Значения коэффициентов держащей силы

 

 

Тип якоря	Грунт
илистый	песчаный	каменистый
Адмиралтейский Холла Матросова	2,2 2,2 12,0	3,0 1,5 8,0	3,0 2,8 -

Приведенные в таблице коэффициенты относятся к действию постоянного долговременного тягового усилия. При действии тягового усилия в виде отдельных кратковременных рывков держащая сила может оказаться больше расчетной в 2—3 раза.

Держащая сила якорной цепи невелика. В зависимости от грунта она составляет 10—50% от массы цепи, лежащей на грунте. Однако при динамических нагрузках якорь-цепь действует как амортизатор, и поэтому чем больше длина вытравленной цепи, тем меньше нагрузки испытывает якорь.

Для обеспечения наибольшей держащей силы якоря минимальная длина вытравленной цепи должна быть такой, чтобы сохранялось горизонтальное положение веретена. При соблюдении этого условия якорный канат провисает по кривой, называемой цепной линией (рис. 4.1). Длину цепной линии определяют по формуле

, (4.2)

где Т — горизонтальная тяга на клюзе, равная держащей силе якоря, кгс;

р — масса одного метра якорного каната, кг/м;

h — возвышение клюза над грунтом, м.

Очевидно, что если длина вытравленного якорного каната l ₁будет меньше длины цепной линии l, то веретено приподнимется над грунтом и якорь утратит часть держащей силы. Если же длина вытравленного каната l ₂ будет больше длины цепной линии, то часть цепи ляжет на грунт. Таким образом, по формуле (4.2)можно вычислить величину минимальной длины якорной цепи, которую необходимо вытравить на данном судне, чтобы обеспечить наибольшую держащую силу якоря. Ниже приведены длины якорной цепи, рассчитанные для судна среднего тоннажа, снабженного якорем Холла массой 5 т и якорь-цепью d=62 мм. Коэффициент держащей силы принят равным 2, масса метра цепи с контрфорсами в воде определена по формуле p= 2 d² (d, см).

h, м............. 10 20 30 40 50 70 100 150 200

l, м.............. 51 74 92 108 123 141 187 245 300

Наибольшая держащая сила якоря Холла соответствует тяговому усилию, создаваемому течением 5—7 уз или ветром силой до10 баллов. Однако в действительности ветер дует порывами, вовремя которых его скорость может увеличиваться в 2 раза и более. Направление ветра также не остается постоянным, а периодически изменяется относительно среднего направления. Под действием переменного по силе и направлению давления ветра центр тяжести стоящего на якоре судна совершает сложное колебательное движение в виде неправильной восьмерки, во время которого судно разворачивается то одним, то другим бортом к ветру. Характер этого движения зависит от величины смещения клюза относительно диаметральной плоскости, положения центра парусности, длины якорной цепи и других факторов. Кроме того, во время волнения судно участвует в орбитальном движении частиц воды, при котором высота клюза над грунтом и его расстояние от места отданного якоря будут изменяться. В результате орбитального движения и рыскания возникнут силы инерции, многократно превышающие держащую силу якоря, и если не увеличить длину каната, то якорь «поползет». Расчеты показывают, что 5—10 м дополнительно вытравленного каната вполне компенсируют.орбитальное движение судна. Для компенсации сил инерции от рыскания потребная длина каната будет много больше. Следует считать, что если во время наибольшего натяжения каната в той его части, которая находится над водой, наблюдается стрелка провеса, то длина вытравленной цепи достаточная и веретено якоря находится в горизонтальном положении. Если цепь набивается «втугую», то канат необходимо потравить.

4.2. Общие требования к постановке судна на якорь

При выборе места якорной стоянки необходимо учитывать следующие требования: стоянка должна быть по возможности защищена от ветра и волнения; обладать надлежащим качеством грунта и глубинами, обеспечивающими надежность удержания судна на якоре; иметь безопасные подходы к точке отдачи якоря, а также располагать достаточным пространством чистой воды для безопасного маневрирования в случае вынужденной съемки с якоря из-за внезапного ухудшения погоды.

