Основные требования к буксировке.Буксировка несамоходных судов, плавучих объектов малого (до 1000 т) и среднего (5000 – 10 000 т) тоннажа может выполняться одним буксировщиком мощностью соответственно 2000 – 3000 л.с. и 5000 л.с. на одном буксирном тросе длиной 500 и 700 , диаметром от 41 до 52 мм.
При достаточной мощности буксировщика возможна буксировка одновременно двух объектов на двух параллельных буксирных тросах разной длины, чтобы не допустить повреждения корпусов объектов при их возможном сближении.
Если в этом случае буксировщик имеет на лебедке один буксирный трос, то на второй объект подается дополнительный буксирный трос, который буксировщик крепит на своем битенге.
Крупнотоннажные суда, плавучие доки, буровые платформы и другие сооружения буксируют транспортными судами или буксирами-спасателями мощностью 9 000 – 12 000 л.с. и более на одном либо двух буксирных тросах диаметром 66 мм, длиной 1000 – 1500 м и более. Для обслуживания буксируемого объекта, экспедиции в целом, маневрирования в портах захода и в узкостях в состав экспедиции включают один – два вспомогательных буксира мощностью 2000 – 5000 л.с.
Для обеспечения безопасности перегона крупных плавучих объектов, необходимо выполнить следующие основные требования:
- Разрывное усилие стального буксирного троса должно быть не менее большего из значений натяжения троса на тихой воде или натяжения троса на предельно допустимом волнении.
- Длина стального буксирного троса выбирается в зависимости от волнения:
| Волнение, баллы | Длина стального буксирного троса, м |
| 3 и менее | 350 |
| 4 | 500 |
| 5 | 700 |
| 6 | 900 |
| 7 | 1100 |
| 8 | 1250 |
- При буксировке плавучего дока на двух параллельных буксирных тросах разрывное усилие каждого из них должно быть не менее 0,55 разрывного усилия, указанного в пункте 1. Длина каждого из двух тросов принимается равной длине одного троса.
- Длина одного буксирного троса, выбранного, как сказано в пункте 2, может быть уменьшена до 350 м, если применяется вставка из синтетического троса. При этом суммарное разрывное усилие вставки должно составлять не менее 1,4 разрывного усилия стального буксирного троса, длина вставки должна быть не менее следующих значений:
| Волнение, баллы | Длина вставки, м |
| 5 и менее | 35 |
| 6 | 55 |
| 7 | 75 |
| 8 | 100 |
Если в составе буксирной линии применяется якорная цепь, то ее разрывное усилие должно быть не менее разрывного усилия основного буксирного троса, а длина засчитывается в общую длину буксирной линии.
Следует иметь в виду, что при составной буксирной линии все части ее должны быть равнопрочными
Для смягчения отрицательного воздействия рывков при волнении провес буксирной линии должен допускать изменение расстояния между буксировщиком и буксируемым объектом, равное половине высоты волны.
При ограниченных глубинах надлежит контролировать провес буксирного троса, чтобы не допустить касания им грунта. Все элементы буксирной линии, соприкасающиеся с деталями корпуса буксировщика и объекта, необходимо предохранять от перетирания клетневанием, прокладкой плотной парусины, толстой резины, деревянными выкладками или другим способом.
С этой же целью буксирный трос ежедневно перетравливается на незначительную длину (около 1 м). Особой проверке подлежат узлы и детали буксирной линии, соединяющие отдельные ее элементы.
Стальные тросы, якорные цепи, скобы, тройники и другие детали буксирного устройства должны иметь сертификаты, удостоверяющие их прочность, которая должна соответствовать прочности основного буксирного троса.
линение при спрямлении получается удвоением расчета одной ветви.
Расчет буксирных линий
В морской практике существуют следующие виды буксировок: за кормой на буксирном тросе; борт о борт (лагом); методом толкания.
В штормовую погоду может быть использован только первый способ буксировки.
Усилия, которые возникают в буксирном тросе при орбитальном перемещении судов на волнении, достигают значительных величин, равных 1/6 водоизмещения наименьшего из них.
Поэтому крупнотоннажные объекты предпочтительнее буксировать буксирами-спасателями, имеющими малую массу, при достаточной мощности.
