О крене драги и динамике привода носовых лебедок

СУЗДАЛЬНИЦКИЙ Михаил Львович

Драга, как всякое плавучее сооружение, под действием внешних сил меняет параметры осадки, в том числе и крен. Однако в работах, посвященных динамике приводов носовых лебедок (НЛ), не учитывается влияние изменения этого параметра на величины усилий в рабочих органах, а смещение самой драги связывается только с упругостью канатов и изменением их провиса. В качестве примера можно привести работы таких высококвалифицированных специалистов как д.т.н Б.Ш. Бургина, к.т.н. В,Б. Пономарева (1, 2) и др. Ниже приводится авторское видение этих процессов.

Для удобства рассмотрения влияния внешних сил на крен драги потребуется выбрать систему координат. За начало координат примем проекцию на диаметральную плоскость драги (ДП), не имеющей ни крена, ни дифферента, точки (1) на оси рабочей сваи, в которой реакция пород, окружающих ее погруженную в отвал часть, меняет знак при наклоне. Эта точка лежит посредине горизонтального отрезка, делящего пополам площадь продольного сечения части погруженной в отвал сваи. Оси ординат и аппликат лежат в ДП, причем ось ординат горизонтальна и направлена вдоль драги, а ось абсцисс перпендикулярна ДП (рис.1).

На приведенном рисунке обозначены основные точки, используемые в дальнейших расчетах. Значения их даны в таблице 1.

Таблица 1

№№ точек I значение II №№ точек I значение

0 I начало координат II 5 I центр тяжести

2 I центр сил сопротивления боко- II 6 I центр водоизмещения

I вому перемещению II 8 I точка упора нижних свайных

3 I проекция оси носового ролика II I прижимов в сваю

I рабочего носового каната на ДП II 9 I точка упора верхних свайных

4 I точка пересечения перпендику- II I прижимов в суперструктуру

I ляра, опущенного из точки 3 на II 10 l поперечный метацентр

I ось крена, с последней ll 13 l точка пересечения продолжения

I поперечного метацентрического

I радиуса с днищем понтона

Далее при указании координат точки ее номер используется как подстрочный знак координаты, например, координаты точки 3 - (x _3,y₃,z ₃).

Рис. 1

При боковом перемещении драги и встрече черпаковой цепи (ЧЦ) с препятствием только две точки драги не меняют своего положения, это точка 1, проекция которой принята за начало координат, и точка встречи ЧЦ с препятствием 2. Сама драга под действием сил инерции и натяжения каната носовой лебедки (НЛ) продолжают движение вокруг оси, соединяющей эти точки. Назовем ее осью поворота. Поскольку эта ось как правило наклонна и расположена под углом к ДП, то это движение сопровождается изменением как крена, так и дифферента. Рассмотрим в начале крен драги, работающей в нормальных условиях. Ось поворота существует не только при встрече драги с препятствием, но и при обычной ее работе. Только в этом случае точкой 2 является центр сил сопротивления боковому перемещения. Движение вокруг оси поворота можно разложить на крен и дифферент. Крен происходит вокруг горизонтальной продольной оси, проходящей через точку 13, а дифферент - вокруг поперечной оси проходящей через ту же точку.

Уравнение проекции оси поворота на диаметральную плоскость (ПОП) имеет вид

z=ky, (1)

где k- tg угла наклона оси крена. k=z₂/y₂.

Сила натяжения каната F передается на драгу через ось носового ролика рабочего каната, проекция которого на ДП – точка 3. Составляющая этого усилия перпендикулярная ДП равна F cos α, где α- угол отклонения направления рабочего каната от перпендикуляра к ДП.

Перпендикуляр, опущенный из точки 3 на ПОП, представляется уравнением

z-z₃=-(y-y₃)/k (2)

и пересекает ее в точке 4. Решая совместно уравнения (1) и (2), находим:

y₄= (kz₃+y₃)/(k²+1), z₄=k(kz₃+y₃)/(k²+1).

Усилие крена F_к=F cos α - F_т cos β, (3)

где: F_т- натяжение тормозного каната, β- угол между тормозным канатом и перпендикуляром к ДП.

Момент крена, создаваемый носовым канатом М_к1=F_к (z₃- z₄). (4)

Крен драги создается не только действием носовых канатов, в его создании участвуют также черпающее усилие и силы инерции драги при изменении скорости бокового перемещения. Черпающее усилие направлено вдоль ДП драги, а драга упирается в рабочую сваю на расстоянии от ДП равном абсциссе оси сваи x1. Образующийся при этом момент увеличивает либо уменьшает натяжение носового каната на величину

F_к2=F_чx₁/y3. (5)

Момент крена, создаваемый черпающим усилием М_к2= F_к2(z₃-z₄) (6)

Влияющие на крен ветровые нагрузки, действие водного потока и динамические нагрузки при коррекции скорости бокового перемещения, производимой оператором (драгером), в настоящей статье мы рассматривать не будем, но динамические нагрузки, возникающие при встрече драги с препятствием далее будут рассмотрены.

Конец ознакомительного фрагмента.