В условиях открытого рейда минимальной является глубина, при которой исключается возможность касания грунта на волнении. Наиболее удобной считается стоянка на глубинах 20—30 м.На глубинах более 100 м стоять на якоре не рекомендуется.

От характера грунта. зависит держащая сила якоря. Хорошими являются вязкие грунты: ил, песчаный ил, глина, глинистый ил. К средним относятся рыхлые грунты: песок, ракушка, галька, щебень. Плохими считаются скальные грунты: плита, валуны, скалы. На илистых грунтах якоря Холла и Матросова держат хорошо, но забиваются глиной или илом и после срыва плохо забирают. На плите якоря «ползут». На скалистых грунтах они иногда заклиниваются.

Надежность якорной стоянки зависит также от рельефа дна. Удобным является ровное горизонтальное дно или дно, имеющее пологий подъем к берегу или навигационной опасности. В последнем случае при дрейфе судна в сторону опасности якорь забирает еще сильнее. О рельефе дна и характере грунта можно судить по записи на ленте самописца эхолота. Мягкие грунты дают слабую, расплывчатую запись широкой полосой; твердые (плита, песок)дают рельефную запись глубины. Двойная запись свидетельствует о нетолстом слое мягкого грунта на твердой основе.

При подходе к точке постановки на якорь и непосредственно при отдаче якоря должны выполняться следующие требования.

Якорь перед отдачей должен быть приспущен из клюза. Это правило особенно важно соблюдать при низких температурах, так как якоря примерзают в клюзах и, если они не будут приготовлены заблаговременно, может произойти заминка в выполнении маневра. На мягких грунтах при условии, что глубина не превышает 25—30 м, якорь отдают с ленточного стопора. На больших глубинах и на скальных грунтах якорь предварительно стравливают брашпилем с таким расчетом, чтобы к моменту отдачи он находился над грунтом на высоте 10—15 м.

Постановку на якорь можно производить на переднем и заднем ходу и дрейфуя по ветру или течению. Важно, чтобы судно имело небольшой ход относительно грунта. В противном случае канат ляжет на якорь, запутает его и якорь не заберет.

При ветре или течении первым отдают якорь наветренного борта или со стороны действия течения, иначе якорь-цепь пойдет через форштевень на излом и запас прочности цепи уменьшится.

Для того чтобы якорь хорошо забрал грунт, сразу же после его отдачи канат нужно травить со слабиной, но так, чтобы он сходил в воду с некоторым отклонением от вертикали. Перед тем как будет вытравлена расчетная длина якорь-цепи, ленточный стопор следует слегка зажать. В случае ветра или течения эта мера смягчит рывок, судно развернется к ветру или течению, нагрузка на канат уменьшится и дрейф замедлится. В дальнейшем канат нужно травить с небольшой слабиной, а когда будет вытравлена вся длина каната, ленточный стопор зажимают полностью.

Способы постановки на якорь

В хорошую погоду и при отсутствии течения постановка судна на якорь — несложная операция. Судно подходит к якорному месту на небольшом ходу, заблаговременно стопорится машина, и дальнейшее движение происходит по инерции. Перед якорным местом машине дается задний ход. Когда инерция будет погашена, и судно получит движение назад, отдают якорь. Постановку на якорь можно выполнять и на переднем ходу. При этом перед отдачей якоря руль должен быть переложен на борт в сторону отдаваемого якоря. Отдавать якорь следует, когда судно получит вращательное движение.

Рис. 4.3. Постановка на якорь поперек течения

При наличии течения к якорному месту подходят против течения. Якорь отдают, когда судно остановится. Для удержания носа против течения канат вытравливают с небольшой слабиной. Если во время постановки дует боковой ветер, отдавать следует под ветренный якорь. Тогда под действием течения судно развернется к ветру и канат не пойдет через форштевень (рис. 4.2). Если подход к якорному месту против течения окажется невозможным, то стать на якорь можно, продвигаясь поперек течения (рис. 4.3).Канат нужно травить на длину полутора-двух глубин. Якорь будет протаскиваться по дну, и судно, разворачиваясь против течения, выйдет на канат постепенно.

