Работа главного двигателя при стоянке судна на якоре в шторм

Судам, стоящим на якоре на открытых рейдах или под берегом, морская практика, как известно, рекомендует в штормовую погоду укрываться в гавани или выходить в море и на ходу бороться со стихией. Тем не менее судоводители нередко лишены возможности воспользоваться, а подчас и пренебрегают этим советом, и судно в неблагоприятных гидрометеорологических условиях отстаивается на якоре.

В этом случае для уменьшения нагрузок на якорное устройство работают главной машиной. Данный способ среди судоводителей оценивается по-разному: одни считают его эффективным, другие, наоборот, не только бесполезным, но и вредным.

В силу того, что этот вопрос в морской литературе освещен очень слабо, у судоводителей нет единого правильного мнения о работе главной машиной для ослабления якорь-цепи в штормовую погоду. Решить его можно только общими усилиями штурманов, что позволит судоводителям избежать аварий, связанных с потерей якорей и канатов. Высказывая некоторые выводы по данному вопросу, автор безусловно не претендует на их законченность.

Речь о работе машиной для ослабления якорь-цепи может идти лишь в том случае, когда можно дать ход навстречу силам, вызывающим ее натяжение. Таким образом, в рассматриваемом вопросе имеется в виду настолько значительное преобладание ветра и ветрового течения над прочими воздействующими на судно факторами, когда они так располагают последнее относительно линии ветра, что возникает потребность работать машиной им навстречу.

Поэтому в данном примере равнодействующую сил ветра и ветрового течения мы можем считать основной силой, действующей на судно при стоянке на якоре в штормовую погоду. Назовем ее F_B. Точку приложения равнодействующей F_B всегда можно перенести в диаметральную плоскость. В общем случае точка эта не совпадает с центром тяжести судна, хотя и находится вблизи него. Несовпадение точки приложения силы F_B с центром тяжести вызывает кренящие или разворачивающие моменты силы F_B относительно центра тяжести судна. Это обстоятельство, влияя на нагрузки, испытываемые якорным устройством под действием силы F_B, имеет тем не менее второстепенное значение, так как оно лишь усиливает или ослабляет рывки якорь-цепи, появляющиеся вследствие хождения судна вокруг якоря, но не вызывают их. Поэтому его мы можем не учитывать и, следовательно, силу F_B приложить в центре тяжести судна. Такое упрощение, не отражаясь на принципиальности, облегчит рассмотрение вопроса.

Итак, примем условие: на судно, стоящее на якоре, основное, преобладающее воздействие оказывают силы ветра и ветрового течения. Их направления совпадают, а равнодействующая F_B приложена в центре тяжести судна 0₀. Выясним, целесообразно ли работать главной машиной для ослабления нагрузок, испытываемых якорным устройством при сильном ветре?

Коротко рассмотрим вопрос стоянки судна на якоре в штормовую погоду при застопоренной машине. Предположим, в начальный момент судно стало на якорь точно носом на ветер (рис. 1). На него действует сила F_B, приложенная, как условились, в центре тяжести судна. В направлении якорь-цепи действует сила сопротивления F_C, вызванная силой F_B, приблизительно равная ей по величине, но противоположно направленная. Такое положение судна неустойчиво. Стремясь привести его в устойчивое положение, силы F_B и F_C расположатся в конечном итоге в вертикальной плоскости, проходящей через линию ветра (рис. 2).

Разложим силу F_B по осям, - одна из которых лежит в диаметральной плоскости, а вторая перпендикулярна ей и направлена к борту (рис. 3). Перенесем силу Fс в точку, лежащую в диаметральной плоскости, и разложим аналогично на две составляющие, но в обратных направлениях. Взаимодействие сил F_B1 и F_C1„ вызывает перемещение судна по дуге, эпицентром которой является якорь. В то же время взаимодействие сил Fe, и Fe, стремится возвратить судно в исходное положение, а силы F_B2 и F_C1, - привести нос судна к ветру. Как видим из рис. 3, силы F_C1, и F_C2, - величины переменные и состоят в следующей зависимости от угла между диаметральной плоскостью и якорной цепью (угол Q):

F_C1 = F_C1 sin Q;   (1)

F_C2 = F_C cos Q.    (2)

В аналогичной зависимости от угла β находятся силы

F_B1 и F_B2, : F_B1 = Fe * sinβ; F_B2 = F_{B *} cosβ,

где,

β - угол между диаметральной плоскостью и линией ветра.

Из уравнения (2) видим: при Q=90°; F_C1, = 0, a F_C1, = F_C, т. е. одна из сил, вызывающих движение судна по дуге, перестает действовать, а пара сил F_B1, и F_C1 , достигая максимума за счет силы F_C1, , стремительно разворачивает судно. Якорь-цепь испытывает рывок. В дальнейшем угол β становится равным нулю, затем, возрастая, принимает обратное значение, как и сила F_B1. Судно движется по дуге в обратном направлении в исходное положение.

При пересечении якорь-цепью линии ветра она вновь испытывает рывок вследствие изменения направления движения судна относительно линии ветра, проходящей через якорь, в результате чего меняет направление сила F_C1.

