Ваерная лебедка

Основными проектными характеристиками являются: тяговое усилие, скорость выборки ваера, длина и диаметр ваерного каната.

Тяговые характеристики машин тралового лова связаны с размерами применяемых орудий лова, а орудия лова подбираются в соответствии с тяговыми характеристиками траулера.

Процесс подъема и спуска трала в общем виде является нестационарным, особенно при разгонах и торможении. При установившемся движении судна и ваера процесс движения траловой системы можно считать стационарными. При расчетах основных параметров лебедок необходимо выполнение следующих условий:

1. Скорость трала относительно воды при выборке не должна быть меньше скорости траления, для предотвращения выхода рыбы из трала.

2. Оптимальная скорость выборки ваеров - при которой себестоимость добываемой продукции минимальна.

3. Канатоемкость барабанов определяется режимом глубоководного траления. Для судов СРТМ – 2000-2200 м, до глубин 900 м; БМРТ- 3000 м, до глубин 1000-1200 м; БАТ- 3500 -4000 м, до глубин 1500-2000 м.

4. Скорость судна при подъеме трала должна быть наименьшей, но не меньше скорости устойчивой управляемости на курсе. Обычно V_С > [V_С] уст = 0,5-1,25 м/с или 1-2,5 узла.

5. При травлении ваеров (спуске трала) скорость трала относительно воды не должна быть меньше скорости устойчивого движения траловой системы (для предотвращения заверта трала). Обычно V_ТР >1,25 м/с или 2,5 узла.

В основу расчета должна быть положена паспортная диаграмма тяговых характеристик траулера.

Мощность, передаваемая гребному винту для буксировки:

                          N _Б = Ne – N _{ОТБ ,}                                                                                (7.1)

где Ne – мощность главного двигателя, квт;

N _ОТБ – мощность валогенератора, квт.

Расчетная мощность траления с учетом необходимого резерва мощности для маневров судна

                      N _ТР = К_Р ∙ N _Б                                                       (7.2)

где К_Р = 0,9-0,95 – коэффициент использования мощности главного двигателя.

По распорной диаграмме тяговых характеристик траулера (рис.7.1) определяется избыточная тяга на заданной скорости траления. Для современных траулеров минимальная скорость траления 2,5-3,0 узла и максимальная 5,5-6,0 узлов.

                   Рисунок 7.1-  График располагаемой тяги траулера.

Зная избыточную тягу траулера, ориентировочно принимают трал, ориентируясь на его агрегатное сопротивление. Из паспортной характеристики находят общий вес трала в воде с оснасткой, траловыми досками и грузами-углубителями.

Расчет нагрузки на ваерную лебедку при подъеме – спуске трала проводим с использованием физической модели судно-трал. Судно и трал представляем в виде материальных точек С и О, соединенных между собой гибкой тяжелой нерастяжимой нитью (рис.7. 2).

Рисунок 7.2 - Физическая модель судно-трал.

На трал действуют силы веса – G_T, гидродинамическое сопротивление R_T. На судно действует тяга гребного винта P_e. Ваер находится под действием распределённой силы веса q _в и сопротивления R _в. Натяжение ваеров у траловых досок Т_О, на ваерных блоках Т, и на лебедке Т_Л. Скорость трала при подъеме и спуске V_T является геометрической суммой, скорости судна V_C и скорости ваера V _В.

Скорость ваера при выборке трала определяется по формуле:

                          Vв =                          (7.3)

V_в^сп - скорость ваера при спуске трала:

                     V_в^сп =                                (7.4)

 В формуле (7.3) параметры V_T, V_C, R_T - значения для режима подъёма трала, в формуле (7.4) для режима спуска трала.

 Натяжение ваеров у траловой доски:

                            Т₀ =                                  (7.5)

Вывод формул 7.3-7.5  приводится в литературе [7].

Натяжение ваеров у ваерных блоков:

                                              T = T₀ K_l                                                                                         (7.6)       

 где К_l =1,05–1,1 - коэффициент учитывающий увеличение натяжения Т по отношению к Т₀ от действия сил сопротивления ваеров и их веса.

 Натяжение ваеров на барабане ваерной лебёдки:

                                           Т_л = Т _* К_{д *}К_{б *} К_У                                                                           (7.7)

 Где к_б = 1,03–1,05 коэффициент, учитывающий увеличение натяжения ваеров от сопротивления на ваерных блоках;

К_д = 1,1-1,25 коэффициент динамической нагрузки от волнения;

К_у = 1-1.2 коэффициент увеличения нагрузки на ваера от улова в мешке.

 Мощность привода ваерной лебёдки:         

                                                     N =                                                              (7.8)

Где ŋ – КПД привода лебдки.

