Виды буксиров в современном судостроении.

Судна

Буксиры играют ключевую роль в проведении судов через узкие места при входе и выходе из порта. Эти вспомогательные суда известны с древних времен, так как задачи по буксировке и доставке поврежденных судов в порт, а также обеспечению безопасного маневрирования всегда были актуальны. В конце XIX века был создан специальный класс вспомогательных судов — буксиры, предназначенные для выполнения этих задач.

С появлением азимутальных винто-рулевых колонок (азиподов), которые предоставили новые возможности для маневрирования, начали развиваться новые типы буксиров. В зависимости от районов плавания буксиры классифицируются на речные и морские, а по видам операций — на тянущие (tractor tug) и буксиры-толкачи.

Во время буксировки буксиры подвергаются различным усилиям, что создает риск потери остойчивости и опрокидывания. На корпус буксира действуют разные силы, как показано на рис. 1.

Рис.1. Силы, действующие на буксир в вертикальной плоскости.

Towline Force — это сила, действующая в буксирном канате; Towline heeling arm — это плечо кренящего момента, возникающее из-за натяжения буксирного каната; Tow tripping arm — это плечо кренящего момента, возникающее при буксировке; Drag force on hull — это сила сопротивления, действующая на корпус судна; Buoyancy force — это выталкивающая сила; GZ — это плечо статической остойчивости; Weight Force — это сила тяжести, воздействующая на судно; Thruster forces — это тяговая сила движителя; Self-tripping arm — это плечо поперечного кренящего момента
 

Одной из ключевых характеристик буксира является тяговое усилие на гаке, создаваемое во время буксировки. Для его определения проводятся специальные испытания буксира в режиме холостого хода, как показано на рисунке 2.

Рис.2. Испытания на холостом ходу для определения тягового усилия на гаке. 

           

По практическим соображениям испытания буксира для определения тяги на гаке проводятся в порту у пирса. Для минимизации влияния швартовой стенки или пирса длина буксирного каната должна быть максимально большой.

Азимутальный буксир

С развитием азиподов появился новый класс буксиров — роторные буксиры (Rotor tug - ART), которые способны разворачиваться практически на месте.

Рис.3.Азимутальный буксир

Особый и широко распространенный класс буксиров составляют буксиры с кормовым расположением азиподов (Azimuthing stern-drive tug - ASD), известные как "азимутальные буксиры". Они представляют собой аналог традиционных двухвинтовых буксиров, но вместо обычного винта и гребного вала используют азимутальные винторулевые устройства.

Азимутальные устройства включают стандартные винты с поворотными насадками, которые могут вращаться на 360 градусов, обеспечивая тягу в любом направлении без необходимости в рулях. Наиболее популярной является конструкция, называемая "Z-Drive", благодаря особенностям вала, который горизонтален на выходе из двигателя, вертикален относительно корпуса и снова горизонтален на ступице винта, формируя в целом вид, напоминающий букву "Z". Также существуют конструкции типа "L-Drive".

Буксир карусельной конструкции

Современные буксиры имеют конструкцию, позволяющую крепить буксирный трос на корме, что обеспечивает сохранение направления корпуса в соответствии с линией троса и возможность поворота на 360 градусов благодаря упорам азиподов. Новая карусельная конструкция буксира отличается тем, что корпус может менять направление независимо от линии буксирного каната. Эта карусельная система включает большое горизонтальное кольцо, которое вращается вокруг надстройки и соединено с буксирным тросом. Такое крепление троса уменьшает кренящий момент и позволяет максимально эффективно использовать динамические силы, действующие на корпус буксира при эскортировании судов.

Рис.4 Карусельный буксир

Безэкипажные буксиры

Рис.5 Буксир безэкипажный

Одно из судов серии TOWBoT (Tele-Operated Workboat или Tug) — это буксир проекта RAmora 2400, который предназначен для помощи судам при входе в порт и выполнении швартовных операций. Этот безэкипажный буксир обладает хорошими возможностями дистанционного управления и способен развивать тяговое усилие на гаке около 55 тонн. Он оснащен комбинированной пропульсивной установкой и имеет значительную емкость аккумуляторов, что позволяет ему выполнять буксировочные операции в потенциально опасных условиях, таких как терминалы СПГ и ситуации с повышенным риском пожара.

По словам представителей RAL, буксир проекта RAmora сохраняет все функции традиционного буксира и может работать в тандеме с обычным буксиром с экипажем. Опытный оператор, дистанционно управляющий буксиром RAmora с командного судна, будет использовать встроенную функцию "виртуальной реальности" в консоли управления, включая видео с обзором на 360 градусов и бортовую систему датчиков, функционирующую в реальном времени для обеспечения безопасного и эффективного управления безэкипажным буксиром. Система управления предоставляет оператору интерфейс в режиме реального времени и была разработана совместно с канадской компанией International Submarine Engineering, используя принципы систем управления телеуправляемыми подводными аппаратами (ТПА), автономными подводными аппаратами и надводными безэкипажными судами.