Боллард тяга

Тяга кнехта — это общепринятая мера тяговой (или буксирной) силы гидроцикла . Она определяется как сила (обычно в тоннах -силах или килоньютонах (кН)), действующая судном на полной мощности на береговой кнехт через буксирный трос, обычно измеряемая в ходе практических испытаний (но иногда имитируемых) под условия испытаний, которые включают спокойную воду, отсутствие прилива , балансировку по уровню, достаточную глубину и боковой зазор для свободного потока гребного винта . Подобно мощности или пробегу автомобиля, это удобное, но идеализированное число, которое необходимо корректировать с учетом условий эксплуатации, отличных от тестовых. О тяговом усилии судна можно сообщить в виде двух чисел: статическое или максимальное тяговое усилие – наибольшая измеренная сила – и устойчивое или непрерывное тяговое усилие, представляющее собой среднее значение измерений за интервал, например, 10 минут. Эквивалентное измерение на суше известно как тяговое усилие или сила тяги , которая используется для измерения общей горизонтальной силы, создаваемой локомотивом , частью тяжелой техники, такой как трактор или грузовик (в частности, балластный тягач ), который используется для перемещения груза.

Тяга кнехта в первую очередь (но не только) используется для измерения прочности буксиров , причем крупнейшие коммерческие портовые буксиры в 2000-2010-х годах имели от 60 до 65 коротких тонн силы (530–580 кН; 54–59 тс) кнехта. тяговое усилие, которое описывается как 15 коротких тонн силы (130 кН; 14 тс) выше «обычных» буксиров. Самый сильный буксир в мире с момента его поставки в 2020 году - это Island Victory (Vard Brevik 831) компании Island Offshore с тяговым усилием 477 тонн-сил (526 коротких тонн-сил; 4680 кН). Island Victory — это не типичный буксир, а скорее корабль особого класса, используемый в нефтяной промышленности, называемый буксиром для подачи якорей .

Фон

В отличие от наземных транспортных средств, данных об установленной мощности недостаточно, чтобы понять, насколько силен буксир – это связано с тем, что буксир работает в основном на очень низких или нулевых скоростях, поэтому может не передавать мощность (мощность = сила × скорость; поэтому, для нулевых скоростей мощность также равна нулю), но при этом поглощает крутящий момент и создает тягу. Значения тяги к болларду указаны в тоннах -силах (записанных как t или тоннеф) или килоньютонах (кН).

Эффективная сила буксировки равна произведению общего сопротивления на скорость корабля.

$P_{E}=R_{T}\times V$

Полное сопротивление представляет собой сумму сопротивлений трения, $R_{F}$, остаточное сопротивление, $R_{R}$и сопротивление воздуха, $R_{A}$.

$R_{F}={\frac {1}{2}}\times C_{F}\times \rho _{w}\times V_{w}^{2}\times A_{s}$

$R_{R}={\frac {1}{2}}\times C_{R}\times \rho _{w}\times V_{w}^{2}\times A_{s}$

$R_{A}={\frac {1}{2}}\times C_{A}\times \rho _{a}\times V_{a}^{2}\times A_{a}$

Где:

$\rho _{w}$ плотность воды

$\rho _{a}$ плотность воздуха

$V_{w}$ это скорость (относительно) воды

$V_{a}$ это скорость (относительно) воздуха

$C_{F}$ коэффициент сопротивления трения

$C_{R}$ – коэффициент сопротивления остаточного сопротивления

$C_{A}$ коэффициент сопротивления воздуха (обычно довольно высокий, >0,9, поскольку корабли не спроектированы с учетом аэродинамики)

$A_{s}$ это смоченная зона корабля

$A_{a}$ площадь поперечного сечения корабля над ватерлинией

Измерение

Значения тягового усилия можно определить двумя способами.

Практическое испытание

Рисунок 1: испытание на подъем кнехта в идеальных (воображаемых) условиях.

Этот метод полезен для разовых проектов кораблей и небольших верфей . Он ограничен в точности — для получения надежных результатов необходимо соблюдать ряд граничных условий. Суммируя приведенные ниже требования, практические испытания на подъем кнехта необходимо проводить в глубоководном морском порту , в идеале не в устье реки, в спокойный день при почти полном отсутствии движения.

• Корабль должен находиться в спокойной воде. Течения или сильный ветер могут исказить результаты измерений.
• Статическая сила , которая должна двигать корабль вперед, должна создаваться только за счет выброса гребного винта . Если бы корабль находился слишком близко к стене, вода могла бы отскочить назад, создав движущую волну. Это приведет к фальсификации измерений.
• Корабль должен находиться на глубокой воде. Если бы существовал какой-либо эффект земли, измерение было бы фальсифицировано. То же самое справедливо и для ходьбы пропеллера .
• воды Соленость должна иметь четко определенное значение, так как она влияет на удельный вес воды и, следовательно, на массу, перемещаемую гребным винтом в единицу времени.
• Геометрия буксирного троса должна иметь четко определенное значение. В идеале можно было бы ожидать, что он будет строго горизонтальным и прямым. В действительности это невозможно, потому что
  • леска попадает в контактную сеть из-за своего веса;
  • две фиксированные точки троса, а именно кнехт на берегу и буксирный крюк или утес судна, не могут иметь одинаковую высоту над водой.
• Условия должны быть статичными. Для надежного измерения мощность двигателя, курс судна, условия движения гребного винта и натяжение буксирного троса должны достичь постоянного или близкого к постоянному значения.
• Одним из условий, на которое следует обратить внимание, является образование короткого замыкания в гонке разряда гребного винта. Если часть нагнетательного канала всасывается обратно в гребной винт, эффективность резко снижается. Это могло произойти из-за того, что испытание проводится на слишком мелком месте или слишком близко к стене.

На рисунке 2 показана иллюстрация влияния ошибок при практическом испытании на тягу к столбу. Обратите внимание на разницу высот концов троса (левый кнехт выше буксирного крюка судна). Кроме того, имеется частичное короткое замыкание тока разряда винта, неравномерность дифферента корабля и короткая длина буксирного троса. Все эти факторы способствуют погрешности измерения.

Рисунок 2. Испытание подъема болларда в реальных условиях.

Моделирование

Этот метод устраняет большую часть неопределенностей практического испытания. Однако любое численное моделирование также имеет погрешность. Кроме того, инструменты моделирования и компьютерные системы, способные определять тяговое усилие для конструкции корабля, являются дорогостоящими. Следовательно, этот метод имеет смысл для более крупных верфей и для проектирования серии кораблей.

Оба метода можно комбинировать. Практические испытания могут быть использованы для проверки результатов численного моделирования.

Транспортные средства с приводом от человека

Практические испытания на тягу к болларду в упрощенных условиях проводятся для транспортных средств с приводом от человека . Там тяга к столбу часто является категорией соревнований и дает представление об эффективности силовой передачи. Хотя условия для таких измерений неточны в абсолютном выражении, они одинаковы для всех участников. Следовательно, они все еще могут быть действительны для сравнения нескольких кораблей.

См. также

• Азипод
• Короткая насадка
• Тяговая сила

Дальнейшее чтение

• «Правила испытаний на тягу кнехта для буксиров с рулевой винтомоторной установкой» . Проверено 24 августа 2011 г.

Внешние ссылки

• Международный стандарт испытаний натяжения кнехтов – 2019 г.
• Тяга кнехта, капитан П. Захалка, Ассоциация ганзейских морских страховщиков.