Особые случаи докования судов

Стыковка кораблей, т.е стыковка требует соблюдения определенных правил. Иногда необходимо произвести неожиданную стыковку по тем или иным причинам. В материале мы рассмотрим такие частные случаи.

Неполный подъем судна из воды

В случае, когда аварийное судно необходимо поднять из воды хотя бы частично, а мощного грузоподъемного оборудования не хватает, возможна так называемая «частичная» или «неполная» стыковка судов.

В зависимости от соотношения подъемной силы и длины дока или понтонов с массой (водоизмещением) и длиной поднимаемого судна можно рассматривать следующие случаи:

а) подъемная сила дока (понтона) значительно меньше доковой массы корабля, но длина корабля меньше или примерно равна (в пределах ±15-20%) длине дока;

б) подъемная сила дока (понтонов) также значительно ниже веса дока, но длина дока или общая длина понтонов значительно (более чем на 20 %) меньше длины дока судно поднимается.

В первом случае судно поднимается параллельно своей первоначальной ватерлинии, но, в отличие от обычного докования, не может быть поднято из воды на полную высоту осадки (рис. 1).

Рис. 1 Неполная стыковка: а — с неполным всплытием дока; б — при поднятии наконечника

Во втором случае с помощью грузоподъемных устройств, сосредоточенных в районе подъемного наконечника, производят дифферентование судна. Рассмотрим эти случаи.

Неполное докование судов

Если поднимаемое с воды судно установить по его длине симметрично мидель-шпангоуту дока, то расчеты сводятся к проверке достаточной остойчивости при наличии воды на стапельной палубе и проверке общей и местной прочности. Обратите внимание, что в данном случае остойчивость будет значительно ниже, чем остойчивость доковой системы корабля, когда корабль полностью находится вне воды, а стапельная палуба полностью осушена.

Так, при грузоподъемности дока 4500 т, а вес судна 9000 т, поперечная метацентрическая высота доковой системы корабля составит 4,2 м вместо 20,8 м. Следовательно, неполная доковка судов должна осуществляться выхода в безветренную погоду или должны быть реализованы специальные меры по повышению устойчивости доковой системы корабля: прочная и надежная швартовка к бортам дока порожних барж, понтонов и т.п.

Подъем оконечности судна

В случае, если какая-либо из оконечностей судна подлежит ремонту, а длина значительно превышает (более чем на 20 %) длину дока или общую длину половины имеющихся судоподъемных понтонов [1], судно как целым, а только одним из его концов.

В этих условиях особое внимание следует уделять предотвращению смещения судна со стапеля и выскальзыванию причала из-под судна. При подъеме оконечности судна с помощью понтонов необходимо учитывать натяжения тросов, которыми понтонный трос крепится к судну в продольном направлении.

Этот вопрос подробно обсуждается в руководстве по спасательным делам. Рассматривая случаи подъема оконечности корабля с помощью дока (см рис. 1), следует отметить, что если угол наклона эллинговой палубы дока больше угла трения [2] 2 , значение угла трения обычно принимают в пределах 6,5-4,5, то силы, вызывающие проскальзывание, настолько велики, что удержать судно на причале с помощью швартовых канатов невозможно. Рекомендуется рассчитывать не только величину необходимой опорной силы Р и ее координату по длине, но и величину угла наклона α. После получения удовлетворительных значений Р и α производятся расчеты остойчивости, прочности, причаливания к бочкам или якорям и корабля к причалу.

Основной расчет заключается в определении опорной силы дока и координат для ее приложения. Сначала следует задать желаемую ватерлинию судна; затем определяют угол дифферента и с помощью шкалы Бонжана и теоретических кривых определяют водоизмещение Vc и координаты CV — xc и zc для желаемой или заданной ватерлинии судна.

Необходимая опорная сила пирса P определяется как разница между весом корабля Dc и его водоизмещением Vc. Если судно для облегчения операции подъема оконечности принимает балласт в опущенную оконечность (в нашем примере в форпик) весом Gb, то:

P=Dc–Vc+Gb.