 Для кабельных и кабельно-сетных барабанов основными характеристиками являются тяговое усилие, скорость тяги и вместимость рабочего барабана. При выборке кабельной оснастки трал складывается, движется в кильватерной струе, и поэтому нет математических зависимостей для определения сопротивления. В этом случае можно использовать эмпирическую зависимость:

                                 Т_{к =} К_д А_к R_тр                                                  (7.9)

где – агрегатное сопротивление оснащенного трала в режиме траления со скоростью V_T (паспортная характеристика), кн. Для проектируемого траулера можно принять как располагаемую тягу.

К_Д = 1,1-1,25 – коэффициент динамичности нагрузки от волнения моря и качки судна.

А _к – коэффициент изменения нагрузки при выборке кабельной оснастки. Он имеет максимальное значение в начале выборки А _мах = 0,6 и минимальное в конце А _мин = 0,22. При выборке канатно-сетной части А = 0,11.

Скорость трала относительно воды при выборке кабелей не должна быть меньше скорости движения трала в режиме траления для предотвращения выхода рыбы.

V_T =V_C + V_К                                                                      (7.10)

Рекомендуемое значение скорости выборки кабелей V_К = 0,6 -1,2 м/с, сетной части V_C = 0,25-0,5 м/с.

В ориентировочных расчётах нагрузку на барабанах кабельных лебёдок и кабельных втулках кабельно-сетных барабанов можно принять:

                            Т_к≥ 0,45Т₀  К_д                                                         (7.11)

Тяговое усилие при выборке канатно-сетной части:

                            Т_{кст =} 0,11 Т₀ К_д                                                        (7.12)

Лебёдки для подъема мешка по слипу.

Основными параметрами вытяжных (гиневых) лебедок являются тяговое усилие, скорость тяги и канатовместимость. Лебедки работают в кратковременном режиме длительностью не более 5 мин. Максимум усилия наступает в момент выхода концевой части мешка на нижний порог слипа. Сила тяги механизма расходуется на преодоление силы тяжести мешка с уловом и силы трения по слипу и на палубе судна.

Принято считать, что часть мешка с рыбой, находящаяся в воде, влияния на силу тяги не оказывает.

 Канатовместимость барабанов 60-100 м.

Скорость выборки вытяжных концов при подъеме мешка с рыбой – 0,25-0,5 м/с.

На расчетной схеме (рис.7.3) мешок представлен как гибкая тяжелая нить, которая находится в равновесии под действием сил тяжести G_M, трения F_C по слипу и палубе, нормального давления на слип N_C, силы тяги механизма T_B.

Рисунок 7.3 - Схема подъёма мешка по слипу.

  Вес мешка можно представить:

                G_M = q_M ∙ ℓ_M                                                         (7.13)

где q_M – вес одного метра мешка с рыбой, кн/м.

Сила трения по слипу F_C = N_C ∙ μ_C , по палубе F_П = μ_П  ∙ G_П

где μ_C, μ_П – коэффициенты трения мешка по слипу и палубе μ_C =0,28-0,3 μ_П = 0,4-0,6/

При длине мешка, равном или меньше длины слипа ℓ_М ≤ ℓ_С, сила тяги:

    Т_С = G_С * (μ_С ∙ Сosα +Sinα)                                         (7.14)

где   G_c = q_м* l_c - вес мешка находящегося на слипе.

При ℓ_М > ℓ_С сила тяги складывается из сопротивления на слипе и на палубе.

       Т_В =Т_С + Т_П                                                                                   (7.15)

Где                                                                (7.16)

–  вес части мешка, движущегося по палубе, кн.

–  угол между вытяжным концом и плоскостью палубы, град.

В ориентировочных расчётах усилие лебёдки необходимое для подъёма мешка с уловом по слипу можно принять

                                            Т_в ≥ 0,6 G_м                                                                          (7.17)

где – вес мешка с уловом;

                      ,                                 (7.18)

где – коэффициент плотности тела мешка с уловом;

кн/м³ – удельный вес рыбы;

С_пм– длина пожилины мешка, м ( берется из документации на траловый мешок)

 Lм - длина мешка с уловом (обычно определяется длиной промысловой палубы), м                        Литература:    [1], [3], [4], [6].       

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные проектные характеристики промысловых лебёдок. 

2. Чем определяются тяговые характеристики машин тралового лова.

3. Чем определяется канатовместимость барабанов ваерного механизма.

4. Как рассчитать основные параметры механизма для выборки кабельно-сетной части трала.

5. Как рассчитать основные параметры лебёдки для подъёма мешка с уловом по слипу траулера.  

Тема 8