Становиться на якорь на сильном попутном течении не рекомендуется. Но если к этому вынуждают обстоятельства, отдавать лучше левый якорь. Как и в предыдущем случае, вначале канат травят на 1,5—2 глубины. Когда судно начнет приводиться к течению, постепенно вытравливают всю длину каната. Чтобы не было сильного рывка, перед отдачей якоря инерция должна быть погашена полностью, а на завершающей стадии, когда судно начнет приводиться к течению, следует периодически подрабатывать машиной вперед.

При продолжительном штормовом ветре или сильном течении рекомендуется стоять на двух якорях. Угол между канатами должен составлять 20—30°. Становиться на якоря можно как при боковом, так и при встречном ветре (течении). В первом случае судно следует к якорному месту курсом галфвинд (рис. 4.4). В точке отдачи первого якоря стопорят машину и отдают якорь наветренного борта. Канат травят не задерживая, а руль перекладывают в сторону отданного якоря. Перед отдачей второго якоря дают задний ход. Когда инерция будет погашена и судно двинется назад, отдают второй якорь. Далее, дрейфуя под ветер, канаты выравнивают. Расстояние между точками отдачи первого и второго якорей должно быть ¹/₃—¹/₂ длины якорь-цепи, которая будет вытравлена.

Рис. 4.5. Постановка на два якоря при встречном ветре

При встречном ветре (течении) судно ставят на якоря в два приема (рис. 4.5). Вначале отдают один якорь. Когда судно войдет на канат, замечают направление на отданный якорь, поднимаются на ветер под углом 20—30° по отношению к данному направлению, приводят отданный якорь на траверз и отдают второй якорь. Затем канаты выравнивают.

Если судно, стоя на одном якоре, будет застигнуто неожиданным штормовым ветром, то в результате усиления килевой качки и рыскания возрастут динамические нагрузки на якорь и якорную цепь. При значительном рыскании дополнительно вытравленной якорной цепи может оказаться недостаточно и, чтобы предотвратить дрейф, следует отдать второй якорь. Существуют два способа уменьшения рыскания. Один из них состоит в том, что в средней стадии рыскания отдают второй якорь и держат его на коротком канате. Сопротивление якоря, когда он волочится по грунту, уменьшает отклонения судна от его среднего положения. При другом способе второй якорь отдают, когда нос судна достигнет наибольшего отклонения; затем травят оба каната и стоят на двух якорях. Иногда выгоднее отдать якорь с разносом канатов под углом 20—30°, как это описано выше.

Рис. 4.6. Постановка на шпринг

При грузовых операциях на открытых рейдах применяется способ постановки судна на шпринг (рис. 4.6).Судно, стоящее на шпринге, меньше подвержено рысканию и прикрывает от ветра и волнения плавсредства, находящиеся у подветренного борта. Для постановки на шпринг используется прочный стальной канат, который через кормовой клюз обносят с внешней стороны борта и крепят к одному из звеньев цепи. Коренной конец каната кладут на кормовые кнехты. Вооружать шпринг следует с отданным якорем. Для этого выбирают канат с таким расчетом, чтобы не подорвать якорь, вооружают шпринг и канат снова травят. Следует иметь в виду, что судно, стоящее на шпринге, обладает большим сопротивлением ветру и течению и поэтому горизонтальное тяговое усилие, приложенное к якорю больше, чем при обычной стоянке.

Съемка с якоря

В тихую погоду и при достаточном пространстве чистой воды в районе якорной стоянки съемка с якоря не представляет сложности. По мере выбирания якорь-цепи судно будет продвигаться к якорю, и, когда веретено поднимется над грунтом, якорь утратит большую часть держащей силы. Тогда тягового усилия брашпиля с избытком хватит на то, чтобы вырвать якорь из грунта.

