Определение условий безопасности якорной стоянки

Максимальная держащая сила якорей:

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

k_г – коэффициент держащей силы якоря.

Ниже приведены ориентировочные значения k_г для якорей Холла:

Якорь способен обеспечить максимальную держащую силу только в том случае, когда эта сила приложена к скобе якоря горизонтально (веретено лежит на грунте). При подъеме веретена на угол в 5° держащая сила уменьшится приблизительно на 25%, а при угле в 15° – вдвое. Минимальная длина l_min вытравленной в воду якорной цепи, при которой обеспечивается горизонтальное положение веретена на грунте:

(11.)

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

q – вес якорной цепи погонной длиной 1 м.

Значение отношения G/q для средне- и крупнотоннажных судов составляет обычно 40-60.

Для крупнотоннажных судов отношение G/q в большинстве своем близко к значению, равному G/q = 45.

Если принять коэффициент держащей силы якоря Холла в среднем равным, К_т = 4, то формула (11.) после преобразования и постановки вышеуказанных значений примет следующий вид:

Полученная формула значительно упрощает расчет минимальной длины якорь-цепи при различных глубинах.

Если вытравить якорную цепь на длину большую, чем требуется по формуле (11.), то максимальная держащая сила, которую может обеспечить якорное устройство, несколько возрастает, так как некоторая часть цепи у якоря ляжет на грунт и силой своего трения увеличит держащую силу якоря.

Формула для определения держащей силы якорь-цепи приведена в предыдущем параграфе.

Суммарную силу, действующую на судно стоящее на якоре можно определить по упрощенной методике [23].

Лобовую ветровую нагрузку можно приближенно получить из таблицы 2. по лобовой площади парусности и скорости ветра. Если неизвестна лобовая площадь парусности, то с некоторой погрешностью ее можно принять равной ¼ боковой площади парусности.

Суда в балласте, у которых центр парусности смещен в нос от мидель-шпангоута, с большим дифферентом на корму при стоянке на якоре испытывают повышенное рыскание. Для его уменьшения можно отдать второй якорь с длиной цепи, в 1,5 раза превышающей глубину.

Таблица 2.

Ветровая нагрузка на надводную часть судна, кН

При скорости течения V_т подводная часть судна, стоящего на якоре, испытывает силу воздействия воды Р_т, примерно пропорциональную площади погруженной части мидель-шпангоута. Так как масса становых якорей, которыми снабжаются морские суда, также приблизительно пропорциональна площади мидель-шпангоута, то силу воздействия воды на течении удобно выражать в долях веса якоря G, т.е. в безразмерном виде, , при этом для любого морского судна будет зависеть только от скорости течения. Ниже приведены значения относительной силы воздействия воды Р_т/G, увеличенные на 30% с учетом дополнительной силы сопротивления застопоренного гребного винта:

Vт, уз
1…………………………	0,1
2…………………………	0,2
3…………………………	0,6
4…………………………	1,0
5…………………………	1,6
6…………………………	2,2
7…………………………	3,0

Для получения абсолютной силы воздействия воды на течении необходимо выбранное значение умножить на вес якоря.

Суммарная внешняя горизонтальная сила:

, (12.)

где Р_Σ – сила воздействия соответственно ветра и течения.

При якорной стоянке на волнении и сильном рыскании возникают силы инерции, действующие кратковременно, но способные вызвать дрейф якоря. Этот вопрос еще недостаточно изучен количественно, но по некоторым сведениям, сила инерции может по значению приближаться к весу якоря. Поэтому, если при якорной стоянке имеют место указанные условия, то при расчете по формуле (12.) рекомендуется суммарную горизонтальную силу R_Σ увеличить на вес G якоря.

Безопасная якорная стоянка возможна, когда максимальная держащая сила якорного устройства больше суммарной горизонтальной силы, т.е. при условии:

. (13.)

Размер акватории, необходимый для якорной стоянки, приближенно оценивается радиусом R, рассчитываемым по формуле:

(14.)

где l – требуемая для безопасной стоянки длина якорной цепи, м;

Н' – высота якорного клюза над грунтом, м;

L – длина судна, м;

ΔR – запас расстояния, выбираемый в зависимости от конкретных условий и обстоятельств, м.

Минимальная глубина Н, обеспечивающая безопасную стоянку, рассчитывается по формуле:

(15.)

где d – наибольшая осадка судна, м;

h_в – вероятная высота волны для данного сезона в районе якорной стоянки, м.