Скорость продвижения каравана и расстояние между судами

В первом приближении сужение канала пропорционально времени, прошедшему между моментом t₀ прохождения кормы ледокола приметного объекта и прохождением этого же объекта кормой идущего за ним судна t₁ Чем меньше этот период, тем лучше условия движения судна. При проводке нескольких судов в худшем положении окажется последнее судно, при одинаковой ширине судов.

За критерий безопасности принимается условие равенства длины тормозного пути судна расстоянию между судами для избежания столкновения в случае внезапной остановки впереди идущего судна или ледокола. Пример движения за ледоколом двух судов (Рис. 2).

Рис. 2

Напишем выражение для времени прохождения кормы судном “2” условного траверза кормы ледокола; соответствующему условному моменту времени t = 0

(1)

Где: D1, D2 - расстояние между судами;

L1 , L2 - длина судов;

V - скорость движения каравана.

Для обеспечения безопасности при внезапной остановке ледокола или впереди идущего судна должны быть выполнены условия:

D1 = ST1 D2 = ST2

Где: ST1 - тормозной путь судна 1 при скорости движения каравана V;

ST2 - тормозной путь судна 2 при скорости движения каравана V:

В первом приближении примем, что тормозной путь судов пропорционален второй степени скорости,

,

где: а - коэффициент пропорциональности, постоянный для данного судна.

Тогда вместо равенства (1) можно получить

(2)

Для выполнения условия t = min образуем производную и приравниваем ее к нулю:

откуда легко находится оптимальная скорость движения каравана

(3)

и дистанция между судами (4)

На практике значения коэффициента “а” могут быть определены через скорость полного хода судна и тормозной путь при реверсе полный назад при этой скорости:

(5)

П р и м е р: в канале за ледоколом идут два судна:

= 210 м. Vп1 = 15,5 уз. Sтп1=1900м.

= 200 м. Vп2 = 15 уз. Sтп2=1600м.

Требуется найти оптимальную скорость хода каравана, дистанцию между судами при движении с этой скоростью и построить для сравнения график t (V) зависимости времени пересечения траверза при скорости движения каравана от 3 уз. до 10 уз. через один узел.

Решение:

по формуле (3) находим

уз.

по формулам (4) находим дистанции между судами.

м. м.

Для построения графика t=f(V) определяем сначала длину тормозного пути судов при различных скоростях хода от 3 до 10 уз. по формулам: ,

затем по формуле (1) находим значение t (время).

Результаты расчетов заносим в таблицу (1), после чего строим график t=f (V); (Рис 3)

Решение (для первой колонки таблицы 1, при V_i=3 уз.):

=7,9∙(3)²=71

=7,1∙(3)²=64

Таблица 1

Рис 3. График (1)

Как видно из графика, время прохождения последнего судна через условный траверз ледокола обращается в минимум при скорости: V = 5.2 уз. и составляет 305 с.

Задача: Найти оптимальную скорость движения каравана, дистанцию между судами при этой скорости и построить график t (V), времени прохождения вторым судном траверза кормы ледокола.

Выгрузка на лед

При обслуживании полярных станций, работе судов в Арктике и Антарктике возникает необходимость выгрузки на лед различных грузов. При этом необходимо обеспечить достаточную прочность льда для сохранения грузов. Выгрузка производится судовыми грузоподъемными устройствами, при этом во избежание обламывания прилегающей к судну кромки льда вылет стрел должен быть не менее 4 м.

Расчет допустимой нагрузки P /массы груза/ может быть выполнен по формуле:

(6)

Где: B - коэффициент распределения нагрузки /100-для колесных грузов, 125 - для гусеничных весом до 18 т. и 115 - для гусеничных весом более 18 т./

h - наименьшая физическая толщина льда без снега, м.

N - коэффициент запаса прочности, выбираемый из табл. 2

S - коэффициент, зависящий от солености / 0,7 - для соленых льдов, 1,0 - для пресноводных/

k - температурный коэффициент:

k = 1 - 0,01Т при Т < -12° C;

k = 1 при 0 > T > -12° C;

k = 1 - 0.05 П при Т > 0° С;

Где: Т - средняя температура воздуха за истекшие 3 суток;

П - число суток с момента появления воды.

Таблица 2

Пример: Определить, при каком значении толщины льда возможен проход груженой полуторатонной автомашины общей массой 3,5 т. Переправа предполагается на пределе прочности при средней температуре воздуха за прошедшие 3 сут. -8° С и при отсутствии трещин, т.е. N = 1

= = 0,18 м.

Прогнозируемая толщина льда в см. без снежного покрова может быть определена по формуле М.М.Казанского и А.Р.Шульмана.

(7)

Где: Hо - начальная толщина льда, см.

m - коэффициент, учитывающий соленость /для рек m = 4, для озер m = 6

для соленых льдов принимаем m = 4/

Пример: Требуется определить какова будет толщина льда на трассе через 5 дней. Измеренная на данное число толщина льда составляла 10 см. при m = 4. По прогнозу погоды ожидается на ближайшие 5 дней температура минимальная минус 10° С, максимальная минус 15° С в сутки. Тогда сумма средне суточных температур.

Подставляя в формулу (7), имеем

см.

Для определения интервала следующей друг за другом техникой можно воспользоваться формулой.

l = 300 h (8)

Где: h - толщина льда, м. (определяемая данными таблицы 3)

Таблица 3

ЗАДАЧА 1. Определить допустимую толщину льда.

ЗАДАЧА 2.Определить, какова будет толщина льда через n дней при t =-15÷20° С

ЗАДАЧА 3.Определить 1

Перечень вопросов

1. Какие формы льдов могут наблюдаться в арктических морях?

2. Как определяется сплоченность льда?

3. Какие суда допускаются для производства ледокольных работ?

4. Какие суда допускаются для самостоятельного плавания во льду?

5. Как формируется караван для проводки ледоколом?

6. Как производится околка застрявших в ледовом канале судов?

7. Как выбираются скорости самостоятельного движения судов во льду?

8. Как производится вход в лед?

9. Из каких условий выбирается дистанция между судами и скорость движения каравана под проводкой ледокола?

10. Что необходимо знать перед началом выгрузки на лед?

11. Какой вылет стрел должен быть обеспечен при выгрузке на лед?

12. Как прогнозируется изменение толщины льда в зависимости от температуры окружающего воздуха?

13. Как определяется дистанция между судами, следующими по ледовой трассе?

Приложение.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: