1. Выбор места якорной стоянки.

Выбору места якорной стоянки должно предшествовать изуче­ние физико-географических, навигационных и гидрометеорологиче­ских условий рейда. Место якорной стоянки выбирают с учетом це­ли и продолжительности стоянки, а также технико-эксплуатаци­онного состояния судна и особенностей якорного устройства. Безопасность стоянки оценивают следующими факторами: за­щищенностью от ветра и волнения, размерами акватории, наличием течений и приливно-отливных явлений, навигационной обеспечен­ностью района, глубинами, рельефом дна и грунтом. В каждом слу­чае учитывают состояние погоды, прилива и течения на момент по­становки на якорь, а при продолжительных стоянках — и прогноз погоды. Под влиянием внешних факторов (ветер, течение) судно, стоя­щее на якоре, может развернуться на якорном канате или переме­ститься по окружности, описанной вокруг якоря радиусом R_я = x + L_max где х — горизонтальная проекция вытравленного якорного каната, м; Lmax — максимальная длина судна, м. При предварительном определении радиуса якорной стоянки нужно учитывать, что может возникнуть необходимость потравить якорный канат на всю длину l_я._ц, а также предусматривать запас Δl'_я.ц на случай дрейфа и маневрирования при съемке с якоря.

Тогда: х = R_я= +Lmax + Δl'_я.ц

В приведенных формулах Hкл —возвышение клюза над грунтом, м. Площадь круга, ограниченного радиусом R_я, называют местом якорной стоянки судна. Оно должно располагаться в стороне от створных линий, фарватеров, подводных кабелей и других судов. Наименьшая глубина здесь должна быть такой, чтобы во время от­лива и при качке на волнении судно не могло коснуться грунта или своего якоря, лежащего на грунте. Следует избегать стоянок на якоре на глубинах, меньших оп­ределенных по формуле H_гл = 1.2d_mах + 0,7H_b, где Hгл —глубина места якорной стоянки в малую воду, м; d_mах — наибольшая осадка судна, м; H_b — максимальная высота волны для данного сезона в районе стоянки, м. На акватории крупных портов расстановкой судов на рейде за­нимается специальная служба, которая по ультракоротковолновой связи или через лоцмана назначает номер точки якорной стоянки. Вместимость акватории оценивают по числу вписанных окружно­стей расчетного радиуса с соблюдением особенностей конкретного района стоянки. Из формулы (3) следует, что судно длиной 140 м при х= 100м и с радиусом циркуляции 200 м может занимать площадь, описанную радиусом, равным 340 м. Эта акватория может быть ис­пользована для безопасной якорной стоянки с учетом дополнитель­ного потравливания якорной цепи в случае ухудшения погоды. Ми­нимальная площадь, необходимая для якорной стоянки одного суд­на, указывается в Справочнике по портам и якорным местам, в котором все суда водоизмещением более 500 т условно разделены на 5 групп. На месте якорной стоянки предпочтительнее иметь ровный рель­еф дна. От характера грунта зависит держащая сила якоря. Наиболее благоприятна якорная стоянка на песчаных и илисто-песчаных грунтах. На илистых и глинистых грунтах якоря держат хорошо, но все, кроме адмиралтейского, забиваются илом или глиной и по­сле срыва плохо забирают. На мелкокаменистом грунте якоря Матросова и катерный могут заклиниваться. На крупнокаменистом грунте могут заклиниваться якоря Холла. Держащая сила якорей на каменистых грунтах зависит не только от характера грунта, но и от отношения размеров преобладающих частиц грунта к длине лапы якоря. Чем больше это отношение, тем хуже держит якорь. Стоянка на скальных грунтах, таких, как плита, отдельные ска­лы, крупнообломочные глыбы, крупные валуны, без крайней необ­ходимости не рекомендуется. На этих грунтах якоря либо не дер­жат, скользя по скале, либо, зацепившись за выступы или трещины скал, обладают очень большой держащем силой. Если до того, как якорь зацепится, судно приобретает значительную скорость дрей­фа, якорное устройство не выдержит, и произойдет обрыв цепи или поломка якоря. Запенившийся за скальный грунт якорь, как пра­вило, срывается при изменении направления натяжения якорного каната, в частности при рыскании судна.

2. Силы, действующие на судно, стоящее на якоре.

