Швартовные нагрузки

Главный расчетный параметр точечных причалов — нагрузка, которую соз­дает судно на швартовную систему с учетом нагрузок от волнения, ледового воздействия, сейсмических и других воздействий. Факторами, которые долж­ны быть учтены при расчетах, являются вариации и комбинации размеров суд­на, ветра, течения и волн. Поэтому о расчетной нагрузке следует судить на ос­нове результатов модельных испытаний и измерений на реальных объектах.

Как правило, точечный причал должен быть спроектирован с достаточной прочностью с тем, чтобы судно могло оставаться ошвартованным при наихуд­ших погодных условиях, которые можно ожидать (хотя для некоторых типов причалов плавучий шланг может отсоединяться от танкера). Обычно точечный причал проектируется на определенные эксплуатационные пределы с тем, что­бы передача груза могла быть прекращена из-за воздействия волн на плавучие шланги или из-за недопустимой нагрузки на носовой швартовный трос.

Вероятностные расчеты для оценки частоты, с которой некоторая швартов­ная нагрузка может быть превзойдена, могут быть сделаны с помощью диа­граммы рассеивания волн.

Точечный причал и судно могут рассматриваться как пружинная система с двумя взаимосвязанными телами, имеющими несколько степеней свободы. Од­нако нижеперечисленные факторы затрудняют расчет нагрузок в ошвартован­ной системе:

• нелинейность пружины (пружин);

• отсутствие непрерывности пружины (пружин). Даже при постоянном ветре может случиться так, что швартовный канат полностью провиснет из-за пе­ремещений судна, вызванных воздействием волн;

• влияние шести видов перемещений (три линейных и три вращательных) судна и швартовной точки (число перемещений зависит от выбранной системы). Определение швартовной нагрузки, используемой для расчета различных де­талей и системы одноточечных причалов в целом, может основываться на раз­личных подходах:

• компьютерном моделировании;

• анализах энергии системы;

• модельных испытаниях;

• натурных измерениях.

Компьютерное моделирование

Точная программа, с помощью которой можно рассчитывать нагрузки в швар­товной системе, пока не создана. Это происходит, главным образом, из-за того, что физические явления, которые играют роль в поведении судна, пришварто­ванного к точечному причалу, еще не полностью определены. Все имеющиеся пакеты компьютерного моделирования содержат какое-либо неизвестное или неописанное явление. Поэтому до тех пор в основном опираются на результаты модельных испытаний.

Исследования с помощью компьютерного моделирования условий, превалирую­щих на рассматриваемом месте расположения точечного причала, могут быть по­лезными при планировании более эффективной программы модельных испытаний. Они могут быть очень полезным инструментом для исследования тенденций в ре­зультате варьирования расчетных параметров и помочь в интерпретации результа­тов модельных испытаний. Однако до настоящего времени модельные испытания, как правило, обязательны для получения надежного проекта точечного причала.

Анализы энергии системы

Эмпирический подход к предсказанию нагрузок точечного причала базиру­ется на анализе энергии. Из анализа швартовной нагрузки установлена зави­симость между площадью под кривой эластичности швартова и значением усилия, создаваемого окружающей средой на танкер.

Указанная площадь представляет собой энергию, которой обладает система и оказывается фактически независимой от глубины воды и используемого ти­па причала. На основе результатов большого числа модельных испытаний может быть получена серия кривых, показывающих зависимость между раз­мерами танкера, окружающей средой и уровнями энергии. При заданных раз­мерах танкера и параметрах окружающей среды с помощью такой кривой можно определить значения энергии, соответствующие усилию. Имея извест­ную кривую эластичности рассматриваемой системы точечного причала, мож­но предсказать усилие в швартовном тросе, соответствующее энергии под кривой эластичности.

Этот метод может быть использован при следующих допущениях;

• модельные испытания, на которых основываются выводы, были проведены на глубокой воде, тогда как в пунктах разгрузки обычно минимальный зазор под килем, что повлияет на поведение танкера;

• влияние периода волнения устранено, а было установлено, что этот фактор может иметь значительное воздействие, особенно в случаях с ограниченны­ми зазорами под килем;

• введение математических экстраполяций, но которым строятся графики, дает большую точность, чем та, которая гарантируется при многих неизвест­ных и неточностях базовых данных;

• если сильные течения перпендикулярны фронту волнения (который часто имеется у разгрузочных причалов), влияние силы течения или пиковой нагрузки в швартовных канатах может быть больше, чем просто при вы­числении его энергии из полного энергетического запаса швартовной си­стемы.

Анализы колебаний силы дрейфа

Другим подходом является предположение, что швартовное усилие состоит из различных составных частей, и производится расчет отдельных параметров. Наиболее значительную составную часть представляет сила дрейфа, вызванная медленным колебанием сноса судна на нерегулярном волнении. Измеренные и/или подсчитанные значения этих медленных колебаний сноса подтверждаются модельными испытаниями. Этот метод приводит к обосно­ванным предварительным швартовным нагрузкам в случае швартовки судов с помощью траверсы. Для судов, швартующихся с помощью носовых тросов, этот метод не очень точен, главным образом, из-за дополнительной свободы перемещения ошвартованного судна в горизонтальной плоскости.

Программа модельных испытаний

В настоящее время наиболее целесообразным подходом является выбор под­ходящей программы модельных испытаний, базирующейся на имеющихся данных по окружающей среде. По их результатам, с учетом предыдущих мо­дельных испытаний и натурных измерений, можно судить о швартовной на­грузке, которая должна использоваться в проекте.

 

 

Список литературы