Координата опорной силы по длине судна определяется из условия выравнивания моментов относительно мидель-шпангоута судна:

xp=Dcxc–Vcxc+GbxbP.

Дифферент дока, как правило, определяется наклоном главной линии корабля и условием приложения силы Р на расстоянии хр от миделя корабля.

Док должен быть направлен под судно таким образом, чтобы длина контакта судна с гусеницей кильблока была как можно большей. Недостаточная высота башен может ограничить длину контакта.

Пример. Корабль длиной 120 м, водоизмещением 6000 т, осадкой Тн = 3,8 м и Тм = 4,5 м с координатами ЦТ zc = 6,0 м и xc = -1 м должен быть поставлен в док, характеристики которого имеют вид следует:

• грузоподъемность 4500 т;
• дедвейт 4000 тонн;
• длина 100 м;
• ордината dH на высоте 4,5 м;
• поперечный момент инерции ватерлинии 27×10 м4.

Судно поднимают для замены гребного винта и ремонта румпеля. Задача решается последовательными подходами. Примем, что пятка ахтерштевня должна быть на 1 м выше уровня воды, а угол дифферента равен 3,3°, т е меньше угла трения. Таким образом, носовая осадка составляет 6 м. Мы рассчитываем на пресную воду. Определяем, что водоизмещение судна по указанной ватерлинии Vc — 3000 м³. Рассчитываем положение ЦВ корабля по длине относительно мидель-шпангоута корабля. Получаем Хцв = 38,5 м.

Если ЦТ корабля находится на расстоянии 1 м в корму от миделя и принято решение принять в форпик 200 т балласта, получим значение опорной силы Р и координаты точки ее приложения по длине:

P=Dc–Vc+Qb=6000–3000+200=3200 ч;

MP=Gbxb+Dcxc–Vcxcol=200 60–6 000 1–3 000 38,5=110 000 тм;

хР=34,3 м.

Для устранения момента выворота необходимо иметь в доке количество балласта, обеспечивающее положение точки приложения результирующей опорной силы и сил веса на расстоянии 34,3 м от миделя корабля.

Рис. 2 Построение шкалы Bonjean doka. 1 — размер груза; 2 — цифры по ординатам

По шкале Бонжана для дока (рис. 2) определяем его водоизмещение и абсциссу CV относительно миделя. Расчет проводится следующим образом (таблица 1):

плавучесть дока:

vд=992 10=9920 м3

Координата CV слева от среднего сечения (рис. 3):

xsd = 912992 = -0,92 м.

Момент веса дока относительно миделя дока принимается равным нулю. Точка приложения равнодействующей по отношению к миделю дока должна быть (при смещении миделя дока от миделя судна на А = 14,3 м):

xP=xP–A=34,3–14,3=20 м.

Количество балласта определяется как разница между плавучестью, силой Р и весом дока:

Gb=vd–P–Gd=9 920–3 200–4 000=2 720 м3.

Уравнение моментов относительно средней части дока:

Мб+М=0,

где:

Mb=–M=–xsd vd=–9 920 0,92=–9 130 тм.

Предположим, что балласт распределяется следующим образом: отсек IV осушается полностью, балласт поступает в отсеки III и II в одинаковом количестве, балласт поступает в отсек I в наибольшем количестве (см рис. 13).

Рис. 3 Подъем кормы частичной стыковкой. 1 — корабль; 2 — док; 3 — средний отдел сосуда; 4 — средняя секция дока; 5 — шкала сосуда Бонжана; I — IV — комнаты

Рассчитаем координату по длине ЦТ для всего балласта в целом и его распределение по помещениям I, II, III:

хб = МбГб = -9 1302 720 = -3,39 м.

Уравнение для моментов балласта, принятое в отделениях, имеет вид:

(Гб–2в) x1+v2x2+v3x3=Мб,

где:

• v2, v3 — вес балласта, полученного в помещениях II и III (отдельно); v2 — v3 = v;
• х1, х2, х3 — координаты центров тяжести балласта, полученных в помещениях I, II, III соответственно.

Подставляя числовые значения в уравнение выше, получаем:

v2=v3=1240 ч; v1=240 ч.