Судно, стоящее на якоре, подвергается воздействию сил: ветра R_А, течения R_T, волнения R_волн, инерционных сил рыскания и кач­ки R_ин. Этим силам противодействует держащая сила якорного уст­ройства. Судно не будет дрейфовать, если горизонтальная состав­ляющая равнодействующей внешних сил ∑R уравновешивается держащей силой якорного устройства F_x, т. е. ∑R = R_А + R_T + R_волн + R_ин <= F_x Сила действия ветра Я_л зависит от скорости ветра, площади обдуваемой поверхности и воздушного сопротивления судна. Силу действия ветра на судно (в Н) можно определить по формуле, которая для случая якорной стоянки упрощается: R_А = 0,61Cx_aU² (А_u cos q_u + B_u sin q_u), где Cx_a — коэффициент воздушного сопротивления, зависящий от угла q_u U — скорость ветра, м/с; А_u , B_u — площадь проекции надводной части корпуса судна соответственно на мидель и ДП, м²; q_u — угол между ДП и направлением ветра, °. Рассмотрим силу действия течения R_т. Скорость течения на якорных стоянках редко превышает 2 — 3 уз. При расчете силы дей­ствия воды на подводную часть судна (в Н) можно использовать формулу R_т= 58,8В_T V²_T sin Θ_Т, где В_т — проекция подводной части корпуса на диаметральную плоскость судна, м^:; V_T — скорость течения, м/с; Θ_Т — угол между направлением течения и ДП, °. Значение В_T (в м²) определяют по формуле В_T = 0,9L_maxd_ср где L_max— наибольшая длина судна, м; d_ср — средняя осадка, м. Силу рыскания R_m, условно принимают равной весу якоря в воде. Для учета сил ударов волн по корпусу судна необходимо вво­дить в расчеты коэффициент динамичности Кд, который в первом приближении можно принять равным 1,4.

3.Расчет длины якорного каната, потребной для использования держащей силы якоря.

Теоретически задача может быть поставлена и в несколько другом плане, а именно: необходимо определить длину якорной цепи, при которой будет полностью использована держащая сила якоря.

В этом случае горизонтальную составляющую натяжения якорной цепи следует приравнять к держащей силе якоря (Т=Р_ЯК). Тогда

lц = h

где k_rp — коэффициент держащей силы якоря, зависящий от грунта и типа якоря; Pя — вес якоря, Н. Строгое решение задачи с учетом всех элементов динамики про­цесса представляет определенные трудности в силу ограниченности необходимой для этого исходной информации. Следует отметить, что с практической точки зрения в этом нет необходимости, так как при не­благоприятных условиях якорной стоянки требуется иной подход к обе­спечению безопасности судна. При ограниченных колебаниях, совершаемых судном в вертикаль­ной плоскости, удовлетворительные значения длины якорной цепи, при которой компенсируются динамические рывки, могут быть получены за счет введения в формулу так называемого коэффициента динамич­ности kд: lц = hгде Тср —среднее значение внешней силы, Н; kд — в зависимости от типа судна, условий стоянки можно принять равным 1.4-1.7

4.Расчет длины якорного каната, потребной для компенсации действующих на судно внешних сил.

Статическое решение задачи длины якорной цепи т. е. исходя из предположения, что судно во время якорной стоянки не имеет рыскания. Эта кривая называется цепной линией и описывается следующими, уравнениями: l=ash(x/a) y= a+h = a ch (x/a) где l — длина якорной цепи от якоря до клюза, м; а — параметр цепной линии, равный отстоянню ее вершины от начала координат a = T/pц, м; х, у — координаты точки, в которой находится якорный клюз, м; h — отстоянне клюза от грунта, м. Совместное решение приведенной системы уравнений позволяет определить l: l=hили, учитывая, что a = T/pц l=hгде Т — горизонтальная составляющая натяжения якорной цепи, Н; Ра. — вес I м якорной цепи в воде, Н. В соответствии с поставленными начальными условиями, горизонтальная составляющая натяжения якорной цепи будет равна суммарной силе ветра и течения, действующей в данный момент на судно, Т=F_T+F_A lmin = h. Расчеты, выполненные по этим формулам, дают наименьшее зна­чение длины якорной цепи, при которой обеспечивается нормальная работа якоря. Для исключения возможности снижения держащей си­лы якоря за счет рывков при появлении у судна колебательных дви­жений из-за перемены нагрузки (порывов ветра, наличия волнения и др.) длина якорной цепи должна быть несколько увеличена, чтобы часть ее при средних значениях внешней силы лежала на грунте.

5.Обеспечение безопасности якорной стоянки. Способы обнаружения дрейфа судна.

Условия безопасной якорной стоянки. Держащая сила (в Н) якорного устройства F_x складывается из держащий силы якоря F_я и держащей силы участка якорной цепи, лежащей на грунте: Fx = Fя + (aq f) g, где а — длина участка цепи, лежащей на грунте, м; q — линейная плотность якорной цепи в воде, кг/м; f — коэффициент трения цепи о грунт; g — ускорение свободного падения.

