51. Силы, действующие на судно, стоящее на якоре

На судно, стоящее на якоре воздействуют силы, обусловленные влиянием ветра - Р_в , течения - Р_т , а такие инерционные силы, свя­занные с рысканьем судна на якорном канате –Р_кн .

Безопасная якорная стоянка обеспечивается, если сумма внешних горизонтальных сил Т_г не превышает держащей силы, которую способно обеспечить якорное устройство - Т_д , т.е. если обеспечивается усло­вие

Т_г = Р_в + Р_т + Р_кн  Т_д (2.1)

Сила давления ветра зависит от скорости ветра, площади парус­ности судна и степени рысканья судна. При рыскании курсовой угол ветра изменяется, поэтому площадь парусности, подвергающаяся давле­нию ветра также изменяется.

Силу давления ветра Р_в можно приближенно рассчитать по формуле

Рв = Св( S_бок. sinq_w + S_лобcosq_w) (2.2)

где P_в, – сила давления ветра, Н ;

S_бок. – площадь проекции надводной, части на диаметральную

плос­кость (боковая площадь парусности), м »

S_лоб.– площадь проекции надводной части на плоскость мидель-

шпангоута (лобовая площадь парусности), м ;

q_w – курсовой угол ветра при зарыскивании (при неблагоприят­ных

условиях рекомендуется принимать (q_w  30)

– эффективная скорость ветра, м/с;

Св – коэффициент воздушного сопротивления, изменяющийся в зависимости от степени обтекаемости надводной части судна и угла зарыскивания в пределах 0,61,0 (нижнее значение соответствует случаю отсутствия рысканья).

Следует учитывать, что скорость ветра в порывах может вдвое и даже больше превышать средние значения скорости, поэтому рекомендует­ся W принимать в два раза большей средней скорости W_эф. , измеряемой анемометром.

Степень рысканья судна на якоре зависит от взаимного расположе­ния центра боковой парусности и центра бокового сопротивления воды. При смещении центра парусности в нос, а центра бокового сопротивле­ния воды в корму от центра тяжести судна, рысканье увеличивается. Из сказанного, очевидно, что при увеличении дифферента на корму рысканье увеличивается.

Процесс рысканья судна на якоре изучен пока недостаточно, поэтому выполнить точный расчет возникающих при этом инерционных сил не пред­ставляется возможным. В морской практике принято считать, что инерци­онная сила Р_ин при значительном рыскании приблизительно имеет значе­ние порядка веса якоря.

Сила давления течения Р_т численно равна силе сопротивления воды, которое испытает судно при движении со скоростью, равной скорости те­чения, плюс сила сопротивления, испытываемая застопоренным винтом (винтами).

Силу сопротивления корпуса (силу давления течения) можно при­ближенно определить по формуле

P_т = К_т ·  , (2.3)

где P_т – сила сопротивления корпуса (давления течения), Н ;

 – площадь смоченной поверхности, м²;

– скорость течения, м/с;

К_т – коэффициент сопротивления корпуса, который можно принять 1,0 1,3 (большее значение соответствует случаю, когда благодаря сильному ветру судно располагается под некото­рым углом к направлению течения, а также при рыскании).

Застопоренный винт (винты) увеличивает сопротивление корпуса приблизительно на 30%, что можно, учесть путем включения в формулу (2.3) коэффициента, равного 1,3.

Под влиянием волнения судно, стоящее на якоре совершает вместе с частицами воды орбитальное движение по эллипсу с полуосями, не превышающими половины высоты волны. Такое движение приводит к пери­одическому возрастанию натяжения якорной цепи, зависящему от высоты волны и соотношения между длиной судна и длиной волны. По некоторым данным влияние волнения может приводить к кратковременным возрастаниям силы горизонтального натяжения якорной цепи Т_г до 20-30%, что может быть учтено с помощью коэффициента динамичности К_д, величину которого для неблагоприятных условий якорной стоянки можно принять равным 1,3.

С учетом сказанного, суммарная внешняя сила, воздействующая на судно при стоянке на якоре, может определяться по формуле

T_г = (Р_в + Р_т + Р_ин) К_д (2.4)

в которой силы Р_в и Т_т определяются, соответственно, по формулам (2.2) и (2.3), а значения силы Р_ин и коэффициента К_д принимаются в зависимости от конкретных условий и обстоятельств якорной стоянки.