Соответственно, при расчете с достаточной практической точностью выполняются следующие условия: получается достаточное значение подъемной силы Р и угол, равный 3,3°, который меньше угла трения, равного 4,5°.

Затем традиционными методами проверяют достаточность устойчивости и местной прочности. Для случаев неполной стыковки могут быть рекомендованы те же нормы остойчивости и давления ветра, что и для обычной стыковки.

Докование на понтонах

При отсутствии пирса для вскрытия подводной части судна можно прибегнуть к частичному или полному подъему (швартовке) на понтоны.

Будет интересно: Несколько вопросов по эксплуатации плавдоков

В случае неполной стыковки под наружную кромку осматриваемого или ремонтируемого судна подводят на стропах или полотенцах судоподъемные понтоны, плавучесть которых выбирают таким образом, чтобы судно, продув их, получало необходимую черновик и отделка.

Расчет дифферента осуществляется по формулам «посадки на скалу», выведенным на основе формулы метацентрической устойчивости.

Сила P, создающая дифферент (Tk — Tn), равна:

P=DH(Tk–Tn)L(0,5L–xc),

где:

• D – водоизмещение корабля.
• H – продольная метацентрическая высота.
• (Тк — Тн) — дифферент судна.
• L – длина судна.
• хс — расстояние ЦВ корабля от миделя.

Определив потребную подъемную силу всех понтонов и каждой пары понтонов в отдельности с учетом выхода их из воды, проверяют устойчивость понтонной системы корабля в процессе продувания понтонов и на конечной ватерлинии.

Предлагаемый ниже способ полного подъема на понтоны, разработанный группой советских конструкторов, впервые был применен в 1951 г на одной из верфей. Метод был проверен путем подъема нескольких тяжелых понтонов (весом до 2400 тонн) и плавучего дока весом ок. 3000 т, для чего на судоподъемных понтонах были установлены специальные кронштейны, показанные на рис. 4. Как показал опыт, можно использовать не более 60% номинальной подъемной силы понтонов, так как для обеспечения остойчивости значительный объем понтона должен находиться выше конечной ватерлинии.

Рис. 4 кронштейна для понтонов. 1 — объект; 2 — кронштейн; 3 — понтон; 4 — страховочный трос

Наиболее важным при расчете возможности подъема является определение подъемной силы понтонов, дающей необходимую высоту подъема выставленной части судна, а также расчет остойчивости понтонной системы судна.

Последовательность расчета следующая:

1) Рисуется схема положения понтонов по отношению к судну и выставляются промежуточные ватерлинии. Расположение понтонов по высоте поднимаемого судна должно быть таким, чтобы моменты инерции ватерлинии по отношению к продольной и поперечной осям на протяжении всей операции обеспечивали положительное значение остойчивости.

Рис. 5 План набережной и понтонов (для примера). Масштаб сильно искажен. 1 — объект; 2 — кронштейны; I—V — группы понтонов

Так как при подъеме верхняя кромка понтонов отделена от основной обводки судна на значительную величину и с прямым тангажем, без крена и дифферентовки, момент инерции ватерлинии практически равен нулю, остойчивость корабля -понтонная система отрицательная. В результате возможна качка судна, что приводит к аварии. Поднимать рекомендуется с заранее рассчитанным дифферентом (рис. 5).

2) Составляется нагрузка для причальной понтонной системы, пример этого приведен в таблице. 2.

3) Для каждой из ватерлиний есть плавучесть и остойчивость;

4) Строится график изменения остойчивости в процессе подъема понтонов (рис. 6).

Пример. Требуется поднять док на понтоны со следующими габаритами:

• масса пустого 4000 тонн;
• длина 120 м,
• момент инерции ватерлинии:
• поперечный 27×104м4;
• продольный 432×104 м4;
• конечная ватерлиния — на 3 м ниже основной линии причала;

характеристики понтонов:

• длина 15 м;
• диаметр 7 м;
• водоизмещение полностью надутого и погруженного понтона 570 т;
• водоизмещение заполненного понтона — 114 т (плавучесть полностью затопленного понтона — 6 т).

