3. Силы, действующие на судно, стоящее на якоре, длина вытравливаемой якорь-цепи, держащая силы якоря и якорь-цепи.

Силы, действующие на судно, стоящее на якоре.

Условие безопасной якорной стоянки (без дрейфа на якоре) – сумма внешних воздействий должна быть меньше держащей силы якорного устройства: R_вн ≤ Т_яу.

Определяем сумму сил от внешних воздействий:

R_вн = R_А + R_т + R_ин + R_волн.

Сила воздействия от ветра R_А зависит от скорости ветра, площади обдуваемой поверхности и определяется по формуле:

R_А = 0,8W²S_x

где: S_x – лобовая площадь парусности, м²;

W – скорость ветра, м/с;

Сила воздействия от течения R_т равна:

R_т = 60S_мV_т²

где: S_xп – площадь подводной части миделя, м²;

V_т – скорость течения, м/с.

Инерционные силы R_ин (силы, возникающие при рыскании) принимаются равными весу якоря в воде:

R_ин = 8,5М_я

где: М_я – масса якоря, кг.

В противном случае якорь будет ползти.

Рис. 2.21. Схема сил, действующих на судно, стоящее на якоре

Для учета сил ударов волн о корпус судна вводят коэффициент динамичности Kд, который принимают равным 1,4÷1,7.

Итак, держащая сила якорного устройства должна быть более

суммы всех внешних сил, действующих на судно:

Т_яу ≥ R_вн = K_д (R_А + R_т + R_ин)

Длина вытравливаемой якорь-цепи.

Расчет якорной стоянки заключается в решении двух задач: расчет длины якорной цепи, необходимой для удержания судна на якоре и определение радиуса безопасной якорной стоянки. Оптимальная длина якорной цепи, необходимая для надежного удержания судна на одном якоре при заданных гидрометеоусловиях определяется следующим образом:

Lяц = 0,17(√Rвн/q*(67,5h_кл+R_вн/q) - R_вн/q),

где q – линейная плотность 1 м цепи в воде, кН/м;

q = 0,00018d_ц²

d_ц – калибр якорной цепи, мм;

h_кл – высота клюза над грунтом, м.

Для судов, имеющих якорь Холла и цепные якорные канаты, количество смычек, которое необходимо иметь на клюзе при благоприятных условиях погоды (ветер до 3–4 баллов) и незначительном течении, приблизительно можно определить как корень квадратный из

глубины n = . При длине цепи в 250 метров полностью использовать держащую силу якоря можно до глубины 100 м.

Радиус якорной стоянки складывается из следующих величин:

R = L_яц + L_c + ΔL

где ΔL – навигационный запас на случай дрейфа и маневрирования при съемке с якоря. Площадь круга, ограниченного радиусом R, называется местом якорной стоянки.

Рис. 2.23. Радиус рыскания судна, стоящего на якоре

Держащая силы якоря и якорь-цепи.

Масса якоря, длина якорь-цепи и вес погонного метра якорь-цепи определеяется по характеристике снабжения (N_c) или по приближенным формулам:

или

где: - масса якоря;

- площадь погруженной части миделя;

D – весовое водоизмещение судна.

Вес погонного метра якорь-цепи определяется по формуле:

где: d_ц – калибр звена якорь-цепи;

k – коэффициент, равный для цепей с контрфорсами – 2,3, без контрфорсов – 2,2.

Держащая сила якоря определяется по формуле:

где: - коэффициент держащей силы якоря;

Держащая сила якорь-цепи определяется:

где: f – коэффициент трения цепи о грунт, применяемый равный 0,35-0,5.

q - вес погонного метра якорь-цепи

– отрезок якорь-цепи, лежащий на грунте.

Длину отрезка якорь-цепи на грунте можно найти путем вычитания длины провисающей части якорь-цепи из длины вытравленной якорь-цепи:

- длина, вытравленной якорь-цепи;

- длина, провисающей якорь-цепи.

При <, держащей силы якорь-цепи не будет.

При ограниченном рыскании судна, удовлетворительные значения длины якорь-цепи, при которой компенсируется сила инерции, могут быть получены за счет введения коэффициента динамичности :

Для удержания судна на якоре необходимом, чтобы держащая сила якорного устройства были больше суммы сил, действующих на судно: