Приложение 3 расчет буксировочного сопротивления плетей трубопровода и трубоукладочных судов

Расчет сопротивления плетей трубопровода(рис.11 и 12)

Полноегидродинамическое буксировочное сопротивление: плети трубопровода с учетомвстречного волнения определяют по формуле

(58)

где R -полное сопротивление плети, кг;

С_тр - коэффициент трения плети, рекомендуется приниматьдля гладких трубопроводов (без бетонного или других шероховатых покрытий трубы)С_х = 1,5×10³, для шероховатых (бетонное или другоешероховатое покрытие) С_Х = 2,5×10³;

S_см -смоченная поверхность плети, м²;

ρ - плотность жидкости, кгс/с²м^-4(для морской воды можно принять ρ = 104,6);

V -скорость буксировки, м/с;

- коэффициентостаточного сопротивления трубопровода (трубы) определяют по графику рис. 13или при скорости буксировки в пределах V = 2 - 5 м/с, и по приближенной зависимости ;

S_Тр -площадь поперечного сечения трубопровода, м²;

- коэффициентостаточного сопротивления понтонов;

S_пон= S_n×n - суммарнаяплощадь поперечного сечения всех понтон м²;

S_n -площадь поперечного сечения одного понтона м²;

Рис.11 Схема плети:

Трубопровод; 2 – понтон парный; 3 - носовое упряжное устройство и заглушка; 4 -концевое упряжное устройство и заглушка; 5 - корзина для воздушного шланга; 6 -воздушный шланг; 7 - устройство для отстроповки понтонов; 8 - трос устройствоотстроповки понтонов.

Рис.12 Понтоны различных типов:

1 –спаренный понтон; 2 - одиночный цилиндрический понтон (V =1,5 м³); 3 - одиночныйцилиндрический со сферическим дном (V = 5,5м³); 4 - одиночный цилиндрический (V =3 м⁵); 5 -понтон прямоугольной формы

Рис. 13. Значение коэффициента остаточногосопротивления трубопровода (трубы)

n -число понтонов в плети;

К_п - коэффициент, учитывающий влияние на сопротивлениечисла понтонов в плети, при значении 5 < n < 30 определяют по формуле , призначении n < 5 (при скоростях V = 2 - 5 м/с);при значении n > 30 K_n = 1;

- поправочныйкоэффициент на нестандартное расстояние между понтонами (стандартным отношением считается = 8, где t_n –расстояние между понтонами; d_n - диаметрпонтона) определяется по формуле:

- определяютиз табл. 6 в зависимости от формы понтона;

- частотавстречи с волной, 1/с;

λ_В и h_В -длина и высота регулярных волн, м;

С_В - коэффициент сопротивления плети, на волнении,принимается равным С_В = 20 для стандартной плети и С_В = 4 для плети, оснащенной цилиндрическими понтонами о вертикальной осью,прикрепленными тросами к трубопроводу.

В формуле (58) первое слагаемое представляет собой сопротивлениетрения всего трубопровода, второе слагаемое - остаточное сопротивлениетрубопровода самой-трубы на тихой воде, третье - остаточное сопротивлениепонтонов на тихой воде, четвертое - дополнительное сопротивление всеготрубопровода на встречном регулярном волнении.

Приведем пример расчета (№ 1)трубопровода по формуле (58).

1. Плеть трубопровода (длина х диаметр - 42,7×1,2 м) с пятью стандартными парными понтонами при запасеплавучести 20%.

Исходные данные:

S_м = 229м²;

S_тр = 1,13м²;

S_noн = 7м²;

С_тр = 2,5×10^-3;

ρ = 104,6 кгс/с²м^-4;

Определяют коэффициент

При стандартных понтонах

Общее сопротивление плети на тихой воде R_тв при V = 2 м/с определяют с учетом только первых трех членовв формуле (58):

R_тв= 2,5×10^-3×104,6/2×229×2²+1,3×104,6/2×1,13×2²+0,08×2+0,26×104,6/2×1,81×1×1×72^2+0,082= 120+340+765=1225 кгс,

при V =3 м/с, R_гв =2770 кгс.

2. Дополнительноесопротивление плети на встречном R_вол волнении определяют четвертым (последним) членом вуравнении (58).

Таблица 6

Понтоны	Схема понтонов	Коэффициенты
V≤3 м/с	V>3 м/с	Lн/dн
Парные цилиндрические с горизонтальной осью,		1,0	2,3	1.0
Парные сферо-цилиндроконические с горизонтальной осью		1,0	1,1-1,15	2,3	0,8-0,75	По графику рис.17
Парные чечевице образные с горизонтальной осью		1.2-1,25	2,3	1,2-1,25
Одиночные цилиндрические с вертикальной осью (на тросе длиной 4 dп		2,0-	-2,50	2,3	1.2
Одиночные цилиндрические с горизонтальной осью		0,8-8,0	1,5-4,0	0,9	0,8
Одиночные в форме прямоугольного понтона		1,1	2,5	1,1	1,1
Одиночные цилиндрические с горизонтальной осью по всей длине трубопровода		1,2		18,5	По графику рис.17

Исходные данные:

λ_в,× h_в =22,5×1,5 м;

С_в = 20;

V =3м/с

S_пон =5×1,4 = 7,0 м²;

(пристандартных понтонах).

Частота встречи понтонов с волной

Сопротивление плети на волнении

R_вол= 20×1×1×7×0,4²×1,.25²×104,6/2= 1810 кг.

3. Общее сопротивление плети прибуксировке на волнении при V = 3 м/с, R = R_TB+R_вол = 2770 + 1810 = 4580кг.

При буксировкетрубопровода у дна с применением гайдропов (цепей) или трубопроводанепосредственно по грунту к гидродинамическому сопротивлению, вычисляемому поформуле (58), добавляют сопротивлениетрения R_фр гайдропов или трубопровода о грунт, котороевычисляется по следующей формуле:

Rфр = КQf

(59)

где Q -масса цепей гайдропов на грунте или трубопровода в воде;

f -коэффициент трения гайдропов или трубопровода по грунту; определяют по табл.7;

К =1,5 - 2 - коэффициент "трогания" с места, представляющийсобой отношение усилия, необходимого для сдвига неподвижной плети, к усилию дляее равномерного движения (при движении плети К = 1).

Таблица 7

Род грунта	Коэффициент f
для трубы	для цепи
Скальные грунты	0,65	0,65
Пески крупные и гравелистые	0,55	0,6
Пески мелкие и супеси	0,45	0,5
Илистые и суглинистые грунты	0,40	0,45
Глина	0,45	0,40

При движении плети под углом β ≥ 30°к направлению движения буксировщика сопротивление на тихой воде определяют поформуле

(60)

где С_х -коэффициент сопротивления трубы, определяемый по графику рис. 4, в зависимостиот числа R_e (Рейнольдса);

С^п_х - коэффициент сопротивления понтона для стандартногоспаренного понтона, определяемый по графику рис. 14, 15, в зависимости от угла β;

S_noн -действительная площадь проекции понтона на плоскость, перпендикулярнуюдвижению;

d и L - диаметр и длина плети.

Рис. 14. Значение коэффициента сопротивлениятрубы в поперечном потоке С_х:

---

Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 33; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!