Рис. 6 График остойчивости при подъеме на понтоны. 1 — поперечная метацентрическая высота; 2 — продольная метацентрическая высота

Количество понтонов определяем исходя из того, что на конечном подъеме водовода их плавучесть используется на 60%. Тогда количество понтонов n равно:

п=4 0000,60(570–120)=15.

Примем n = 16, так как четное число удобнее. Подводим понтоны под док, как показано на рис. 5 (такое расположение обеспечивает устойчивость системы в процессе подъема одного конца). Набор высоты выполняется с постепенным формированием дифферента. Определяем положение ЦТ док-понтонной системы.

Рис. 7 водоводов с последовательным подъемом. 1 — ватерлиния до причала; 2 — 1 группа понтонов; 3 — 2 группы понтонов; 4 — 3 группы понтонов; 5 — 4 группы понтонов; 6 — 5 групповых понтонов

Имея несколько характерных ватерлиний (рис. 7) и нанося их на чертеж, вычисляем для них элементы плавучести, положение ЦВ, моменты инерции ватерлиний и метацентрические высоты.

Результаты расчетов причала, поднятого на понтоны, приведены в таблице. 3.

Спуск судов на воду и подъем их на стапель при помощи плавучего дока

На ряде судостроительных и судоремонтных предприятий вместо спуска вновь строящихся или ремонтируемых кораблей на воду по поперечным или продольным наклонным спусковым основаниям, а также вместо подъема судов с воды на стапель по стапелю производится спуск судов на воду и поднят из воды с помощью плавучего причала. В этом случае объект освобождается от дорогостоящего строительства наклонного пускового фундамента или стапеля. В промежутках между спусками и подъемами док можно использовать по прямому назначению.

Рекомендуемая литература: Вопросы по теории кораблей и технической графике

Для спуска или подъема судов, пользующихся причалом, должен быть предусмотрен горизонтальный стапель с укрепленной береговой линией. Взаимное расположение дока и стапелей, а также места погружения дока и стационарной его стоянки схематично показаны на рис. 8. Вот док, постоянно стоящий в определенном месте (I), одна из ремонтных мастерских; перед приемкой судна док подводят к специально оборудованной точке на набережной объекта, где производят стыковку с сухопутными путями к линии измельчения (II); место выемки, предназначенной для проходки дока (III), оборудуют глухими якорями или бочками для точной установки дока над выемкой.

Наиболее удачным расположением помещений I, II и III следует считать такое, при котором док можно перемещать, тяня за швартовы с помощью собственных шпилей, без помощи буксиров.

Для подведения судна к доку используют мастерские краны или специальные лебедки, так как грузоподъемность шпилей дока недостаточна для этой цели. Последнее легко доказать. При установке пришвартованного корабля на тележки коэффициент тормозного трения φ редко бывает меньше φ — 1:50, поэтому для корабля массой 3000 т разрывное усилие при заданном значении коэффициента трения составит 60 т, а подъемная сила на причалах составляет ок. 3000 т, тяговое усилие шпилей обычно не превышает 3 т. Использование многошкивных талей слишком сложно и трудоемко.

Рис. 8 Установка дока, чтобы его можно было перемещать тросами без помощи буксира. I — причальная стоянка во время ремонта; II — причальная стоянка на слипе; III — место погружения; 1 — размеры ямы; 2 — мертвые анкеры; 3 — прибрежные ожоги

При использовании дока для спуска судов во избежание аварии при движении судна к доку (или вытаскивании его из дока) необходимо фиксировать положение дока по отношению к береговому стапелю как по вертикали и горизонтально. Для предотвращения схода тележек с рельсов док направляется носовой частью на специально изготовленные подводные опоры, погруженные в воду и хорошо поддерживаемые ими.

Док, жестко опирающийся на подводные опоры, не может быть дифферентован к носу, когда движущееся судно переносит свой вес на нос (рис. 9). Получение балласта перед ходом судна необходимо в любом случае, независимо от того, движется судно от берега к пристани или от пристани к берегу.

