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;
Стр - коэффициент трения плети, рекомендуется приниматьдля гладких трубопроводов (без бетонного или других шероховатых покрытий трубы)Сх = 1,5×103, для шероховатых (бетонное или другоешероховатое покрытие) СХ = 2,5×103;
Sсм -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 ;
SТр -площадь поперечного сечения трубопровода, м2;
- коэффициентостаточного сопротивления понтонов;
Sпон= Sn×n - суммарнаяплощадь поперечного сечения всех понтон м2;
Sn -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;
Кп - 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 Kn = 1;
- поправочныйкоэффициент на нестандартное расстояние между понтонами (стандартным отношением считается = 8, где tn –расстояние между понтонами; dn - диаметрпонтона) определяется по формуле:
- определяютиз табл. 6 в зависимости от формы понтона;
- частотавстречи с волной, 1/с;
λВ и hВ -длина и высота регулярных волн, м;
СВ - коэффициент сопротивления плети, на волнении,принимается равным СВ = 20 для стандартной плети и СВ = 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:
Sм = 229м2;
Sтр = 1,13м2;
Snoн = 7м2;
Стр = 2,5×10-3;
ρ = 104,6 кгс/с2м-4;
Определяют коэффициент
При стандартных понтонах
Общее сопротивление плети на тихой воде Rтв при V = 2 м/с определяют с учетом только первых трех членовв формуле (58):
Rтв= 2,5×10-3×104,6/2×229×22+1,3×104,6/2×1,13×22+0,08×2+0,26×104,6/2×1,81×1×1×722+0,082= 120+340+765=1225 кгс,
при V =3 м/с, Rгв =2770 кгс.
2. Дополнительноесопротивление плети на встречном Rвол 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:
|
|
λв,× hв =22,5×1,5 м;
Св = 20;
V =3м/с
Sпон =5×1,4 = 7,0 м2;
(пристандартных понтонах).
Частота встречи понтонов с волной
Сопротивление плети на волнении
Rвол= 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 = RTB+Rвол = 2770 + 1810 = 4580кг.
При буксировкетрубопровода у дна с применением гайдропов (цепей) или трубопроводанепосредственно по грунту к гидродинамическому сопротивлению, вычисляемому поформуле (58), добавляют сопротивлениетрения Rфр 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 Сх -коэффициент сопротивления трубы, определяемый по графику рис. 4, в зависимостиот числа Re (Рейнольдса);
Спх - коэффициент сопротивления понтона для стандартногоспаренного понтона, определяемый по графику рис. 14, 15, в зависимости от угла β;
Snoн -действительная площадь проекции понтона на плоскость, перпендикулярнуюдвижению;
d и L - диаметр и длина плети.
Рис. 14. Значение коэффициента сопротивлениятрубы в поперечном потоке Сх:
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 33; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!