На стесненных якорных стоянках выбирать якорь-цепь в один прием не рекомендуется. Следует подобрать канат настолько, чтобы якорь полз, а затем, когда судно развернется в требуемом направлении, выбирать якорь из воды.

В сильный ветер из-за рыскания якорная цепь периодически набивается и идет на излом через форштевень. Когда звено цепи ложится на форштевень, запас прочности звена существенно снижается. Поэтому выбирать канат, когда он набит и «смотрит» через форштевень, не следует. Нужно подождать пока канат ослабнет, а судно повернется носом к якорю. В некоторых случаях тяги брашпиля для выборки каната не хватает, тогда рекомендуется подрабатывать машиной на передний ход. Делать что необходимо с осторожностью, следя за тем, чтобы направление движения носа судна от работы машиной совпадало с его движением к якорю во время рыскания.

При длительных стоянках на илистых грунтах якоря иногда засасываются и тяги брашпиля оказывается недостаточно, чтобы вырвать якорь из грунта. В таких случаях якорь-цепь следует взять на винтовой стопор и вырвать якорь, работая машиной самым малым ходом.

Если съемка е якоря происходит на крупной зыби, то в момент, когда канат приближается к положению «панер», а нос судна начнет подниматься на волну, необходимо остановить брашпиль, иначе произойдет сильный рывок, который может привести к обрыву каната. Продолжать выборку каната нужно, когда нос судна начнет опускаться.

При съемке с двух якорей первым выбирают короткий канат. Если длины канатов одинаковы, то первым выбирают тот канат, у которого больше слабины, или тот, который находится под ветром. Если во время стоянки якорные цепи были разнесены на угол более 60°, то может возникнуть необходимость одну из них предварительно потравить, иначе судно не сможет подтянуться к якорю, который выбирается первым. Если во время стоянки судно развернулось так, что образовался «крест», первым выбирают нижний канат. При образовании «крыжа» судно необходимо развернуть на 360° в обратную сторону или развести «крыж», расклепав якорь-цепь.

Съемка с якоря и последующее за ней маневрирование в штормовую погоду и в стесненных условиях — трудная и ответственная операция. При неудачно выбранной стоянке посадка на мель судна с большой парусностью и слабой машиной может оказаться неизбежной. В тяжелое положение попадают суда с парусностью, центр которой располагается впереди центра тяжести, т. е. уваливающиеся суда.

Планируя съемку с якоря на уваливающемся судне в сильный ветер, прежде всего необходимо учесть, что еще до того, как якорь-цепь займет положение «панер», якорь поползет, судно приведется лагом к ветру и начнет дрейфовать. Курсовой угол при этом будет тем большим, чем дальше в нос располагается центр парусности. Одновременно с началом дрейфа прекратится рыскание судна на якоре и возрастет постоянная нагрузка на канат. Может случиться так, что тяги брашпиля едва хватит, чтобы выбрать якорь. Обычно, чтобы привести судно к ветру и тем самым облегчить подъем якоря, руль перекладывают на ветер и дают передний ход. Однако нужно иметь в виду, что данная мера при отданном правом якоре малоэффективна, так как сила реакции винта D будет препятствовать развороту судна к ветру.

На рис. 4.7—4.9 показаны примеры съемки уваливающегося судна с якоря в экстремальных условиях, т. е. принято, что из-за стесненности акватории судно не может развить достаточный ходи при курсовом угле ветра 30—40° теряет управляемость: положение 1 — нахождение судна до съемки с якоря; положение 2 —якорь начинает ползти.

На рис. 4.7, а (ветер северный) ситуация съемки с якоря является наименее сложной, так как в момент, когда якорь поползет, судно приведется к ветру левым бортом и займет положение носом на выход. Для ускорения подъема якоря руль следует переложить на ветер и работать машиной самым малым ходом с периодическими толчками с целью использования реакции винта для приведения судна к ветру (положение 3). Когда якорь оторвется от грунта, дают полный ход, стремясь подняться на ветер, насколько это возможно. Если возникнут трудности с выбиранием каната (положение 2) и судно будет быстро дрейфовать к опасности, следует дать задний ход и подниматься кормой на ветер(рис. 4.7,6). Якорь при этом протаскивают по грунту на коротком канате, а рулем управляют так, чтобы корма не пересекла линию ветра, а в положении 5 дают передний ход. Когда судно приведется к ветру (положение 6), канат выбирают, и после отрыва якоря от грунта судно следует на выход, имея обороты полного хода.