В первом случае балласт нужен для снятия дока с опор после установки корабля в нужное положение. По окончании установки балласт откачивается, док всплывает и его доставляют к месту погружения для спуска судна на воду.

Во втором случае балласт следует брать таким образом, чтобы док не начал всплывать при смещении центра тяжести корабля на береговые стапели.

Таким образом, грузоподъемность дока из-за необходимости приема упомянутого выше маневренного балласта не может быть полностью использована, или, что то же самое, док должен иметь запас плавучести, обеспечивающий снятие с опор и возможный «нагон» [3]3 Понижение уровня воды на акватории от ветра или во время отлива x во время движения судна.

Рис. 9 Береговая поддержка. 1 — опора; 2 — док; 3 — кронштейн; 4 — переходная балка; 5 — уравнительный переход; 6 — береговой слип

С учетом минимального зазора при стрельбе с опор, равного 0,1 м, и запаса на возможную «волну» воды, равного Δ, получим необходимый запас по подъемной силе Δv, равный:

∆v=(0,1+∆T) S, м3,

где:

• S — площадь ватерлинии дока.

Операция по перемещению судна (от момента постановки дока до момента подъема с опор) обычно занимает 5-10 часов, а при попутном ветре падение уровня воды за это время может в несколько раз превышать зазор, необходимый для снятия с опор. В одном из случаев поправка на воздействие воды оказалась равной 0,5 м.

Береговая крепь обычно является «фиксирующей» и имеет вид опоры для кресел мостика, поэтому док устанавливается в строго определенном положении с точностью до 2-3 см в продольном и поперечном направлениях.

В боковом направлении правильность установки дока регулируется швартовными тросами со шнурами на концах (рис. 8). В тех местах, где есть течение вдоль берега или более или менее постоянные ветры и существует реальная опасность поворота дока по отношению к береговой крепи, используется вторая крепь, которая ставится в сторону моря первый (рис. 10).

Уровень берегового стапеля обычно значительно выше уровня стапельной палубы в доке, прямо в корабельный. Регулировка этих поверхностей достигается с помощью устройства на эллинге пирса специальных эстакад (рис. 10). Учтите, что весом такой эстакады нельзя пренебрегать; Так, вес эстакады высотой 2,5 м для спуска на воду судна массой 2000 т и длиной 100 м получился 180 т (около 10 % веса судна).

Рис. 10 Укрепление у причала на двух опорах. 1 — док; 2 — корабль; 3 — первая группа вагонов; 4 — береговая крепь; 5 — морская поддержка

Для бокового спуска могут быть использованы так называемые «гребенчатые» однобашенные доки, по которым суда перемещаются (или перемещаются) от «гребенчатой» стенки (см рис. 6). Эта операция не требует специальных расчетов.

Основным доковым расчетом при спуске судна на воду, определяющим все основные параметры конструкции, является расчет докового балласта, который осуществляется в процессе движения судна, и определение давления на опоры.

Определение усилий на опоре. Движение судна от берега к доку вызывает не только увеличение давления от дока на опору, но и появление дифферента (рис. 11).

Значение начального давления Q0 назначается исходя из требования обеспечения невозможности перемещения дока под действием бокового ветра или гидроудара, что возможно в течение определенного периода времени. Конструкции волнолома и швартовных тросов должны выдерживать ветровой момент, отрывающий док от волнолома.

Обозначим площадь силуэта дока, с вставленным в него кораблем, через Ω, расчетное давление ветра примем статическим и равным 25 кг/м², длину дока обозначим как л, м.

Рис. 11 План усилий при буксировке первой группы тележек. 1 — док; 2 — корабль; 3 — первая группа вагонов; 4 — опора

Начальное давление будет равно:

Q0=ΩηP,

где:

• η — коэффициент трения на опоре, который можно принять равным 0,2.
• Р — давление ветра.

Момент, на который должно быть рассчитано швартовное устройство, равен:

М=LΩ2P.

