Параметры и характеристики морских сигарных плотов
На трассах малого и большого каботажного плавания в РФ эксплуатируется несколько типов морских сигарных плотов. Сечение сигарного плота в центральной части по форме близко к эллипсу с полуосями 7,5 и 3,4 м.
Силы, действующие на сигару при движении и качке
Морская сигара не предназначена для приема внешней полезной нагрузки, а создается только для транспортировки лесоматериалов.
На сигару действуют две равные и противоположно направленные силы: подъемная сила и собственный вес плота. Эти силы вызывают деформацию сигары из-за неравномерного распределения нагрузок.
С увеличением дальности транспортировки сигары в зависимости от ветроволнового режима отношение ее длины к ширине увеличивают до 5–7,7, а отношение ширины к осадке снижают до 2–4.
В табл. 2. приведены основные параметры морских сигар для некоторых регионов плавания.
На малых трассах сигары укорачивают, а на сложных и длинных маршрутах уменьшают отношение B/T, увеличивая L/B, чтобы обеспечить сопротивление сигар изгибающим моментам сил.
При качке на килевой волне возникают силы, сдвигающие бревна сигары в продольном направлении, уравновешиваемые силами трения бревен друг о друга и бревен и обвязки. Если силы трения слабее сдвигающих сил, начинается продольное перемещение бревен и раздергивание рядов сигары. Препятствует этому продольное сжатие сигары с помощью специальных затягивающихся систем или установка торцовых щитов, соединенных лежнями. При качке деформация бревен и такелажа незначительна по сравнению с деформацией самой сигары, а их упругие свойства недостаточны для восстановления ее первоначальной формы, поэтому сигара не обладает всеми свойствами упругого тела. Под действием колебаний на килевой волне бревна в сигаре уплотняются, площадь ее сечения уменьшается, что приводит к уменьшению натяжения обвязок, в результате способность сигары сопротивляться силовым воздействиям снижается.
Жесткость морской сигары
Понятие жесткости морской сигары условное, поскольку определить жесткость и ее изменение при движении сигары очень сложно – она зависит от целого ряда разнородных факторов: породы древесины, длины бревен, состояния их поверхности, тщательности сортировки, способа укладки бревен в сигару, плотности укладки, количества обвязок сигары и др.
Во время качки жесткость пакетной конструкции сигарного плота непрерывно меняется.
Ряды бревен связаны между собой лишь силами трения, возникающими вследствие давления обвязок на тело сигары и действия веса сигары.
Давление обвязок не постоянное. В начальный момент, когда действуют отпорные силы, возникающие в результате дополнительного натяжения обвязок, давление и силы трения значительно выше, чем во время буксирования сигары. Снижение жесткости приводит к смещению бревен, их выплыванию из конструкции и разрушению сигары.
Прочность морской сигары
Из транспортных характеристик сигары первое место отводится прочности, которая определяет сохранение формы.
Прочность сигары – это способность сопротивляться действию внешних усилий, вызывающих деформацию или разрушение. Прочность плота зависит от жесткости его конструкции, устойчивости формы и способности противостоять разрушению прочности такелажа, узлов крепления. Недостаточная прочность такелажа и узлов крепления вызывает быстрое разрушение сигары при качке.
Кроме конструктивных особенностей, для прочности сигары имеет значение продолжительность пребывания на волне.
Волноустойчивость сигары
Под волноустойчивостью сигары понимается способность отдельных связей и узлов крепления сопротивляться действию внешних сил, возникающих при качке. Волноустойчивость повышается не столько с увеличением размеров продольных и поперечных связей плота, сколько с увеличением плотности укладки леса, длины бревен и уменьшением коэффициента сопротивления формы сигары. Для сохранения плотности укладки бревен и соотношения поперечных осей необходимо подтягивать обносные тросы с помощью талрепов или самозатягивающихся систем, обеспечивающих равномерную и непрерывную подтяжку.
Волноустойчивость сигары зависит также от способа укладки бревен. Чаще всего бревна укладываются с перекрытием стыков с продергом на полбревна или на одну треть, при этом стыки перекрываются либо у каждого бревна в горизонтальном ряду, либо у целого горизонтального ряда.
Целостность сигарного плота
Одной из основных причин разрушения сигар считается выплывание бревен, происходящее вследствие уплотнения их в сигаре при качке и приводящее к уменьшению площади поперечного сечения сигары, которое ослабляет обвязки и уменьшает силы трения.
Площадь поперечного сечения сигары сильно зависит от перераспределения бревен. При погрузке бревна могут располагаться в вершинах квадратов со сторонами, равными диаметру сигары. Наибольшая плотность сигары достигается, когда бревна располагаются в вершинах правильных шестиугольников, стороны которых равны диаметру бревен. При этом уменьшается площадь сечения сигары. В процессе буксировки плотность укладки бревен в сигаре увеличивается на 5–10%. В пути площадь сечения сигары уменьшается еще и из-за окорки бревен вследствие их постоянного трения друг о друга. Кора составляет от 1 до 8% объема бревна, поэтому при длительном пребывании сигары на волнах площадь ее сечения может снизиться до 20%. При неизменной длине обвязок форма сигары будет меняться с уменьшением площади ее сечения, а отношение ее осей – увеличиваться. Для сохранения формы длину обвязок необходимо уменьшить. Например, увеличение плотности укладки бревен на 1% требует укоротить обвязки на 0,5%.
При создании сигар обносные тросы должны натягиваться с усилием от 6 до 8 т. В процессе буксировки сигар вследствие уплотнения бревен натяжение тросов значительно снижается: за двое суток транспортировки в 10 раз. Изменение формы сигары до и после утяжки тросов показано на рис. 2.
Начальное удлинение троса при утяжке сигары компенсирует относительное уменьшение периметра сигары, пока на обвязку не будут действовать только распорные силы.
Для достижения наибольшей плотности укладки бревен в сигаре необходимо выбрать 150 см обвязки, то есть утянуть сигару в 12 раз, после того как обвязка окажется лишь под действием распорных сил.
