4. Разворот на стесненной акватории с помощью якоря, отданного на грунт.

Судовое якорное устройство, одно из назначений которого - улучшение маневренных характеристик судна, позволяет существенно расширить возможности судна при маневрировании в стесненных условиях. Если на судне с отданным на грунт якорем, цепь которого натянута назад параллельно ДП, переложить руль на один из бортов и дать передний ход двигателю, то корма судна под влиянием боковой силы руля Pру, обтекаемого струей от винта, получает боковое перемещение в сторону, противоположную перекладке руля. Продольного перемещения судно в начальном периоде не получает, так как сила упора винтаPе компенсируется держащей силой якоря, поэтому вращение вначале происходит вокруг полюса поворота, положение которого, как описывается в работе Генри Х. Хойера «Управление крупнотоннажными судами при маневрировании», зависит от отношения длины судна к его ширине (L/B). Например, на судне с отношениемL/B=8 и начинающем продольное движение относительно воды с нуля, начальное положение ЦВ  находится в 1/8 длины судна (=В) от форштевня (рис. 1).

 

 

 

Рис. 1. Положение ЦВ при даче хода вперед на неподвижном судне.

 

Когда инерция покоя преодолена и судно наберет скорость, встречная гидродинамическая сила сопротивления воды достигает величины, примерно равной 1/4 пропульсивной силы, заставляя ЦВ смещаться назад пропорционально величине этой силы по сравнению с пропульсивной силой. При этом расстояние от ЦВ до форштевня составит  L/4 . Точка ЦВ остается в том же самом положении, если судно не рыскает и не совершает поворот (рис. 2).

 

                                                                                                    

 

Рис.2. Положение ЦВ при следовании судна передним ходом на постоянном курсе.

 

Встречная гидродинамическая сила сопротивления воды, действующая на нос при продольном движении, будет во время поворота воздействовать также на скулу, создавая поперечное сопротивление. Это поперечное сопротивление сдвигает ЦВ назад и вследствие этого укорачивает рычаг управления. Обычно считается, что на судне, следующем передним ходом, рыскающем или разворачивающемся под действием руля, ЦВ лежит примерно в 1/3 длины от носа (рис.3).

 

Рис.3. Положение ЦВ на судне, следующем передним ходом, рыскающем или разворачивающемся под действием руля.

R_p –  подъемная сила руля.

Если якорная цепь вытравлена на такую длину lц, при которой якорь будет находиться под днищем судна в районе полюса поворота, то судно и в дальнейшем будет продолжать вращение вокруг ПП без поступательного движения (если якорь не дрейфует). У судна появляется точка опоры в носовой части, относительно которой оно будет разворачиваться. Рассмотрим схему действующих на судно сил при маневрировании с от­данным якорем (рис.4).

Рис.4. Схема сил, действующих на судно при развороте его на якоре.

 

На судно действуют три силы: боковая сила руля Рру, сила тяги винта Ре и держащая сила якоря Ря, которую можно регулировать по величине длиной вытравленной якорной цепи.

При разворотах, для предотвращения продольного перемещения судна,  режим работы машины выбирается так, чтобы  упор винта был по величине меньше держащей силы якоря. Боковая сила руля Рру, возникающая от набрасываемой на руль винтовой струи, создает разворачивающий судно момент.

 Порядок расчета.

1. Рассчитать положение ЦВ (центра вращения) от форштевня судна по формуле:

Xцв =Lнаиб./3;

Где Lнаиб. – наибольшая длина судна, м.

2. Определяем сопротивление воды движению судна на самом малом переднем ходу по формуле Рабиновича (кгс):

;

где - площадь погруженной части мидель-шпангоута, м²;

где См-коэффициент полноты мидель-шпангоута;

B– ширина судна, м;

dср. – средняя осадка судна, м.

Скорость судна на самом малом переднем ходу определяем по формуле:

Vсмпх=0,25Vo;

где Vo– скорость движения судна на полном переднем ходу в балласте, м/с.

3. Как рекомендуется в работе Генри Х. Хойера «Управление крупнотоннажными судами при маневрировании», величина ло6ового сопротивления равна примерно 1 /4 движущей силы, когда судно идет с постоянной скоростью (данная величина приблизительная и используется для оперативных расчетов).

Таким образом, движущую силу можно определить, как:

Fдвиж.=4Ro;

где Ro- сопротивление воды движению судна на самом малом переднем ходу, кгс.

4. Определить держащую силу якоря по формуле:

где G' – вес (сила тяжести) якоря в воде (определяется путем умножения веса якоря в воздухеGна 0,87);

k_г– коэффициент держащей силы якоря.

Для расчетов используем значение kг – коэффициента держащей силы якоря, равное 4,0 (значение соответствуетилу с песком).

5. Рассчитать необходимую длину якорь-цепи с учетом, чтобы местоположение якоря соответствовало бы положению ЦВ (центра вращения) судна при развороте по формуле:

;

где lц – длина вытравленной якорь-цепи, м;

Lнаиб. – наибольшая длина судна, м;

Hгл – глубина в месте отдачи якоря, м;

Fб – высота борта судна; м;

Tн – носовая осадка судна, м.

6. Проверить соответствие: .

Сделать соответствующие выводы о возможности разворота судна с помощью якоря в стесненных условиях.