Начальные условия равновесия выражаются как:

Mb–Q0b=0,v0+Q0=Dd+Gb,

где:

• Mb – момент веса балласта по отношению к центру опоры, тм.
• b — расстояние от мидель-шпангоута дока до центра крепи, м;
• v0 — водоизмещение дока при посадке на опору, т;
• Dд — масса дока, т;
• Gb — масса балласта, т.

Расчетное усилие в опоре представляет собой сумму начального прижимного усилия и сжимающего усилия Р1, возникающего от веса первой группы тележек:

Q1≈Q0+P1.

Обычно эта опорная сила является наибольшей, но при расчете следует проверить, какое из следующих равенств дает наибольшее давление:

Q1≈Q0+P1

или:

Q2≈Q1–G1+P2.

Величина дифферента t и величина дополнительного смещения Δv1 от буксировки первой группы тележек для призматического дока будут определяться из уравнений:

∆Q1≈Q0+∆Q,P1=∆Q1+∆v1,∆v1L6+P1a–∆Q1b=0,t1=2∆v11B12+b,

где:

• ΔQ1 — приращение вниз;
• Δv1 – приращение балласта;
• α — расстояние между средней частью дока и точкой приложения силы P1;
• B — ширина дока, м.

Величина дифферента не может быть назначена произвольно, так как она ограничена допустимым прогибом судна и максимальным давлением второй группы тележек, подошедших к порогу стапеля. Для большинства судов допустимая точка прогиба не должна превышать tc = 0,001 Lc.

Приняв линию упругого прогиба корабля в виде параболы и зная расстояние между первой и второй группой тележек (или задав величину этого расстояния), легко определить максимально допустимую осадку в каждом случае. Минимальное количество балласта, которое необходимо откачать для возвращения дока в горизонтальное положение, определяется из уравнения:

∆v1a6+b=Gbx,

где:

• х — расстояние между центром тяжести перекачиваемого балласта и опорой.

Определение моментов, действующих в этом случае на изгиб дока, дано ниже.

Определение усилий на двух опорах. При монтаже дока на двух опорах (см рис. 10) расчеты по определению обвязки исчезают, остаются только расчеты на прочность.

Определяется изгибающий момент, соответствующий концу нарезов корабля с минимальным балластом. При выполнении этого условия контролируют изгибающие моменты при последующей нарезке судна и определяют количество балласта, которое необходимо откачивать после каждого движения судна. Увеличением водоизмещения дока от стрелы прогиба обычно пренебрегают, так как оно относительно невелико.

увеличение усилий на опорах при нарезах i-й тележки легко определяется по формулам:

∆Qi+∆Ri=Pi, ∆Ribi+Qiai=0.

Силовая диаграмма представлена ​​на рис. 10, 11.

Оборудование. Для безопасного спуска судна на воду рекомендуется использовать оборудование, исключающее возможность повреждения причала из-за неправильной откачки. Эта операция особенно опасна, если необходимо часто останавливать судно и понемногу откачивать балласт, так как ошибки накапливаются и могут вызывать помпажи в соединениях корпуса дока и корабля.

Для причала, работающего на одной опоре, желательно иметь уровень, позволяющий путем откачки заранее рассчитанной группы помещений привести мидель причала и оба его конца в одну горизонтальную линию. Это гарантирует от ошибок в конце каждого «четного» периода операции (см пример ниже), а также позволяет получить расчетные значения просадки t в конце «нечетных» операций.

Рекомендуемая литература: Взаимодействие плавучего дока и корабля: силы между ними и изгибающие моменты

При необходимости «ужать» работу (15-20 остановок) желательно автоматизировать работу балластной системы и лебедки. На основе апробированной схемы дистанционного управления клинкерами балластной системы и роликовой правильной машины, уже имеющейся на одном из крупных доков (рис. 12), можно спроектировать следящую систему со следующей задачей, для пример:

а) при достижении дифферента 0°10′ (максимально допустимая) лебедка, тянущая судно, отключается;

б) при продвижении первой группы тележек по причалу на 10 % включается откачка первой группы помещений и продолжается до получения дифферента 0 ± 3′ (открывается группа клинкеров); при 15% хода выключается лебедка, которая автоматически включается снова, как только отключается подкачка;

в) после того, как корабль переместится еще на 10%, включается на откачку следующая группа помещений, которая отключается при достижении дифферентовки ±3′ и т д.

