Стоянка судна на якоре

2. Силы, действующие на судно, стоящее на якоре

На судно действуют следующие силы:

сила давления ветра Fа, Н:

где: Wв - скорость ветра, м/с; Sх - лобовая площадь парусности, м²;

сила давления течения Fт, Н:

где: Vт - скорость течения, м/с; Sм - площадь подводной части миделя, м²;

инерционные силы от волнения Fв. возникают за счет участия судна в орбитальном движении частиц воды на волнении;

инерционные силы, возникающие при рыскании судна Fр.

Рыскание - это колебательные движения судна относительно линии ветра. Появление рыскания вызвано тем, что якорные клюзы расположены вне его диаметральной плоскости. В результате этого силы давления ветра и натяжения якорной цепи (Т) будут приложены в различных вертикальных плоскостях и создают момент, стремящийся развернуть судна на угол q, таким образом, чтобы силы Fа и Т стали в одной вертикальной плоскости (положение 1 рисунка).

При появлении угла q корпус судна начинает работать как крыло: появляется подъемная сила Rпод и дополнительная сила лобового сопротивления Rлоб за счет увеличения площади парусности, под влиянием которых центр тяжести судна начинает перемещаться по траектории близкой к изогнутой восьмерке. В положении 2 сила натяжения якорной цепи превысит сумму сил Rпод и Rлоб и судно рывком перейдет в положение 3.
При этом угол q по отношению к ветру изменит свой знак на противоположный, подъемная сила станет действовать в противоположном направлении и судно начнет движение в обратную сторону.

Стоянка судна на якоре при воздействии ветра

Под влиянием развившихся инерционных сил судно перейдет среднее положение, совершая непрерывное колебательное движение относительно линии ветра.

Судно не будет дрейфовать, если горизонтальная составляющая равнодействующей указанных выше сил уравновешивается держащей силой якорного устройства:

Fa + Fт + Fв + Fр £ Т.

3. Расчет якорной стоянки

Расчет состоит из решения двух задач: вычислений необходимой длины вытравленной якорной цепи и радиуса сектора, в котором будет перемещаться судно при изменении направления ветра и течения.

Расчет необходимой длины вытравленной якорной цепи

Якорная цепь провисает по цепной линии, вершина которой для обеспечения максимальной держащей силы якоря ( веретено якоря лежит на грунте) должна находиться в точке крепления якорной цепи к якорю.

Расчет необходимой длины вытравленной якорной цепи

Уравнения цепной линии:

где а - параметр цепной линии: а = T / p

В приведенных выше формулах использованы следующие обозначения:

х, у - координаты клюза;

h - отстояние клюза от грунта;

Т = Fa+Fт - продольная составляющая натяжения якорной цепи;

p - вес одного метра якорной цепи в воде;

l - минимальная длина вытравленной якорной цепи.

Для определения l возведем обе части уравнений цепной линии в квадрат и из полученного нижнего уравнения вычтем верхнее:

Учитывая, что выражение в скобках равно единице:

Полученные формулы основаны на предположении об отсутствии волнения и рыскания судна. Поэтому, для исключения возможности снижения держащей силы якоря за счет рывков при волнении и рыскании судна длина вытравленной якорной цепи должна быть увеличена, чтобы часть ее при средних значениях внешней силы лежала на грунте.

Для компенсации орбитального движения судна при волнении, длина дополнительно вытравленной якорной цепи Dlв должна составлять от 5 до10 м, в зависимости от высоты волны.

Инерционные силы от рыскания учитываются при помощи коэффициента динамичности kд :

где Dlр - дополнительно вытравленная длина якорной цепи для компенсации инерционных сил от рыскания.

Значение коэффициента динамичности принимается равным от 1,4 до 1,7 в зависимости от типа судна и условий стоянки. Величина kд принимается большей для судов в балласте, особенно имеющих дифферент на корму, для судов, у которых центр парусности смещен в нос, и при увеличении силы ветра.

Таким образом, необходимая длина вытравленной якорной цепи:

Расчет радиуса сектора, в котором будет перемещаться судно при изменении направления ветра и течения.

Значение радиуса r определяется: r = lг + x + L, где lг - длина участка якорной цепи, лежащей на грунте; L - длина судна.

Величина lг определяется разностью общей длины вытравленной якорной цепи и значения l, рассчитанного в предыдущем разделе.

Значение х можно получить по таблицам цепной линии ( см. раздел буксировки судов). Для приближенной оценки при больших глубинах якорной стоянки :

а при малых глубинах - х = l.

4. Практические рекомендации по определению необходимой длины якорной цепи

При благоприятных условиях погоды ( ветер силой до 4 баллов и незначительном течении ) рекомендуется вытравливать якорную цепь на длину равную:

на малых глубинах до 25-30 м - 5-6 глубин;

на средних глубинах от 25-30 м до 50 м - 3-4 глубины;

на больших глубинах более 50 м - не менее 2 глубин места якорной стоянки.

5. Выбор места якорной стоянки

На внутренних рейдах постановка на якорь производится в месте по указанию лоцмана.

На внешних рейдах место якорной стоянки обычно указано на навигационных картах и постановка на якорь производится в указанном районе по возможности в стороне от других судов.

При выборе места якорной стоянки в других случаях желательно, чтобы оно:

было по возможности защищено от ветра и волнения;

обладало хорошим грунтом и глубинами, обеспечивающими надежность удержания судна на якоре;

имело безопасные подходы к месту отдачи якоря;

располагало достаточным пространством чистой воды для безопасного маневрирования;

было в стороне от створов, фарватеров, подводных кабелей.

Наиболее удобная глубина места якорной стоянки составляет 20-30 м. На глубинах более 100 м становиться на якорь не рекомендуется. Минимальная глубина якорной стоянки должна быть такой, чтобы во время отлива и при качке на волнении судно не могло коснуться грунта.

От характера грунта зависит держащая сила якоря. Хорошими грунтами с наибольшей держащей силой считаются ил, песчаный ил, глина, глинистый ил. К средним относятся рыхлые грунты: песок, ракушка, галька, щебень. Плохими являются скальные грунты: плита, валуны, скалы.

6. Подготовка судна к постановке на якорь

1. Двигатель заблаговременно переводится в маневренный режим работы.

2. Проверяется работа машинного телеграфа, связь с машинным отделением, сличаются показания часов.

3. За 15 -20 минут до постановки якорное устройство подготавливается к отдаче якоря:

производится его внешний осмотр;

проверяют надежность зажатия ленточного стопора и разобщение звездочек с механизмом брашпиля;

проверяют работу брашпиля на холостом ходу;

освобождают якорную цепь от стопоров и снимают крышки якорных и палубных клюзов;

проверяется связь “бак - мостик”.

4. После длительного перехода, особенно при отрицательной температуре, рекомендуется притравить брашпилем якорь до воды.

5. В дневное время готовится к подъему черный шар, в ночное – проверяется исправность якорных огней.

7. Общие рекомендации при постановке на якорь

На мягких грунтах и глубинах до 30 м якорь обычно отдают с ленточного стопора.

При глубинах более 30 м и на скальных грунтах якорь предварительно стравливают брашпилем, чтобы к моменту отдачи он находился на высоте 10-15 м от грунта.

Перед отдачей якоря судно обязательно должно иметь поступательное движение относительно грунта (лучше назад).

При ветре или течении первым отдают якорь наветренного борта или со стороны действия течения, иначе якорная цепь пойдет через форштевень на излом.

При ветре или течении желательно подходить к месту якорной стоянки против направления ветра или течения.

Если действуют оба фактора подходят против направления действия сильнейшего их них и отдают якорь со стороны действия более слабого фактора.

8. Постановка судна на один якорь

При отсутствии ветра и течения:

подход к месту якорной стоянки - с любого безопасного в навигационном отношении направления;

скорость - минимально возможная для сохранения управляемости;

реверс - при подходе к месту якорной стоянки для погашения инерции. При реверсе для судов как с ВФШ правого вращения так и для судов с ВРШ левого вращения корма идет влево;

При ветре или течении: подход - против направления ветра или течения, реверс можно не делать и когда под действием внешних сил судно получит движение назад относительно грунта, отдают любой якорь

При боковом ветре или течении: когда инерция погашена и судно получило поступательное движение назад, отдают якорь с наветренного борта или со стороны течения.

При попутном ветре или течении: ( нежелательный вариант, который следует по возможности избегать) полностью гасят инерцию, отдают якорь, травят якорную цепь - 1,5 - 2 глубины места якорной стоянки. Когда судно будет приводиться к ветру или течению постепенно вытравливают всю необходимую длину якорной цепи. Чтобы не было сильного рывка, перед выходом судна на якорную цепь подрабатывают машиной вперед.

При ветре и течении: подходят против действия более сильного фактора, реверс можно не делать и когда под действием внешних сил судно получит поступательное движение назад, отдают якорь со стороны более слабого фактора.

9. Постановка судна на два якоря

Производится при продолжительном штормовом ветре или сильном течении.

Постановка на два якоря при боковом ветре.

В точке отдачи первого якоря стопорят машину и отдают якорь с наветренного борта. Якорная цепь травится свободно. Руль перекладывают в сторону отданного якоря. Перед отдачей второго якоря дают задний ход. Когда инерция движения будет погашена отдают второй якорь. Далее, дрейфуя под ветер, выравнивают длину якорных цепей.

Постановка на два якоря при встречном ветре.

Постановка производится в два приема. Вначале отдают один якорь. Далее, дрейфуя под ветер выходят на якорную цепь. В положении 2 машине дают передний ход и руль перекладывают в сторону, противоположную отданному якорю и поднимаются на ветер под углом 20-30° по отношению направления на отданный якорь. Отданный якорь приводят на траверз, гасят инерцию и отдают второй якорь. Затем длину якорных цепей выравнивают.

10. Постановка на два якоря способом фертоинг

Способ применяется на рейдах с ограниченной акваторией и подверженных приливо-отливным течениям. Для уменьшения циркуляции судна при смене течений угол разноса якорных цепей составляет примерно 180°.

При выполнении маневра судно выходит против течения и проходит предполагаемое место стоянки на расстояние, равное рассчитанной необходимой длине вытравливаемой якорной цепи и отдает один из якорей.
Потравливая якорную цепь, спускаются по течению на расстояние, равное двум длинам необходимой якорной цепи и отдают второй якорь. Травят его якорную цепь и одновременно с этим выбирают якорную цепь первого якоря, пока обе якорные цепи не сравняются по длине.
При таком способе судно будет стоять не на двух якорях, а поочередно, в зависимости от направления течения то на правом, то на левом якоре. При перемене направления течения корма судна описывает примерно круговую траекторию, показанную на рисунке, радиус которой значительно меньше того, если бы судно стояло на одном якоре.

11. Обеспечение безопасности якорной стоянки

Общие меры обеспечения безопасности:

ходовая вахта на мостике и в машинном отделении;

главный двигатель - в готовности, назначенной капитаном;

запрещается проводить работы, связанные с выводом из строя главного двигателя, рулевого и якорного устройства;

постоянное наблюдение за состоянием погодных условий, окружающей обстановкой, поведением других судов, стоящих поблизости на якоре;

контроль за положением судна для своевременного обнаружения дрейфа;

организация регулярного приема и анализ гидрометеопрогнозов.

При ухудшении гидрометеорологических условий:

машина переводится в немедленную готовность;

потравливается якорная цепь;

принимаются меры по уменьшению рыскания:

при возможности принимается балласт для создания дифферента на нос; - отдается второй якорь.

При неизменном направлении ветра постановка на второй якорь производится по второму приведенному выше способу.

Когда направление изменения ветра известно ( при прохождении циклона) используется постановка на два якоря способом перекрещивающихся цепей.