Сниматься с правого якоря сложнее, чем с левого, так как судно труднее приводится к ветру (рис. 4.8). Для приведения судна к ветру машиной работают не толчками, а наращивая обороты постепенно. Когда якорь оторвется от грунта, обороты увеличивают до полных и поднимаются как можно дальше на ветер. Разворот на выход (положение 3) выполняют, используя тенденцию судна на заднем ходу уваливаться под ветер. Обороты заднего хода при этом наращивают постепенно. Завершают разворот (положение 5) сильным толчком вперед. Если судно к этому моменту не пересечет кормой линию ветра, то для облегчения поворота отдают левый якорь, который протаскивают по грунту на коротком канате. Выбирают якорь, когда судно достаточно приведется к ветру (положение 6). Если (в положении 2) якорь быстро поползет, а брашпиль не будет справляться с нагрузкой, безопаснее прекратить съемку с якоря, отдать второй якорь и ждать ослабления или изменения направления ветра.

Съемка с якоря выполняется так же, как и при северном ветре, но выходить на чистую воду в данном случае следует на заднем ходу. Последовательность маневров представлена на рис. 4.9(ветер восточный).

Из рассмотренных примеров важно уяснить следующее.

1. Сниматься с левого якоря легче и, следовательно, безопаснее, чем с правого.

2. В момент, когда якорь поползет, судно приведется к ветру тем бортом, со стороны которого отдан якорь. Тем самым будет предопределено общее направление диаметральной плоскости судна относительно выхода с акватории во время отрыва якоря от грунта. В свою очередь, резкий разворот лагом к ветру свидетельствует о начале дрейфа судна на якоре.

3. Если по условиям стоянки после съемки с якоря судно должно пересечь линию ветра, то прежде следует подняться на ветер, насколько это возможно.

4. Для уваливающегося судна наиболее опасными являются курсовые углы ветра 30—40°. Если данные курсовые углы соответствуют общему направлению движения на чистую воду, то выходить следует задним ходом.

5. При постановке на якорь, т. е. при выборе якорного места необходимо учитывать расположение выхода на чистую воду и ожидаемое направление ветра.

Рис. 4.10. Съемка с якоря самоприводящегося судна на стесненной акватории

В отличие от уваливающихся самоприводящиеся суда при съемке с якоря в штормовую погоду находятся в более выгодном положении. Самоприводящееся судно легко поднимается на ветер, а когда якорь ползет, разворачивается носом к якорю, чем облегчается его подъем. Для самоприводящегося судна наихудшей является ситуация, когда направление ветра совпадает с направлением на выход, так как судну приходится пересекать линию ветра кормой (рис. 4.10). Очевидно, что к этому моменту оно должно развить достаточный ход и, следовательно, иметь пространство для разгона. Для одновинтового судна небезразлично, в какую сторону начинать поворот после съемки с якоря. Действительно, в изображенной на рисунке ситуации судно с винтом правого вращения должно начинать движение поворотом вправо. Если судно не будет вписываться в поворот, то (положение 4) следует дать задний ход, переложить руль лево на борт и подняться на ветер с тем, чтобы повторить маневр в более выгодных условиях (положение 6). Если же судно после съемки с якоря начнет движение поворотом влево, то при невозможности вписаться в поворот, исправить маневр будет нельзя,- так как на заднем ходу судно не сможет подняться на ветер (положения 5, 6).