Для уменьшения влияния динамических нагрузок на буксирную линию она должна иметь такую длину, которая обеспечивала бы расстояние между буксировщиком и буксируемым объектом, кратное длине волны. При этом суда будут одновременно всходить на волну, значительно уменьшая вероятность рывков.
Во время движения состава буксирная линия принимает форму кривой, параметры которой изменяются – происходит упругое удлинение и спрямление. Процесс изменения параметров буксирной линии называется игрой.
Суммарная игра буксирной линии должна быть больше высоты волны 3%-ой обеспеченности. В этом случае суда будут свободно совершать орбитальное перемещение без рывков и чрезмерных усилий в буксирной линии.
Таблица 1 – Перечень параметров, условных обозначений и их размерности
Сопротивление определяется по формуле
где Rв = 10% от Rк при свободно вращающемся винте;
Rз.в. = 30% при застопоренном винте.
Сопротивление корпуса буксировщика и буксируемого объекта рассчитывается по приближенным эмпирическим формулам:
Коэффициент трения f в зависимости от длины судна можно выбрать в таблице 1
Таблица 1 – Зависимость коэффициента трения от длины судна
Сила упора винта может быть рассчитана по приближенной эмпирической формуле:
Ветер и волнение создают дополнительное сопротивление движению буксирного каравана, которое снижает скорость буксировки:
где Св – Аэродинамический коэффициент воздушного сопротивления, принимается равным от 0,6 до 1,0;
- массовая плотность воздуха = 1,25 кг/ м.куб.
Коэффициент сопротивления волнения = (степень волнения в баллах) х ; - массовая плотность воды = 1025 кг/м.куб.
Основное уравнение буксировки (без учета инерционных сил, возникающих при рывке буксирного троса)
Все расчеты сводятся в таблицы для штилевой и штормовой погоды.
Таблица 2 - Сопротивление судов кН
|
Скорость, уз |
Буксирующего |
Буксируемого |
Суммарное |
|
1 |
|||
|
2 |
|||
|
3 |
|||
|
4 |
|||
|
5 |
|||
|
6 |
|||
|
7 |
|||
|
8 |
Порядок расчетов следующий:
- Рассчитывают и заполняют графы таблицы 2 для определения скорости движения буксирного каравана на тихой воде.
- По полученным табличным данным строят график сопротивлений на тихой воде и определяют скорость буксировки и силу упора гребного винта.
- Из точки на оси ординат, соответствующей Рв, проводят горизонтальную прямую до пересечения с кривой в точке А и с кривой в точке В. Опускают вертикальную прямую до пересечения с кривой в точке К и с осью абсцисс в точке М. В точке М получают значение скорости буксировки при заданных условиях в тихую погоду. Из точки К проводят горизонтальную прямую до пересечения с осью ординат в точке С и снимают значение тяги на гаке. Из точки В опускают перпендикуляр на ось абсцисс и получают в точке N значение максимальной скорости самого буксировщика в тихую погоду.
- После расчета
находят значения 
. Аналогичным образом строят график сопротивлений движению буксирного каравана в шторм и определяют максимальную скорость буксировки в шторм, скорость буксировщика и тягу на гаке. - Анализируют полученные результаты и делают выводы о возможности буксировки при заданных условиях.
Во время буксировки при ветре и волнении появляются динамические рывки, величину которых можно уменьшить за счет правильного подбора буксирной линии.
Подбор буксирной линии, способной погасить усилия, возникающие при буксировке, сводится к расчету такой линии, которая бы за счет упругого удлинения
(первого элемента «игры» ) и за счет удлинения при спрямлении (второй элемент «игры» ) обеспечила бы безопасную буксировку объекта морем при воздействии внешних сил. Буксирные линии подразделяются на однородные и комбинированные.
Однородные буксирные линии обычно изготавливаются из стального троса. Комбинированные линии представляют собой различные сочетания стального троса с цепями, растительными и синтетическими тросами, иногда с включением концентрированного груза для увеличения стрелки провеса.
В случае расчета однородной буксирной линии следует принимать ее ветви симметричными относительно вершины, а полное удлинение при спрямлении получается удвоением расчета одной ветви.
