2. Силы, действующие на судно, стоящее на якоре
Суммарная сила, действующая на судно, определяется по формуле:
,
где Рв – сила давления ветра на корпус;
Рк – сила давления течения на корпус судна;
Рз.в – сила давления течения на застопоренный винт.
,
тс,
где Кв – коэффициент ветрового сопротивления Кв = 0,0001;
SN – приведенная площадь парусности;
Vэф – эффективная скорость.
Sк – площадь проекции надводной части корпуса на миделе, м2;
Sн – площадь проекции надстроек и рубок на мидель, м2.
,
где V – дополнительная скорость ветра в порыве V = 0,5Vв;
Vв – средняя скорость ветра.
,
кгс,
где ω – площадь погруженной части мидельшпангоута;
Vτ – скорость течения, м/с.
,
где β = 0,98.
,
кгс,
где dв – диаметр
винта,
,
м;
Т – осадка судна.
3. Определение длины якорной цепи
где Нг – глубина якорной стоянки, м;
q – масса одного метра якорной цепи, тс;
Р0 – постоянная горизонтальная проекция натяжения, тс;
Р0 = Р (при одном якоре), Р0 = Р/2 (при двух якорях).
4. Учет рыскания
Сила, возникающая на якорь-цепи от рыскания судна определяется по формуле:
,
тс
где m – масса судна с присоединенной массой воды:,
lx – горизонтальная проекция якорной цепи, определяемая по формуле:
,
φр – угол рыскания, рад;
Тр – период рыскания, с.
5. Ограничения при выборе места якорной стоянки
Минимально допустимая глубина стоянки:
,
где Т – осадка судна, м;
hв – максимальная высота волны для данного сезона в районе стоянки.
Минимально допустимая глубина должна быть таковой в любой точке круга радиусом R = x + L с центром в точке расположения якоря.
L – длина судна между перпендикулярами,
х – горизонтальна проекция вытравленного якорного каната.
Следует учесть возможность того, что якорный канат может быть вытравлен полностью, тогда:
,
где х – горизонтальная проекция вытравленного полностью якорного каната, м;
Н – возвышение клюза на грунтом, м;
l – длина полностью вытравленного якорного каната, м;
Нг – возвышение клюза над грунтом, м.
6. Определение держащей силы якорного устройства и удержания судна на якорной стоянке
Масса якоря, длина якорь-цепи и вес погонного метра якорь-цепи определяется по характеристике снабжения (Nс) или по приближенным формулам:
,
где Gя – масса якоря, кг;
Д – весовое водоизмещение судна, т;
ωх – площадь погруженной части миделя, м2.
Вес погонного метра якорь-цепи определяется по формуле (вес в воде на 13% меньше, чем в воздухе):
,
кг
где d – диаметр звена цепи, см;
k – коэффициент, равный для цепей с контрфорсами – 2,3, без контрфорсов – 2,2 (для расчета k = 2,3).
Держащая сила якоря определяется по формуле:
,
где kя – коэффициент держащей силы якоря (Холла), равный для грунта (ил, kя = 4-8; песок – 2,3; камень – 8-6).
Для расчета брать грунт – песок.
Держащая сила якорь-цепи определяется по формуле:
,
кг
где f – коэффициент трения цепи о грунт, применяемый равным 0,35-0,5 (для расчета f = 0,36);
q – вес погонного метра, кг;
Δlц – отрезок якорь-цепи, лежащий на грунте, м.
Длину отрезка якорь-цепи, на грунте найдем путем вычитания длины провисающей части якорь-цепи из длины вытравленной якорь-цепи. т.е. Δlц = l1 – l2.
Провисающую часть якорь-цепи определяется с использованием полной держащей силы якоря по формуле:
(2)
где l1 – длина цепи, определяется по формуле (1);
l2 – длина цепи, определяется по формуле (2).
Если Δlц не имеет мести (l2 < l1), то и держащей силы якорь-цепи, не будет.
При ограниченном рыскании судна, удовлетворительные знания длины якорь-цепи, при которой компенсируется сила инерции, могут быть получены за счет введения в формулу (1) коэффициента динамичности kд:
(3)
где kд – коэффициент динамичности в зависимости от типа судна, условий якорной стоянки, принимается равным 1,4-1,7.
Для удержания судна на якоре, необходимо, чтобы держащая сила якорного устройства были больше суммы сил, действующих на судно, т.е.:
Если при расчете длины якорь-цепи с учетом силы инерции (при рыскании), длины якорь-цепи судна будет не достаточно, то надо произвести расчет по формуле (3).
При отсутствии положительного результат по формуле (3) для удержания судна необходимо отдать второй якорь.