Формирование толкаемых составов.

Обычно толкаемые и буксируемые составы формируют по типовым схемам разрабатываемым в бассейнах. При формировании состава для толкания главное внимание уделяется обеспечению его хорошей управляемости и соответствия установленным габаритам в т.ч. и пути, а так-же следует избегать больших «шалманов» между баржами увеличивающих сопротивление и ухудшающих поворотливость состава.. При формировании состава из барж и судов разных типов и водоизмещения, баржи с большими габаритами, парусностью и водоизмещением ставят ближе к толкачу, меньших размеров и осадки – в передней части состава. При этом достигается лучшая обтекаемость, жесткость, прочность и управляемость состава.

На реках с ограниченными радиусами закруглений используют эффективный способ формирования изгибаемых составов со специальными гидравлическими изгибающими устройствами. При изгибании состава на угол до 20⁰ поворотливость возрастает почти в 2 раза. Изгибаемый состав хорошо управляется на заднем ходу (роль рулевой площади выполняет подводная часть изогнутой части состава).

Для движения против течения целесообразно использование линейной (кильватерной) формы состава. При формировании состава в кильватер задние баржи находятся в попутном потоке передних, что снижает общее сопротивление состава. Удельное сопротивление такого состава меньше, чем при толкании одиночных барж на 15-25%. Баржу наибольших размеров, осадки и загруженности ставят перед толкачём, баржи с меньшими габаритами и водоизмещением ставят в переднюю часть состава, что обеспечивает составу лучшую обтекаемость и управляемость и устойчивость на курсе.. Длина состава должна быть в 2 раза меньше лимитирующих радиусов закруглений С.Х., если это не возможно, применяется форма счала из 2-х пыжей. При формировании состава из 3-х барж используют форму «клин», т.е. впереди ставят одну (легкую) баржу и позади счал в два пыжа (из тяжелых барж). Составы из 4-х и более барж формируют в два пыжа, в два и более счалов.

Для движения по течению при толкании более одной баржи, обычно используют пыжевую форму составов, уделяя основное внимание их компактности, при этом длина состава с толкачом должна быть в 3,5 раза меньше лимитирующего радиуса закруглений с.х., можно использовать и «клиновую» форму состава. Эти составы меньше по длине и имеют большее сопротивление воды (но лучше используют силу течения), но при этом имеют лучшую управляемость. Толкач не должен далеко входить в «шалман» между баржами, т.к. это снижает управляемость состава. При формировании состава со смещенным счалом (толкач ставится в кильватер одной из барж), толкач следует ставить за баржей с левой стороны состава. Поворотливость такого состава в правую сторону лучше, чем в левую за счет создания дополнительного поворачивающего момента вправо от не совмещения равнодействующей силы сопротивления воды и силы упора движителей, что создает лучшие условия для безопасного расхождения левыми бортами. При торможении движения вперед. работой движителей на задний ход, состав уклоняется влево под действием поворачивающего момента, вызываемого несовпадением точек приложения инерционных сил и сил упора движителей. При симметричной форме двух пыжевого состава, дополнительных поворачивающих моментов не возникает, состав имеет хорошую управляемость и большую скорость.

Для движения по водохранилищам составы для толкания формируют с учетом более сильного ветрового и волнового воздействия, чем на реках. В основном используют кильватерную или двух пыжевую, двух счальную форму составов судов оборудованных специальными автоматическими сцепными устройствами. При этом следует учитывать, что состав из двух счалов порожних судов теряет управляемость при ветре около 5-7 баллов. При усилении (или прогнозировании) ветра и волнения более разрешенных для данного состава значений, необходимо переформирования толкаемого состава для буксировке на тросе. Оборудование толкаемых составов современными сцепными устройствами повысили прочность учалки судов до прочности корпусов барж, что позволило применять толкание на крупных водохранилищах при высоте волны 1,6 – 1,8 м.

Учалка толкаемых составов. В настоящее время применяется два вида учалки толкаемых составов: с помощью двух упорных тросовых сцепов и с помощью автосцепов.

Двухупорной рамой оборудуются носовоя и кормовая части баржи, в которую упирается своими упорами толкач, жесткость учалки обеспечивается вожжевыми тросами (возможны гидравлическая или механическая, талрепная, система натяжения), снижения нагрузок в которых осуществляется пружинными амортизаторами. Двух упорная система дает большую жесткость составу и надежность учалки, однако ограничена в применении при плавании в водохранилищах.

Автоматическое сцепное устройство Озерный автосцеп 0-100 состоит:

кормовое устройство на барже состоит из одной вертикальной сцепной балки в ДП и упорной горизонтальной балки на транце баржи. Высота сцепной балки рассчитана на сцепку толкача как с груженой, так и с порожней баржей и имеет запас для перемещения при качке.

