5.2 Выбор якорей, швартовных и якорных канатов, выбор шпиля

Критерием, зависящим от размеров судна, является характеристика снабжения , м²,

,

(5.24)

где	L,B,H	–	главные размерения судна, м;
	l и h	–	длина и средняя высота отдельных надстроек и рубок, м;
	K	–	коэффициент, зависящий от величины надстроек.

К=0,5, поскольку Σl=0,5L.

,

.

Разрывное усилие швартовного каната , кН, должно быть не менее

,

(5.25)

где - характеристика снабжения, .

,

.

Усилие , кН создаваемое в швартове швартовым механизмом по Правилам Регистра, должно вызывать напряжение в канате не более 0,4 предела текучести материала троса. Это усилие можно найти также по формуле

,

(5.26)

где	Ршв	–	усилие в швартове, кН;
	К0	–	коэффициент запаса прочности для стальных канатов равен 6.

,

.

По этому критерию выбирается шпиль марки ЯШ3Р, имеющий тяговое усилие на турачке 30,5 кН на номинальной скорости и 50,7 кН на малой скорости, электродвигатель МАП421-4/8ОМ1 мощностью 5,6 кВт., масса 1600 кг, скорость выбирания 0,09-0,97 м/с.

Швартовные канаты подбираются по разрывному усилию по таблицам приложения 11 [3]. Выбирается стальной канат диаметром 22,5 мм и разрывным усилием 203 кН.

Из приложения 1 [3] выбирается число якорей 2, суммарная масса якорей 750 кг, суммарная длина цепей 125м.

Из приложения 6 [3] выбираются два якоря Холла 300 и 450 кг каждый.

Из приложения 7 [3] выбирается 22 калибр цепи с распорками по 62,5 м на каждый якорь. Характеристики цепи: внутренняя длинна звена 100 мм; масса одного погонного метра 10,04 кг; разрывная нагрузка 202 кН.

5.2.1 Выбор брашпиля

Для расчета мощности якорного механизма нужно знать усилия, действующие в якорном канате, при съемки судна с якоря.

В начальный период при подтягивании судна к якорю будет действовать установившееся усилие Т_уст, Н, определяемое по формуле

,

(5.27)

где	K	–	коэффициент, учитывающий трение якорного каната в клюзе и стопоре К=1,1÷1,3;
	R	–	внешняя нагрузка, действующая на судно (течение, ветер), Н;
	0,87	–	поправка на закон Архимеда для стальных тросов;
	g=9,81	–	ускорение свободного падения, м/с^2;
	h	–	расчетная глубина якорной стоянки, м;
	mц	–	масса одного погонного метра якорной цепи,10,04 кг.

,

.

Расчетная глубина якорной стоянки для судов класса «Л», «Р» при N_c>400 м² составляет 25 м;

Внешняя нагрузка R, Н, действующая на судно, состоит из трех слагаемых,

, (5.28)

где	Rв	–	ветровая нагрузка, Н;
	Rт	–	сопротивление корпуса течению воды, Н;
	Rд	–	сопротивление застопоренных движителей обтеканию воды, Н.

,

Ветровая нагрузка , Н, рассчитывается по формуле

,

(5.29)

где	Kн	–	коэффициент обтекаемости надстроек, среднее значение Кн для грузовых судов - 0,8;
	ρ	–	плотность воздуха для нормальных условий ρ=1,23 кг/м^3;
	V	–	скорость ветра,12 м/с.
	Ω	–	площадь проекции надводной части судна на миделевое сечение, м^2.

,

.

Определяется площадь проекции надводной части , ,

,

(5.30)

где

b и h

–

ширина и высота отдельных надстроек и рубок, м.

,

.

Силу течения R_т, Н, определяют по формуле

,

(5.31)

где	ρ	–	плотность воды для рек ρ=1000 кг/м^3;
	Vт	–	скорость течения для равнинных рек в среднем составляет 3,5÷5 км/ч;
	Kп	–	коэффициент обтекаемости корпуса для грузовых судов составляет 0,5;
	Ξ	–	площадь подводной части мидельшпангоута, м^2.
	ξ	–	коэффициент трения корпуса о воду 0,003÷0,004;
	Ωсм	–	площадь смоченной поверхности корпуса судна, м^2.

,

.

Определяется площадь подводной части мидельшпангоута , ,

,

(5.32)

где

β

–

коэффициент полноты мидельшпангоута.

,

.

Определяется площадь смоченной поверхности корпуса , ,

,

(5.33)

где

δ

–

коэффициент полноты водоизмещения.

,

.

Сопротивление движителей R_д, Н, определяют по формуле

,

(5.34)

где	zг	–	число движителей (винтов);
	cг	–	гидродинамический коэффициент составляет 200;
	Dв	–	диаметр винта, м;
	Vт	–	скорость течения, м/с.

,

.

Во втором периоде съемки с якоря судно продолжает приближаться к якорю, но якорный канат увеличивает крутизну цепной линии и приближается к вертикали. Этот период заканчивается отрывом якоря, при котором будет максимальное натяжение якорного каната T^max, Н, которое определяется

,

(5.35)

где

mя

–

масса якоря, кг.

,

=19255.

После отрыва якоря возникает усилие соответствующее началу подъема. Его называют Регистровским Т_рег, Н, оно определяется по формуле

.

(5.36)

Для судов класса «Р» при расчете брашпиля h_рег равняется половине расчетной глубины, т.е. 25 м.

где -масса якоря, кг;

-масса якорной цепи, кг.

,

=6385.

,

=4720.

Определяется номинальное тяговое усилие на звездочке брашпиля F₁, Н, по формуле Регистра

,

(5.37)

где	d	–	калибр цепи, мм;
	m	–	коэффициент прочности для цепей с контрфорсами m=1,0.

,

.

Далее проверяется длина якорного каната. Из условия надежной стоянки судна на якоре длина цепи в провисшей части цепной линии L, м, составляет

,

(5.38)

где - глубина якорной стоянки, м;

- внешняя нагрузка действующая на судно, Н.

,

.

По полученным данным выбирается брашпиль марки Б2Р, имеющий следующие характеристики:

- калибр якорной цепи 2-35 мм;

- диаметр начальной окружности звездочки 319 мм;

- тяговое усилие на звездочке	при номинальной скорости 14,8 кН,
	при малой скорости 19,7 кН;
- скорость выбирания якорной цепи	номинальная 9,1 м/мин,
	малая 4,2 м/мин;
- тяговое усилие на турачке	при номинальной скорости 15 кН,
- скорость выбирания швартовного каната	номинальная 8,0 м/мин,
	малая 3,6 м/мин;

- электродвигатель МАП 221 4/8 мощностью 2,5 кВт.