Порядок расчета комбинированной линии следующий:
- Определяем веса ветвей А и В, применяя теорему моментов:
2. С учетом РА и РВ определяем состав ветвей А и В. Ветвь А – участок стального троса lT и РАТ (АС) и участок якорной цепи (СО), вес и длину которого определяем по формуле:
Ветвь В - участок цепи (ОВ)
3. Определяем допустимую тягу на гаке 
при рывках по разрывной прочности более слабого участка (обычно троса)
4. Определяем величину удлинения буксирной линии за счет упругого растяжения (первый элемент «игры»)
где
= 2,5% от длины троса,
= (4-7)% от длины цепи.
5. Рассчитываем стрелки провеса и удлинения за счет спрямления. Натянутый буксирный трос имеет форму, называемую цепной линией. Нижняя точка цепной линии называется ее вершиной. Для зависимостей цепной линии обратимся к рисунку 3, где изображена одна ветвь буксирного троса ОА в форме цепной линии, а начало координат принято в ее вершине О.
Рассмотрим произвольно выбранную на цепной линии точку М на расстоянии ОМ от вершины О. К этой точке приложены две силы: вертикальная ТВ, равная весу буксирного троса Рт , заключенного между вершиной и данной точкой, и горизонтальная сила, равная тяге на гаке ТГ, имеющая постоянное значение в любой точке буксирной линии.
Равнодействующая этих двух сил Тц дает полное натяжение буксирного каната в данной точке, а угол между отвесной линией и равнодействующей Тц определяет направление буксирного троса в этой точке.
Если придать точке Ь элементарное перемещение dl по цепной линии, то проекции этого перемещения на координатные оси будут 
Как видно из рисунка,
Для получения стрелки провеса и удлинения при полном спрямлении рассчитываемого участка достаточно умножить его длину на коэффициенты Ку и Кх. Если рассчитываемый участок начинается от вершины О, т.е. является ветвью, то тогда его вес равен весу ветви, т.е. р = Р и, следовательно = 1.
Значение используется при расчете по формулам (32) и (33) всей ветви однородной буксирной линии, а также при расчете нижней ветви комбинированной буксирной линии, которая в данном случае принимается за всю ветвь. Однородная буксирная линия имеет симметричные ветви относительно вершины, что упрощает ее расчет.
В случае комбинированной буксирной линии требуется сначала рассчитать веса ее двух ветвей, расположенных по обе стороны от вершины.
Пример комбинированной буксирной линии, состоящей из участка ВС с большим погонным весом (якорная цепь) и участка СА с малым погонным весом (стальной трос), показан на рисунке 4. Нижняя точка буксирной линии – вершина О, находится в пределах цепного участка. Левая ветвь ОВ (ветвь В) является однородной, так как состоит из якорной цепи, а правая ветвь ОА (ветвь А) состоит из цепного участка ОС, примыкающего к вершине О, и тросового участка СА.
Суммарная стрелка провеса буксирной линии определяется как сумма вертикальных проекций участков любой из ветвей, а суммарное удлинение при спряжении определяется как сумма удлинения всех участков, входящих в обе ветви.
В комбинированной буксирной линии веса ее правой и левой ветвей, в общем случае, неодинаковы.
Для определения этих весов используется уравнение моментов, описанное выше, на основании которого можно записать:
где РА и РВ – веса ветвей А и В, соответственно; РВС и РСА – веса участков ВС и СА, соответственно; lBC и lCA – длины соответствующих участков. В формулах (34) сделано допущение о том, что буксирная линия является горизонтальной прямой, которое в случае большой стрелки провеса будет давать некоторую погрешность, однако, для реальных буксирных линий эта погрешность несущественна. Полученные таким способом веса ветвей позволяют найти составные части каждой ветви.
При расчете удлинения за счет спрямления нужно учитывать, что в формуле (33) дает (через коэффициент Кх ) удлинение при полном спрямлении ветви для данного участка, что в действительности не может быть достигнуто из-за неизбежного разрыва буксирного троса.
Как отмечалось ранее, натяжение в буксирной линии не должно превышать половины от разрывной прочности буксирного троса. Поэтому удлинения при спрямлении должны быть рассчитаны для двух значений тяги на гаке, равных номинальному значению, т.е. силе сопротивления буксируемого объекта при заданной скорости в штилевую погоду и половине разрывной прочности буксирного троса в штормовую погоду.
