2. Силы, действующие на судно, стоящее на якоре.

Судно, стоящее на якоре, подвергается воздействию сил: ветра R_А, течения R_T, волнения R_волн, инерционных сил рыскания и кач­ки R_ин. Этим силам противодействует держащая сила якорного уст­ройства. Судно не будет дрейфовать, если горизонтальная состав­ляющая равнодействующей внешних сил ∑R уравновешивается держащей силой якорного устройства F_x, т. е. ∑R = R_А + R_T + R_волн + R_ин <= F_x Сила действия ветра Я_л зависит от скорости ветра, площади обдуваемой поверхности и воздушного сопротивления судна. Силу действия ветра на судно (в Н) можно определить по формуле, которая для случая якорной стоянки упрощается: R_А = 0,61Cx_aU² (А_u cos q_u + B_u sin q_u), где Cx_a — коэффициент воздушного сопротивления, зависящий от угла q_u U — скорость ветра, м/с; А_u , B_u — площадь проекции надводной части корпуса судна соответственно на мидель и ДП, м²; q_u — угол между ДП и направлением ветра, °. Рассмотрим силу действия течения R_т. Скорость течения на якорных стоянках редко превышает 2 — 3 уз. При расчете силы дей­ствия воды на подводную часть судна (в Н) можно использовать формулу R_т= 58,8В_T V²_T sin Θ_Т, где В_т — проекция подводной части корпуса на диаметральную плоскость судна, м^:; V_T — скорость течения, м/с; Θ_Т — угол между направлением течения и ДП, °. Значение В_T (в м²) определяют по формуле В_T = 0,9L_maxd_ср где L_max— наибольшая длина судна, м; d_ср — средняя осадка, м. Силу рыскания R_m, условно принимают равной весу якоря в воде. Для учета сил ударов волн по корпусу судна необходимо вво­дить в расчеты коэффициент динамичности Кд, который в первом приближении можно принять равным 1,4.

3.Расчет длины якорного каната, потребной для использования держащей силы якоря.

Теоретически задача может быть поставлена и в несколько другом плане, а именно: необходимо определить длину якорной цепи, при которой будет полностью использована держащая сила якоря.

В этом случае горизонтальную составляющую натяжения якорной цепи следует приравнять к держащей силе якоря (Т=Р_ЯК). Тогда lц = h где k_rp — коэффициент держащей силы якоря, зависящий от грунта и типа якоря; Pя — вес якоря, Н. Строгое решение задачи с учетом всех элементов динамики про­цесса представляет определенные трудности в силу ограниченности необходимой для этого исходной информации. Следует отметить, что с практической точки зрения в этом нет необходимости, так как при не­благоприятных условиях якорной стоянки требуется иной подход к обе­спечению безопасности судна. При ограниченных колебаниях, совершаемых судном в вертикаль­ной плоскости, удовлетворительные значения длины якорной цепи, при которой компенсируются динамические рывки, могут быть получены за счет введения в формулу так называемого коэффициента динамич­ности kд: lц = hгде Тср —среднее значение внешней силы, Н; kд — в зависимости от типа судна, условий стоянки можно принять равным 1.4-1.7

4. Расчет длины якорного каната, потребной для компенсации действующих на судно внешних сил.

Статическое решение задачи длины якорной цепи т. е. исходя из предположения, что судно во время якорной стоянки не имеет рыскания.. Эта кривая называется цепной линией и описывается следующими, уравнениями: l=ash(x/a) y= a+h = a ch (x/a) где l — длина якорной цепи от якоря до клюза, м; а — параметр цепной линии, равный отстоянню ее вершины от начала координат a = T/pц, м; х, у — координаты точки, в которой находится якорный клюз, м; h — отстоянне клюза от грунта, м. Совместное решение приведенной системы уравнений позволяет определить l: l=hили, учитывая, что a = T/pц l=hгде Т — горизонтальная составляющая натяжения якорной цепи, Н; Ра. — вес I м якорной цепи в воде, Н. В соответствии с поставленными начальными условиями, горизонтальная составляющая натяжения якорной цепи будет равна суммарной силе ветра и течения, действующей в данный момент на судно, Т=F_T+F_A lmin = h. Расчеты, выполненные по этим формулам, дают наименьшее зна­чение длины якорной цепи, при которой обеспечивается нормальная работа якоря. Для исключения возможности снижения держащей си­лы якоря за счет рывков при появлении у судна колебательных дви­жений из-за перемены нагрузки (порывов ветра, наличия волнения и др.) длина якорной цепи должна быть несколько увеличена, чтобы часть ее при средних значениях внешней силы лежала на грунте.