Вышеуказанные требования по автоматизации могут быть установлены для дока с элементами, указанными в примере и таблице. 4. Во всех остальных случаях их необходимо устанавливать с учетом конкретных условий спуска.

Рис. 12 Автоматическое реле уровня дифферента. 1 — стальная труба; 2 — ртуть; 3 — контакт с платиновым наконечником

Для дока, работающего при спуске кораблей на воду на двух опорах, достаточно иметь трехточечный калибр, который входит в оборудование любого крупного или среднего дока.

Пример. Рассмотрим док со следующими характеристиками:

• длина 120 м;
• ширина 30 м;
• высота понтона 3,0 м;
• допустимый изгибающий момент 25×103 тм;
• площадь парусов 1200 м²;
• собственная масса с неперекачиваемым балластом 4500 т;
• сток воды за 3 часа 0,3 м;
• просвет между причалом и опорой 0,1 м;
• вес судна 2500 тонн;
• количество групп вагонов 3.

Распределение комнат показано на рис. 1. 3.

Буксировку судна в док разделим на восемь операций и в конце каждой операции запишем состояние балластировки. Рассчитаем стартовый этап I; если при посадке на опору без дифферента док имеет водоизмещение 9560 м³ и необходимую прижимную силу, определяемую по формуле

Q0 = ΩPη

, равна 150 т, необходимый объем балласта составит 5060 м³ (по 1265 м³ в каждой из четырех групп отсеков) плюс 150 м³ прижимного веса в ближайших к опоре отсеках.

Рис. 13 Распределение групп отделения (I—IV) в доковом понтоне

При протаскивании первой группы тележек (операция II) обычно возникают наибольшие изгибающие моменты (при малом числе групп тележек). Для этой операции графоаналитический расчет прочности показан на рис. 14, остальные операции приведены в табл. 4.

В момент приближения второй группы тележек к порогу берегового скольжения наступает равновесие при следующих условиях: сила Δv1 (показана прямоугольником 3) равна по величине опорным силам P1, а их моменты по отношению к силы Q равны. Полученные результаты наносят на диаграмму (рис. 14).

Взаимоуравновешивающие силы веса дока, балласта и равномерно распределенных опорных сил на рис. 14 отсутствуют.

Как видно из диаграммы, прочность дока достаточна, так как эффективный момент М = 9600 тм меньше допустимого момента Мдоп.

Рис. 14 Схема сил и изгибающих моментов на конце нарезов первой группы тележек. 1 — сила Q; 2 — хомут балластный; 3 — усилие Р1; 4 — опорные силы Δv1; 5 — сила резания; 6 — изгибающий момент

Спуск дока на конце B:

tB=∆v1L2+b 2B=0,13 м.

Сработка дока в точке приложения Р1:

tP1=tBb–aL2+b=0,03 м.

Определяем (приблизительно) возможное уменьшение силы Р1, по возникновению изгибающего момента в корпусе корабля при погружении тележек первой группы на 3 см.

Рис. 15 Форма для расчета ΔP1

Поскольку нам нужно определить только величину P1, приведем расчет к схеме, представленной на рис. 15 (для определения силы, вызывающей прогиб стрелы 3 см у консольной балки длиной 80 м, опирающейся на две опоры):

l=40 102 см, J=250 106 см4, MII=∆P1 40 102, RIII=–∆P1, RII=2∆P1.

Стрелка прогиба, равная 3 см, равна выражению:

v=3=vIIl+∆P1l33EI=MIIIl23EI+∆P1l33EI=2∆P1l33EI.

Подставив цифры, получим: P1 ≈ 39 тонн, то есть менее 5% ΔP1, которым можно пренебречь.

Расчет нарезов для двух опор аналогичен. Нельзя просто проверить Δv1, полученное в результате стрел прогиба дока, как малую величину по сравнению с весами буксируемого судна и откачанного балласта.