объекте, а также могут угрожать жизни и здоровью членов экипажа.

Якорная система удержания, являющаяся одним из основных типов систем позиционирования, использу-

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ И КАЧКА СУДНА С ЯКОРНОЙ СИСТЕМОЙ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Т. Шелангевич, профессор Технического университета Щецина1, Польша УДК 629 12.041.001.24-182 2

1Tadeusz Szelangiewicz, prof. Politechnika Szczecinska. Instytut Oceanotechniki i Okretownictwa.

1. Состав якорной системы позиционирования на примере бурового судна:

1 — специальный якорь с высокой силой удержания; 2 — якорный трос; 3, 4 — носовая и кормовая якорные лебедки; 5, 6 — носовые и кормовые направляющие якорных тросов; 7,8 — носовой и кормовой якорные клюзы; 9, 11 — якорные тросы; 10 — стабилизационный буй; 12 — сигнальный буй, оснащенный радарным рефлектором; 13 — плавучий выносной буй

ется на различных видах средств океанотехники, эксплуатирующихся на глубинах от десятков до сотен метров. Распространившиеся в последние годы ЯСП включают в себя от четырех до нескольких десятков якорей, такого же количества якорных линий (тросовых или цепных) и якорных лебедок, соответствующего количества вьюшек и другого палубного оборудования с компьютерными системами управления (рис. 1).

Чтобы ЯСП могла выполнять свою главную функцию по удержанию позиции, необходимо выполнение двух условий:

rT(P)max - r(P)dop '

FT( ) - F(

l(m)max (г

)dop

где гт(р)тах — максимальное вероятностное перемещение плавучего объекта (некоторой точки Р, обозначенной на плавучем объекте) относительно удерживаемой позиции (рис. 2); Г(Р)Нор — допустимые горизонтальные перемещения плавучего объекта относительно удерживаемой позиции, значения которых зависят от вида выполняемых на объекте работ (см. рис. 2); РтЫтах — максимальная вероятностная сила в якорной линии т системы позиционирования; — допустимое напряжение в якорной линии т системы позиционирования, которая

. Схема позиционирования плавучего объекта, оборудованного якорной системой

ем внешних сил, можно представить системой нелинейных стохастических дифференциальных уравнений:

[M(k. /)]{S(/)} = {FHM(kA/)' S(/), S(/))} +

{RsikA/), 0} + {FE(k)(S(„), f)}, (1

где [M(k,)] — матрица обобщенных масс плавучего объекта; ¿^(f), ¿^(f), S(/)(f) — обобщенные значения вероятностей ускорений, скоростей и перемещений плавучего объекта; {FHM(k)}, {RS(k)} — векторы обобщенных значений гидродинамических сил и упругих сил опрокидывания от ЯСП; {FE(k)} — вектор вероятностных сил от внешней нагрузки; к, /= 1, 2, ... 6 — параметры направления силы и движения объекта; f — временной параметр.

Процесс взаимовлияния внешней среды и плавучего объекта можно представить как сумму вероятностных квазистатических Fes и динамических сил внешней нагрузки Fed:

FE(k)(ST(/), f) = FES(k)(SS(^)) + FED(k)(SD(/)f),

зависит от типа связи «якорь—якорная лебедка»; т — порядковый номер якорной линии.

Предлагаемый автором способ расчета горизонтальных максимальных перемещений плавучего объекта при определенных состояниях окружающей среды продемонстрирован на примере 4-якорной системы позиционирования геологоразведочного судна (рис. 3).

Общее уравнение движения стоящего на якорях судна. На плавучий объект, оборудованный ЯСП, влияют различные внешние нагрузки. Характер такого влияния может быть представлен как временно-пространственный процесс. В соответствии с этим подходом движение плавучего объекта, находящегося под действи-

где S

TU)

случайные перемещения

объекта (для /= 1, 2, 3 — поступательные, а для /= 4, 5, 6 — угловые перемещения относительно осей X, У, 7);

— квазистатические перемещения объекта; — динамические перемещения объекта (колебания).

Квазистатические силы внешней нагрузки FES, которые в кратковременных прогнозах принимаются по своим средним значениям, не зависящим от времени, сдвигают плавучий объект с удерживаемой позиции до некоторого среднего положения, определяемого квазистатическими перемещениями Э^. В этом случае определение среднего положения плавучего объекта может быть вычислено путем решения системы детерминированных уравнений. Такой подход был использован в ряде исследований, в том числе в работах [1, 2, 3]. Так, в работе [3] исследовано влияние различных параметров ЯСП и окружающей среды на средние значения положений плавучего объекта.

Динамические влияния окружающей среды, главным образом волнения, можно представить в виде зависимости [4]

F,

ЕР(к)С) = <к)М + ^¡к)(') + (2)

где FE(1((k)(t) — обобщенная линейная первого порядка динамическая сила

-(2)

внешней нагрузки, пропорциональная ординате волны в направлении к; — обобщенная нелиней-

ная второго порядка динамическая сила, которая в случае волнения

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Машиностроение»