Обоснование безопасной якорной стоянки

ТЕМА 3.

ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ.

ЯКОРНЫЕ ОПЕРАЦИИ

 

Обоснование безопасной якорной стоянки

Якорь, лежащий на грунте, способен обеспечить расчетную держащую силу лишь при условии, что веретено якоря сохраняет горизонтальное положение. Если же под влиянием натяжения якорной цепи веретено приподнимется, то держащая сила якоря резко уменьшится и он поползет.

Якорная цепь при отданном якоре приобретает форму кривой, называемой цепной линией (см. рисунок 1). Чтобы веретено якоря не поднималось от грунта, длина вытравленной якорной цепи должна быть не меньше ее минимального значения, определяемой по формуле (4.3).

Рисунок 1 – Схема стоянки судна на якоре

 

Рассмотрим рисунок 1, на котором показан случай, когда длина вытравленной якорной цепи равна минимальному значению ℓ_min, т.е. когда нижняя вершина цепной линии совпадает со скобой якоря.

На судно, стоящее на якоре на глубине Н, действует внешняя горизонтальная сила Тг. Эта сила действует также на любую точку якорной цепи как горизонтальная составляющая ее натяжения.

Рассмотрим силы, приложенные к произвольно выбранной точке А. Кроме силы горизонтального натяжения Тг к этой точке приложена также сила вертикального натяжения Тв, численно равная весу участка цепи от скобы якоря до точки А длиной ℓ, т.е. Тв = gℓ.

Направление равнодействующей натяжения цепи Тц дает направление якорной цепи в данной точке, определяемое углом между отвесной линией и касательной к цепной линии.

Если сообщить точке А элементарное перемещение по цепной линии dℓ, то ему будет соответствовать элементарная вертикальная проекция dh, причем

 

dh = dℓ cos (4.1)

 

Выражая cos через катет Тв и гипотенузу Тц прямоугольного треугольника АТвТц и учитывая, что Тв = gℓ, получим:

 

(4.2)

 

Интегрируя (6.8) в пределах от 0 до ℓ min и от 0 до Н, получим:

 

,

 

и после разрешения относительно ℓ min окончательно, получим

 

 

(4.3)

 

Формула (4.3) позволяет определить потребную минимальную длину якорной цепи, ℓ min, при заданной внешней силе Тг, действующей на судно. Если длина вытравленной цепи будет больше ℓ min, то ее избыточная длина ляжет на грунт. Таким образом, формула (4.3) дает длину провисающей части якорной цепи от точки ее касания с грунтом до поверхности воды.

Если внешняя сила Тг окажется больше держащей силы якоря GK, то якорь поползет – появится дрейф. Если же Тг не намного превышает GK, то безопасную якорную стоянку можно обеспечить за счет вытравливания дополнительной длины якорной цепи, часть которой уйдет на увеличение провисающего участка, а другая часть длиной «а» ляжет на грунт и увеличит держащую силу якорного устройства. Длина цепи «а», лежащая на грунте, рассчитывается по формуле

, (4.4)

 

где - требуемая для безопасной якорной стоянки длина цепи. Тогда,

 

(4.5)

 

В результате проведенных расчетов может оказаться, что требуемая длина якорной цепи будет больше, чем количество смычек, имеющихся на судне. В этом случае можно попытаться встать на два якоря с вытравливанием необходимой длины якорных цепей.