Методические указания. 1. Расчет минимальной длины вытравленной в воду якорной цепи, при которой обеспечивается горизонтальное положение веретена на грунте

1. Расчет минимальной длины вытравленной в воду якорной цепи, при которой обеспечивается горизонтальное положение веретена на грунте:

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:

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

G– вес якоря в воздухе;

q – вес якорной цепи погонной длиной 1 м;

k_г – коэффициент держащей силы якоря.

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

Существуют несколько наиболее используемых формул для определения необходимой длины вытравленной якорь-цепи:

1. «Капитанская формула»:

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

lc – длина вытравленной якорной цепи, число смычек.

2. «Japanese standard» формула:

- для условий благоприятной погоды:

Lc = 3xH+90 (m)

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

Lc - длина вытравленной якорной цепи, м

- для условий штормовой погоды:

Lc = 4xH+145 (m)

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

Lc - длина вытравленной якорной цепи, м

3. «UK standard» формула (Admiralty Manual of Seamanship, London):

Lc = 27,5x1,5 (m)

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

Lc - длина вытравленной якорной цепи, м

Порядок расчета.

1. Рассчитать минимальную длину l_min вытравленной в воду якорной цепи, при которой обеспечивается горизонтальное положение веретена на грунте по формуле:

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

G– вес якоря в воздухе;

q – вес якорной цепи погонной длиной 1 м;

k_г – коэффициент держащей силы якоря.

Ниже приведены ориентировочные значения k_г для якорей Холла:

Грунт	kг
Песок………………………………………	1,5-2,5
Ил с песком или ракушкой………………	3,5-4,0
Плотный ил, глина……………………….	5,0-6,0
Каменистый………………………………	2,8-8,6

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

2. Рассчитать длину вытравленной якорной цепи по «Капитанской формуле»:

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

lc – длина вытравленной якорной цепи, число смычек.

2. Рассчитать длину вытравленной якорной цепи по «Japanese standard» формуле:

- для условий благоприятной погоды:

Lc = 3xH+90 (m)

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

Lc - длина вытравленной якорной цепи, м

- для условий штормовой погоды:

Lc = 4xH+145 (m)

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

Lc - длина вытравленной якорной цепи, м

3. Рассчитать длину вытравленной якорной цепи по «UK standard» формуле (Admiralty Manual of Seamanship, London):

Lc = 27,5x1,5 (m)

где Н – глубина в месте отдачи якоря, м;

Lc - длина вытравленной якорной цепи, м

2. Расчет силы рывка якорь-цепи в диаметральной плоскости судна:

Для обычного способа постановки на якорь сила инерции рывка якорь-цепи в диаметральной плоскости судна равна:

(6.16.)

где m – масса судна;

а – ускорение (замедление).

Тогда уравнение движения судна будет иметь следующий вид:

(6.17.)

где V₀ – конечная скорость, V₀ = 0;

V – начальная скорость, равная осевой скорости судна на заднем ходу;

S – расстояние, которое проходит судно до остановки (задержания на якоре).

Из уравнения (6.17.) получим:

(6.18.)

Тогда формула (6.16.) с учетом выражения (6.18.) и примет вид:

(6.19.)

где D – водоизмещение судна;

g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с².

Порядок расчета.

1. Рассчитать расстояние, пройденное судном от момента отдачи якоря до момента выхода судна «на канат» при работе ГД на задний ход либо при движении судна по инерции (основным условием является натяжение якорной цепи при якоре, веретено которого занимает горизонтальное положение на грунте) по формуле:

где l – длина вытравленной якорь-цепи, м;

Hгл – глубина в месте отдачи якоря, м;

Hб – высота борта при действующей осадке; м.

Высота борта при действующей осадке определяется по формуле:

Hб=Fб-T;

где Fб – высота судна, м;

Т- осадка судна, м.

2. Рассчитать силу рывка якорь-цепи для скоростей судна от 0,2 до 2,0 узла (расчет произвести для скоростей через каждые 0,2 узла: 0,2/0,4/0,6/0,8/1,0/1,2/1,4/1,6/1,8/2,0 узл – для расчета скорость необходимо перевести в м/с) по формуле:

;

где D – водоизмещение судна, т;

g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с².

Данные расчетов представить в табличной и графической форме.

3. Рассчитать максимальную держащую силу якоря по формуле:

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 (в расчетах используем Кг равное 2,0).

4. На диаграмме зависимости силы рывка якорь-цепи от скорости судна провести прямую, соответствующую держащей силе якоря, определить скорость судна, при которой соблюдается условие: .

3. Рассчитать тормозной путь судна с якорем, отданным на грунт по формуле:

,

где D – водоизмещение в т.;

g=9,81 м/с²;

Т_я – держащая сила якоря;

V – скорость, при которой отдан якорь; м/с.

Для всех вариантов скорость будет равной 4 (четыре узла) – в расчетах необходимо перевести из узлов в м/с. Исходные данные в таблице 1.

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:

Грунт	kг
Песок………………………………………	1,5-2,5
Ил с песком или ракушкой………………	3,5-4,0
Плотный ил, глина……………………….	5,0-6,0
Каменистый………………………………	2,8-8,6