Линейная плотность якорной цепи (в кг/м): в воздухе q= 0.021d²_ц, в воде q=0,021*0,87^^0.018 d²_ц, где d_u — калибр якорной цепи, мм. Коэффициент трения при протаскивании якорной цепи по раз­личному грунту (без учета присасывания) определяется по табл. Держащая сила может быть получена через массу якоря G и удельную держащую силу К: K = F_я/gG = 0.73γ_г (b_як/l_як)(66/М_як)h³_як где g — ускорение свободного падения (9,81 m/c^s); γ_г — плотность грунта, т/м³; b_як — ширина лапы якоря, м; l_як — длина лапы якоря, м; М_як — величина, зависящая от типа якоря и глубины погружения его лап; h_як — погружение лапы якоря, м. h_як= l_якsinα_як; здесь α_як — угол наклона лап якоря, ° (для якоря Холла а=45°). Безопасность якорной стоянки зависит от совокупности ряда фак­торов: состояния судна, характера грунта и в первую очередь гидрометеорологической обстановки. Следует всегда помнить, что даже самая благоприятная якорная стоянка при определенном изменении гидрометеорологических условий может оказаться небезопасной и потребуется немедленная съемка с якоря для перемены места стоянки или выхода в открытое море. В связи с этим категорически запрещается при стоянке судна на якоре производить в машинном отделении какие-либо работы, связан­ные с выводом из строя главного двигателя, рулевого и якорного уст­ройств. Машина должна находиться в готовности, срок которой уста­навливается капитаном судна в зависимости от конкретной обстанов­ки. На время всей стоянки судна на якоре устанавливаются ходовые вахты как на мостике, так и в машинном отделении. Вахтенная служба должна вести непрерывное наблюдение как за состоянием погодных условий, так и окружающей обстановкой, по­ведением других судов, стоящих поблизости на якоре. Большое внимание следует уделять своевременному обнаружению дрейфа судна, для чего должны использоваться все доступные в данном случае способы. В настоящее время контроль за дрейфом судна чаще всего осу­ществляется навигационными способами путем взятия контрольных пеленгов или дистанций. Для достижения наибольшей эффективности контроля в качестве ориентиров при снятии пеленгов или измерении дистанции следует выбирать предметы, у которых изменения пеленгов (дистанции) в слу­чае появления дрейфа будут наиболее заметными. Подбирая ориенти­ры, необходимо иметь в виду, что совершенно не обязательно, чтобы они были нанесены на карту, так как обнаружение дрейфа может быть установлено по характеру изменения пеленгов (дистанций) без выполнения обсерваций. Для пеленгования выгоднее всего выбирать ориентиры, располо­женные близко к траверзу с обоих бортов судна, а для измерения ди­станций — на носовых или кормовых курсовых углах. На небольших и низкобортных судах рекомендуется использовать и такой старый метод, как выбрасывания прямо по носу ручного лота или просто балластины на лине с небольшой слабиной последнего. На­тяжение линя при неизменном курсе судна является верным призна­ком появления дрейфа судна.

Особое внимание контролю за дрейфом судна должно уделяться при стоянке на якоре на плохо держащих грунтах, при неровном хол­мистом дне. В этом случае в дополнение к контролю за дрейфом суд­на на мостике рекомендуется выставить наблюдателя на носу непосред­ственно у якорного устройства. Резкое изменение натяжения якорной цепи, когда она надраивается, а затем сразу же резко провисает, служит признаком того, что якорь ползет по грунту. Наличие вахтен­ного у брашпиля, если нет автоматического устройства отдачи якоря, также полезно при стоянке на рейде с большим количеством других судов, стоящих на якоре. В случае дрейфа соседнего судна быстрое потравливание якорной цепи позволит устранить риск навала или хо­тя бы уменьшить его последствия. Меры по предотвращению дрейфа зависят от причин, вызвавших его, появление. При благоприятных погодных условиях дрейф судна может возникнуть из-за слабой держащей силы якоря, когда якорь либо ползет на плохо держащих грунтах, либо периодически вывора­чивается из грунта в результате неравномерного уплотнения грунта под лапами якоря при рыхлых грунтах. В таких случаях лучше всего переменить место якорной стоянки, особенно если дрейф происходит в сторону берега, какой-либо нави­гационной опасности или другого судна. Чаще всего причиной дрейфа является ухудшение гидрометеоро­логической обстановки. Вполне понятно, что дрейф судна станет неизбежным, если внеш­ние силы достигнут значения, превышающего держащую силу якоря. В определенных пределах держащая сила якоря может быть несколь­ко повышена за счет дополнительного потравливания якорной цепи. Часть цепи, лежащая на грунте, позволяет увеличить держащую силу якоря на величину Δряк = f p_цΔl.