Постановка на два якоря способом перекрещивающихся цепей

С усилением ветра максимально вытравливают цепь отданного якоря. Когда судно в процессе рыскания отклонится на наибольший угол в сторону отданного якоря (положение 3), отдают второй якорь, вытравливая без задержки его якорную цепь. После того, как судно в обратном движении придет на линию ветра (положение 4) задерживают якорную цепь. В дальнейшем при изменении ветра ее потравливают так, чтобы судно находилось на линии ветра.

Если направление изменения ветра неизвестно, то для уменьшения рыскания используют способ тандем.

При этом способе максимально вытравливают якорную цепь отданного якоря, а второй якорь кладется на грунт. Поскольку противодействие рысканию создается за счет протаскивания этого якоря по грунту, то оно полностью не устраняется, но существенно уменьшается его амплитуда.

Эффективность перечисленных выше мер в значительной степени зависит от их своевременности. Особую опасность представляет усиление ветра с направлений, при которых может возникнуть дрейф судна в сторону навигационных опасностей. В этом случае разумно заблаговременно сняться с якоря и идти штормовать в море.

12. Съемка судна с якоря

Основные рекомендации при съемке судна с якоря сводятся к следующему:

выборку якорной цепи следует начинать на самой малой скорости, чтобы не вызвать перегрузку брашпиля. Когда судно тронется, скорость выборки можно увеличить, но при этом, не разгоняя судно, чтобы якорная цепь не пошла под корпус;

перед положением якорной цепи «панер» скорость выборки должна быть уменьшена до минимальной. Если мощности брашпиля не хватает для выворачивания якоря из грунта, то цепь берется на стопор, машине дается передний ход и якорь выворачивается из грунта движением судна;

при съемке с якоря в сильный ветер рекомендуется для облегчения работы брашпиля осторожно подрабатывать машиной на передний ход;

на стесненных якорных стоянках сначала следует подобрать якорную цепь, оставив в воде ее длину в 1,5 - 2 глубины места якорной стоянки. Затем развернуть судно на якоре в нужном направлении и только тогда выбирать якорь полностью;

не следует выбирать якорную цепь, когда она сильно натянута и идет через форштевень. Необходимо подождать, когда цепь ослабнет и судно повернется носом к якорю;

если судно стоит на двух якорях с перекрещивающимися цепями или при образовании “креста”, первой выбирается нижняя цепь;

при одинаковой длине якорных цепей последним обычно выбирается тот якорь, в сторону которого судно будет разворачиваться при выходе с места якорной стоянки.

13. Постановка и съемка судна с бочек

Рейды, на которых систематически производятся грузовые операции или осуществляется длительный отстой судов, часто оборудуются швартовными бочками. Бочки состоят из мертвого якоря, цепи (бриделя) и плавучей емкости.

Постановка обычно производится с помощью буксира и швартовного катера: буксир подводит судно носом против ветра или течения к бочке и удерживает его до тех пор, пока швартовный катер не заведет и не закрепит швартовы на бочку с помощью швартовных скоб. При постановке на две бочки первоначально становятся на носовую, а затем кормовую. Далее выравнивают длину носовых и кормовых швартовов, добиваясь, чтобы судно стало в линию створа бочек.

При самостоятельном выполнении операции при подходе к бочке с судна спускается шлюпка, с которой высаживают на бочку 1-2 человек. Судно маневрирует таким образом, чтобы выйти и остановиться у бочки, имея ее у левой скулы (для судов в ВФШ правого вращения), чтобы при реверсе не навалить скулой на бочку. С судна на бочку подается бросательный конец, с помощью которого передается швартов, который закрепляется на бочке.

При съемке с бочки: производится общая подготовка судна; спускается шлюпка, дуплинем заводится на бочку временный швартов; основному швартову дается слабина, он отдается с бочки и выбирается на судно; шлюпка поднимается на борт; машине дают кратковременно самый малый передний ход до начала движения судна и при ослаблении дуплиня его выбирают на борт.

При съемке с двух бочек первоначально снимаются с кормовой бочки, потравив и отдав швартов, а затем снимаются с носовой приведенным выше способом.