Разность полученных удлинений даст величину «игры» буксирной линии за счет спрямления, т.е. второй элемент игры:
или, выражая удлинение через произведение длины на коэффициент удлиненности до полного спрямления, Кх, получим:
Здесь индекс «два штриха» соответствует допустимой тяге на гаке ТГдоп, равной половине от разрывной прочности Рi самого слабого участка, «один штрих» - номинальной тяге на гаке, а индексы «А» и «В» указывают на соответствующие ветви буксирной линии.
В формуле (35) в круглых скобках даны удлинения ветвей А и В при спрямлении. Эти удлинения для комбинированной буксирной линии рассчитываются как суммы удлинений участков, входящих в данную ветвь. Так для примера буксирной линии, показанной на рисунке 4, удлинение ветви А рассчитывается как сумма удлинений цепного участка ОС и тросового участка СА.
Если полученная величина меньше ожидаемой высоты волны, то можно в разумных пределах увеличить диаметр буксирного троса или его длину, или ввести в линию более тяжелый участок, что даст некоторое увеличение стрелки провеса и значения игры .
Сумма двух элементов игры: за счет упругого удлинения и за счет спрямления даст полную игру буксирной линии и определит предельную высоту волны, при которой допускается буксировка с расчетной скоростью, 
Буксировка аварийных судов
Буксировка аварийных судов является сложной и ответственной операцией, не планируемой в большинстве случаев и требующей быстрых решений.
Если аварийное судно имеет повреждения, то до начала буксировки следует обеспечить его живучесть, восстановить плавучесть и остойчивость.
Подготовка к буксировке аварийного судна предусматривает: его дифферентование для лучшей управляемости; максимальное уменьшение крена; подготовку к действию водоотливных средств, навигационных огней и источников их питания; проработку навигационной и гидрометеорологической обстановки на переходе и выбор наиболее безопасного маршрута движения, пунктов убежища; отработку аварийного расписания по обеспечению живучести судна силами его экипажа на всем переходе и аварийной партией судна-буксировщика; приведение всех спасательных средств к немедленной готовности.
В зависимости от состояния аварийного судна на его борту следует оставлять минимальное количество членов экипажа, необходимое для наблюдения за отсеками, посадкой, водонепроницаемостью корпуса, буксирным устройством; для несения ходовой вахты и поддержания надежной связи с буксировщиком.
Если буксировка выполняется буксиром-спасателем, то задача обеспечения буксирным устройством значительно упрощается, т.к. он имеет штатное буксирное устройство. Если буксировать приходится транспортному судну, то необходимо оборудовать буксирное устройство на обоих судах.
Наиболее простым и надежным способом является буксировка за отклепанную от якоря якорную цепь. Буксировка за якорную цепь тем предпочтительна, что при этом обеспечивается надежное соединение буксирной линии с буксируемым судном.
Если невозможно использовать якорную цепь, то на буксируемом судне можно изготовить цепные «усы» либо тросовую брагу, заводимые за носовые конструкции судна, надежные носовые кнехты. Ветви усов или браги пропускают через швартовные клюзы и соединяют с буксирным тросом. При креплении буксирного
троса на кнехты буксировщика нагрузку следует распределять на несколько пар кнехт.
После заводки и крепления буксирной линии, буксировщик медленно и осторожно выходит на буксир, обтягивает буксирную линию и постепенно выходит на заданную скорость. При благоприятных погодных условиях скорость буксировки выбирается от 5 до 7 узлов.
Буксировка транспортным судном аварийного судна имеет ряд важных особенностей. Судно-буксировщик не обладает достаточной маневренностью, поэтому подход к аварийному судну, подача буксира, проход узкостями требуют большого опыта и осторожности.
В штормовую погоду необходимо своевременно снижать тяговое усилие буксировщика, уменьшать скорость движения, изменять курс относительно ветра и волнения. Нельзя допускать рыскливости буксируемого объекта, т.к. это может вызвать рывки в буксирной линии.
Следует избегать резких поворотов каравана. Следует иметь в виду, что при остановке каравана на больших глубинах возможно сближение судов под тяжестью буксирного троса.
Благополучное проведение морской буксировки зависит от бдительности вахтенной службы, важной обязанностью которой является непрерывное и тщательное наблюдение за состоянием и поведением буксирной линии и буксирного устройства на обоих судах, поддержание между судами устойчивой связи всеми визуальными, звуковыми и радиотехническими средствами.