Устройство на толкаче состоит их двух вертикальных упоров и носовой обносной балки, имеющей в средней части вырез для входа сцепной балки баржи. Сцепной замок состоит их трех узлов – головки замка, подвески замка и поперечных амортизаторов. Амортизаторы двухстороннего действия шарнирно закреплены с шатуном и фундаментом расположенным на палубе толкача. При отклонении шатуна работают оба амортизатора. Указанный автосцеп относится к сцепам, обеспечивающим возможность перемещения толкача, относительно баржи, при всех видах и комбинациях качки – вертикальной, килевой и бортовой. Кинематика сцепа рассчитана на возможность поворота толкача на необходимые углы при килевой и бортовой качках относительно своих центральных осей проходящих через Ц.Т. судна. Вертикальное перемещение толкача обеспечивается скольжением сцепного замка по сцепной балке баржи, для чего замок имеет контактные антифрикционные вкладыши и смазку. Угловое перемещение толкача при килевой качке обеспечивается наличием поперечного горизонтального шарнира в сцепном замке и продольного амортизатора. Сцепной замок снабжен вертикальным шарниром для равномерной передачи нагрузки на обе клешни и плотного прилегания их к контактным поверхностям сцепной балки. На носовых частях барж секционных составов (в настоящее время их большинство) устанавливаются описанные устройства для учалки барж между собой в кильватер. Учалка барж лагом при формировании пыжевого состава выполняется тросами – шпрингами (бухты) в количестве необходимом для прочности состава, а также бортовыми автосцепами.

1. Управляемость толкаемых составов.

Управляемость толкаемых составов зависит от их габаритов, формы, качества ДРК, мощности и места установки толкача.

Устойчивость на курсе толкаемых составов вследствие значительного отношения их длины к ширине значительно выше, чем любого отдельного судна. Устойчивость на курсе тем меньше, чем меньше «подрез» носовой и кормовой оконечностей состава. Толкач без состава имеет меньшую устойчивость на курсе, чем другие суда.

Поворотливость толкаемого состава значительно хуже других судов. Большое влияние на поворотливость оказывает энерговооруженность состав, которая характеризуется отношением мощностью толкача к грузоподъемности состава. При энерговооруженности состава менее 0,1 л.с./т управляемость состава становится неудовлетворительной. При бортовых ветрах силой более 5-6 баллов порожние толкаемые составы теряют управляемость (отношение площади парусности к подводной состава 13:1, а у трехпалубного судна 6:1), поэтому для уменьшения площади парусности увеличивают число пыжей.

При перекладках насадок на борт на переднем ходу, особенностью циркуляционного движения толкаемых составов, явл. уменьшение скорость приблизительно в 2 раза, возникновение больших углов дрейфа (на корме до 45-50⁰) и смещения кормовой части толкача в сторону от первоначального курса (противоположную обороту). Эффективным способом выполнения циркуляции служит раздельная перекладка поворотных насадок кормовыми отверстиями к ДП и работой движителями враздрай. При данном режиме угловая скорость уменьшается на 18%, по сравнению с синхронной перекладкой насадок, но диаметр циркуляции уменьшается почти в 3 раза и стремится к длине состава. Изменяя обороты движителей, судоводитель имеет возможность разворачивать состав с одновременным передвижением вперед или назад в зависимости от условий плавания. Этот режим работы насадок и движителей удобен при выполнении маневров привалов, отвалов, формировании составов, шлюзовании и др. Рулевая сила во время работы на «задний ход» возрастает только при перекладке насадок до 20⁰. При выполнении поворотов небольшой кривизны можно перекладывать в сторону поворота одну, внешнюю насадку, т.к. она создает большую боковую силу при подтекании воды со стороны борта, а не из-под корпуса толкача.

Длина пути проходимого составом по инерции увеличивается с увеличением скорости и водоизмещения состава, и уменьшается с увеличением числа пыжей в счалах состава.

Всякое отклонение от курса толкаемого состава требует большего времени и усилий, а выход из циркуляции-особенно, поэтому уклонение состава в качестве «последнего маневра» мало эффективно. Для обеспечения безопасности плавания при расхождении с судами и составами и при уклонении от препятствий большое значение имеет способность толкаемого состава выполнять маневр «змейка». На графике приведены параметры движения груженого толкаемого состава из 2-х барж водоизмещением 8000т при осадке 2,5м и мощности толкача 1700 л.с.(э.вооруж. 0,21л.с./т) на глубине 4,5м. Где: 1-я кривая – углы перекладки руля в град.; 2-я кривая – курсовые углы в град.; 3-я кривая – поперечное (траектория) смещение ЦТ состава в м; на оси ординат общий масштаб времени в сек.(клеточка = 10 сек.) Исходя из графика следует: поворот состава начинается спустя 9-10 с после начала перекладки руля. При выполнении маневра расхождения, для изменения курса на 10⁰ необходимо 40с, что бы выйти на прямолинейный курс после поворота на 10⁰, составу требуется 80с. По истечению 2мин. он ложится на курс параллельный начальному, но удаленный от него на 85м. Для того чтобы снова лечь на первоначальный курс и путь составу потребуется еще 80с. Таким образом маневр расхождения или обхода препятствий указанным способом длится 3мин. 20сек.

Вопросы формирования, оборудования и способов управления толкаемых составов рассматриваются на 2-х часовых практических занятиях 4.2.1; 4.2.2 и 4.2.3.