Таким образом, имеем три положения судна, при которых якорь-цепь испытывает наибольшие динамические нагрузки-рывки (рис. 4, положения А, В и B₁). Значит, борьба за ослабление натяжений якорного каната сводится к необходимости уменьшения нагрузок на него в этих трех положениях.

Посмотрим, какую роль в решении этой задачи играет работа главной машиной на якорь-цепь.

• 1. Судно находится в положении А. Угол Q = 0°, F_C2 = 0, F_C1 = F_C, т. е. max. В этом случае целесообразность работы главной машины не вызывает сомнений.
• 2. Судно находится в положении В, В₁. Угол Q = 90°, F_C2 = F_C, т. е. max. F_C2 = 0. Выше мы убедились, что уменьшение нагрузок на якорное устройство зависит от уменьшения угла Q. Этому способствует сила F_B2, в результате действия которой угол Q практически не достигает 90°. От работы машиной появляется сила, дающая ход судну F_X (рис. 5).

Она направлена противоположно силе F_B2, погашает ее и способна не только увеличить угол Q до 90°, но и превысить это значение. При этом нагрузка на якорное устройство предельно возрастает, якорь-цепь может быть выбрана втугую и усилие передаётся непосредственно на якорь. Ближняя к судну лапа якоря бездействует, в результате разворачивания якоря под действием силы F_Я она выходит из грунта. В то же время другая лапа еще больше зарывается в грунт. Таким образом, нагрузка ложится только на одну лапу. Кроме того, это обстоятельство способствует развороту якоря вокруг веретена и стремлению его принять положение, когда лапы будут в вертикальной плоскости, а веретено - близко к горизонтальной. В таком положении лапа обладает наименьшим сопротивлением нагрузкам и вероятность ее разлома предельно возрастает.

Находясь в положении В, В₁ и стремясь в исходное, устойчивое положение А, судно поворачивается так называемым голландским способом, т. е, не относительно центра тяжести, а относительно форштевня, что, как известно, характеризуется большими нагрузками на швартовное или якорное устройство.

После поворота судно под действием машины и руля, который естественно будет положен в сторону якоря, пойдет по хорде или по дуге, лежащей внутри окружности, описываемой якорь-цепью при свободном движении судна, что вызовет ослабление якорь-цепи, затем в каком-то месте ее рывок. Все сказанное справедливо лишь в том случае, когда судно не имеет возможности удерживать угол Q в значениях, близких к нулю, другими словами, когда диаметральная плоскость и плоскость, проходящая через якорь-цепь, значительно непараллельны.

При каких же условиях судно способно иметь угол Q в пределах нуля?

Этими условиями являются:

• 1) способность судна поворачивать на 90° между исходной точкой А и крайними В или В₁, т. е. когда между крайними положениями судна В и B₁ можно вписать диаметр циркуляции. Учитывая соотношение глубины якорной стоянки, длины якорного каната и величины диаметра циркуляции, можно сделать заключение, что соблюдение данного условия в преобладающем большинстве случаев невозможно;
• 2) возможность судоводителю иметь в каждый момент точное представление о взаиморасположении судна, якорь-цепи и якоря. Это положение также не выполнимо хотя бы потому, что судить о положении якоря и якорь-цепи можно только по отрезку якорь-цепи, находящемуся над водой, что ведет к ошибочным заключениям. Правда, днем тут большую помощь может оказать якорный буй, но им почему-то не пользуются. Невыполнение этих условий может привести к разрыву якорь-цепи, поломке якоря или его утрате.

В конце 1957 начале 1958 г. плавбаза «Тунгус» (пароход типа «Либерти») длительное время стояла на якоре у Фарерских островов. Глубина 60-70 м, на клюзе 150-200 м. Диаметр циркуляции 2 кбт.

Поворотливость судна: средняя - влево; плохая - вправо (винт правого шага).

При усилении ветра до 6-8 баллов главная машина работала для ослабления якорь-цепи. При более сильном ветре судно снималось с якоря.

Организация: на баке матрос наблюдал за положением якорь-цепи и ударами в рынду сообщал вахтенному штурману о ее положении; «смотрит вправо (влево, прямо)», «слаба», «туга».

На основании этих докладов штурман увеличивал или уменьшал обороты, командовал на руль. Ясно, что наблюдения не могли быть правильными, ибо вел их специалист невысокой квалификации, и передавались они с запозданием.

Судоводитель в данном случае был слепым исполнителем докладов (фактически-команд) матроса и мало способствовал правильному маневрированию. Кроме того, не соблюдалось условие свободного маневрирования судна: диаметр циркуляции значительно превышал расстояние между крайними положениями судна, свободно стоящего на якоре (расстояние между точками В и В₁). В результате этих причин якорное устройство испытывало сильные рывки, что в конечном итоге однажды привело к потере якоря, а в другой раз якорь был поднят без одной лапы.

Все изложенное дает возможность сделать заключение: работа машиной для ослабления якорь цепи в штормовую погоду не приводит к ослаблению нагрузок на якорное устройство, наоборот, увеличивает их. Следовательно, применять этот способ не имеет смысла, и судам, стоящим на якоре, в штормовую погоду следует, руководствуясь морской практикой, сниматься с якорей и бороться со стихией на ходу.