Постановка судов на бочки

Во многих портах мира грузовые операции производятся на рейдах во время стоянки судов на бочках. Ставят суда на бочки также с целью размагничивания, осмотра корпуса и ожидания очереди к причалам или для прохода каналами. Для удержания судна в определенном положении применяются две, три, иногда четыре бочки. Обычно постановку на бочки осуществляет лоцман. Часто порядок постановки, буксирное обеспечение, требования к швартовным канатам и способы их крепления регламентируются местными правилами или сложившейся в порту практикой.

Постановка на бочки судна крупного и среднего тоннажа даже в штилевую погоду требует тщательной подготовки. Все вопросы, касающиеся маневрирования, использования буксиров, подачи швартовов, должны быть разрешены с лоцманом заблаговременно.

Рис. 4.11. Постановка одновинтового судна на две бочки (общий случай)

Транспортные суда ставят на бочки с помощью ботов, которые завозят на них швартовы. Обычно на боты подают сразу два швартова. Для облегчения работы и ускорения постановки первыми следует использовать легкие, но достаточно прочные канаты. Иногда первый швартов вместе с буксиром подается на буксирующее судно. Последнее подводит нос или корму судна к бочке, само швартуется к ней и заводит швартов. Когда первый швартов будет обтянут, на бочку подают буксирный канат.

Как правило, первым швартуют нос судна. Если ветер или течение действует вдоль линии расположения бочек или под острым углом к ней, то лучше подходить к наветренной бочке против ветра(течения) (рис. 4.11). Остановиться необходимо с таким расчетом, чтобы бочка находилась на траверзе носовой оконечности и в поле зрения, что позволит более уверенно управлять судном в дальнейшем. При сильном ветре и большой парусности в передней части судна удержать его в направлении строго против ветра будет трудно.

Когда судно остановится, оно может быстро увалиться от бочки, и швартовы не успеют закрепить. В таком случае лучше подходить к бочке, оставляя ее под ветром (рис. 4.12, а) или спускаясь по ветру (рис. 4.12, б). Если судно подходит к бочке по ветру, то после остановки его корму удерживают на ветре работой машины на задний ход. А когда носовые швартовы будут закреплены, дают возможность развернуться кормой к подветренной бочке, помогая в этом машиной.

При боковом ветре или течении судно подводят к бочкам с таким расчетом, чтобы оно, дрейфуя, прошло между бочками. Носовые и кормовые швартовы крепят одновременно. Если швартовку обеспечивает только один буксир, то его используют со стороны той оконечности судна, где располагается центр парусности.

Рассмотренные способы постановок на бочки являются общим случаем. Они применяются, когда есть возможность выбора маневра. Во многих портах положение судна на бочках должно быть всегда одинаковым независимо от направления ветра. Естественно, что и маневр постановки будет другим. Постановка на бочки существенно облегчается, если судно имеет, мощное подруливающее устройство. Возможные варианты подхода и удержания судна вблизи бочек в ветреную погоду изображены на рис. 4.13.

При постановках на бочки важно быстро закрепить первые швартовы. Не менее важно закрепить швартовы так, чтобы обеспечивалась их быстрая отдача. Если бочки не имеют специальных устройств, то швартовы крепят с помощью скоб или растительных схваток. Для отдачи швартова, закрепленного растительной схваткой, ее разрезают ножом. Данный способ особенно удобен тем, что во время съемки с бочек нет необходимости набирать большую слабину, что позволяет быстрее и с меньшей затратой сил отдать швартов. Независимо от способа крепления по одному швартову на баке и корме рекомендуется заводить серьгой. Это дает возможность отдать швартов с борта судна. Отдавая один конец серьги, необходимо следить за тем, чтобы он не захлестнул другой ее конец. Если швартов синтетический или растительный, сбрасывать его нужно с подветренной стороны или ниже по течению. В противном случае он ляжет шлагом на рым бочки и выбрать его будет трудно.

При съемке с бочек, как правило, последним отдают швартов с наветренной или расположенной выше по течению бочки. Однако такой порядок сохраняется только тогда, когда это не мешает судну развернуться в требуемом направлении. В противном случаев последнюю очередь отдавать нужно кормовой швартов.

Швартовные операции