Швартовних операцій великотоннажних суден
Силове взаємодія при контакті судна з причалом
Великотоннажні судна навіть при русі з дуже малими швидкостями мають дуже велику кінетичну енергію, що створює реальну загрозу пошкодження причалу або борта судна в момент контакту. Тому причали для швартування таких судів обладнуються спеціальними амортизуючими пристроями у вигляді корінців (док-Фендеріх різної форми), відбійних палів (сталевих труб з майданчиками для навалу), встановлених на деякій відстані від стінки причалу.
Кранцевое захист причалів повинна забезпечити безаварійну швартування суден, тобто сприймати навантаження без ризику пошкодження корпусу судна і причалу.
Для виконання цієї умови необхідно, щоб кінетична енергія навалу швартуються судна не перевищувала критичного значення енергії деформації кранцевое захисту, тобто
де W - кінетична енергія судна;
А - енергія деформації кранцевое захисту;
# 948; - відносне переміщення судна (деформація корінців, корпусу судна і причалу).
Навантаження, що виникає при контакті судна з причалом можна отримати при вирішенні рівняння:
де m - маса судна з приєднаною масою води;
Інтегруючи вираз 2 при заданих початкових умовах можемо написати:
де V - швидкість руху судна в момент контакту з причалом (нормальна до лінії причалу).
Отримане рівність дозволяє визначити допустиму швидкість навалу судна на причал. Вона буде дорівнює:
Масу судна з приєднаною масою представимо у вигляді:
де D - водотоннажність судна, т;
g - прискорення сили тяжіння, g = 9,81 м / с 2;
# 956; - коефіцієнт приєднаної маси води при русі судна лагом.
Коефіцієнт приєднаної маси води досягає значень порівнянних з водотоннажністю судна і залежить від конструкції причалу і співвідношення глибини під кілем (кліренсу) і осадкою судна.
Наближене значення коефіцієнта можна знайти за формулою:
де dср - середня осадка судна, м;
В - ширина судна, м.
З урахуванням виразу (3.4.) І коефіцієнта енергії навалу формула (3.) може бути записана у вигляді:
де # 968; - коефіцієнт енергії навалу, який визначається за формулою:
де К1 - коефіцієнт піддатливості корпусу судна при навалі,;
К2 - коефіцієнт причалу, що залежить від конструкції причалу і кранцевое захисту; значення # 968; дані в СНіП 2.06.04 - 82 [19];
К3 - коефіцієнт ексентрісітета - кута підходу судна до лини причалу (див. Рис. 1.).
Мал. 1. Схема для визначення коефіцієнта ексентрісітета
Величина коефіцієнта К3 визначається за формулою, наведеною в роботі [18]:
де r - радіус обертання судна при допущенні, що половина маси судна знаходиться в точках m / 2 на відстані r від центра ваги G, r = ¼ L;
а - відстань між точкою контакту і вектором швидкості судна, м;
# 947; - кут підходу судна до причалу, град.
Допустиму швидкість навалу судна на причал в залежності від енергоємності кранцевое захисту знайдемо з виразів (1.) і (5.). Вона буде визначатися за формулою:
де А - енергоємність кранцевое захисту, кНм;
Визначення допустимої швидкості навалу на причал забезпечує безпеку причалу, але не борт судна. Тому необхідно визначити силу навалу на причал при допустимій швидкості, щоб виникає при навалі навантаження не перевищила допустиму навантаження на борт судна.
Силу навалу на причал знайдемо за формулою:
де t - час навали (деформація Кранца), t = 1-2 с.
Механічні характеристики крайніх відбійних палів (паль) причалу № 1 нафтогавані «Шесхарис» показані на рис. 2. За технічними умовами деформація відбійних палів не повинна перевищувати половину граничної, тобто один метр. Ключ, який ви бачите на діаграмі механічних характеристик показує, що допустима кінетична енергія навалу не повинна перевищувати 800 кНм і сила навалу відповідно 1650 кН.
Граничні і допустимі навантаження на борт морських суден встановлені Регістром Росії в «Нормах міцності морських суден». Для великотоннажних суден від 150 до 300 м завдовжки граничні навантаження знаходяться в діапазоні від 580 кН / м 2 до 1220 кН / м 2. допустимі навантаження в межах від 310 кН / м 2 до 440 кН / м 2.
Отже, навантаження на борт швартуються судна буде залежати від площі контакту з причалом (Кранц).
Розраховану або отриману з механічних характеристик силу навалу слід поділити на площу зіткнення і отримати навантаження на один квадратний метр борту, тобто
де Fн - площа контакту судна з Кранц, м 2;
qдоп - допустиме навантаження на одиницю площі бортової обшивки судна, кН / м 2;
q # 948; - фактичне навантаження на одиницю площі бортової обшивки судна, кН / м 2.
Площа кранцевое подушки розглянутого вище відбійного впала дорівнює Fн = 8 м 2. Отже, граничне навантаження на борт судна, що виникає при навалі судна на відбійний упав
значно менше допустимої, встановленої Регістром Росії.
Навантаження (Рн), кН
