Расчет усилий, возникающих при стоянке судна на якоре, и определение фактической длины провисающего участка якорной цепи

Величина фактически провисающего участка якорной цепи L_Ф в метрах при весе якоря, обеспечивающем стоянку, определяется по форму­ле:

L_Ф =(2 Р_ВН h/q +h²)^0,5

где Р_ВН - внешняя нагрузка, действующая на судно.

Внешняя нагрузка слагается из воздействия течения, ветра, соскаль­зывания судна под уклон русла и удара волн. Расчет производится для наиболее неблагоприятного случая, то есть для момента, когда все эти силы совпадают по направлению и результирующая сила достигает своего наибольшего значения.

Расчеты производятся для судна без палубного груза.

Относительная длина судна:

Ψ = L/ V^1/3 = 92/ = 6,95

Относительная смоченная поверхность:

Ω_ОТН = 2,24 Ψ^0,56 + 0,33(В/Т – 2) = 2,24∙6,95^0,56 + 0,33(13/2,65 – 2) = 7,59

Площадь смоченной поверхности корпуса судна:

Ω = 1,02∙ Ω_ОТН ∙V^2/3 = 1,02∙7,59∙ ^2/3 = 1355,07

Сила сопротивления корпуса судна течению:

Р_Т = К_Т ∙f_T ∙Ω∙ С² = 9,81∙0,18∙1355,07∙0,28² = 187,59 Н

Сила давления воздушного потока на надводную часть судна:

Р_В = q_B∙ (F_ДП ∙sin β_В + F₀ ∙cos β_В) ∙U_B = 1,96∙(428∙0,5 + 73,9∙0,866) ∙ 0,8 = 435,89 Н

Сила удара волн:

Р_ВОЛН = 0,185 ∙ρ∙ h_B ∙В = 0,185∙1,025∙3∙13 = 7,3 кН = 7300 Н

Внешняя нагрузка:

Р_ВН = Р_Т + Р_В + Р_С + Р_ВОЛН = 187,59 + 435,89 + 0 + 7300 = 7923,48 Н

Величина фактически провисающего участка якорной цепи:

L_Ф =(2∙ Р_ВН ∙h/q +h²)^0,5 = (2∙7923,48 ∙82,5/417,18 + 82,5²)^0,5 = 99,699 м

Определение угла отклонения якорной цепи в районе клюза от вертикали

Угол отклонения якорной цепи на выходе из бортового клюза от вер­тикали характеризует степень ее натяжения. С увеличением натяжения якорной цепи угол отклонения γ будет увеличиваться, достигнув макси­мального значения, когда усилие цепи в месте касания с грунтом будет равно держащей силе якоря. При дальнейшем увеличении внешних сил якорь будет "ползти". Как известно, синус угла отклонения якорной цепи от вертикали на выходе ее из бортового клюза равен отношению усилия в якорной цепи в месте касания с грунтом Т_ГР к усилию в цепи у клюза Т_КЛ:

Тогда угол отклонения якорной цепи от вертикали определится фор­мулой:

Схема положения якорной цепи у клюза

На рисунке показана схема якорной цепи при ее выходе из борто­вого клюза и направление силы F по отношению к вертикали.

В работе рассчитываются два значения угла γ. Первое значение должно соответствовать длине цепи L_Ф. Второе значение угла рассчитыва­ется для случая, когда он достигает максимального значения при L_Ф = L_ОРТ, то есть когда практически усилие в цепи на месте касания с грунтом будет равно держащей силе якоря.

γ₁ = arc sin [(99,699 ² – 82,5²)/( 99,699 ² + 82,5²)] = arc sin 0,187= 10,7°

γ₂ = arc sin [(175² – 82,5²)/( 175² + 82,5²)] = arc sin 0,653 = 39,5°

Список литературы

1. Войников М. И. Контроль остойчивости судов смешанного плава­ния в процессе эксплуатации: учебное пособие / М. И. Войников - СПГУВК, СПб, 2005.

2. Войников М. И., Зайков В. И. Теория и устройство судна: методи­ческие указания по выполнению курсового проекта / М. И. Войников, В. И. Зайков- СПГУВК, СПб, 2007.

3. Дорогостайский Д. В. Теория и устройство судна: учебник / Д. В Дорогостайский- JI.: Судостроение, 1976.

4. Малый П. А. , Караванов СБ. определение величины изгибающего момента на тихой воде на начальных стадиях проектирования: Материалы научно- технической конференции. Л.: ЛИВТ,1975.

5. Войников М. И., Павлов Ю. Д. Теория и устройство судна - СПГУВК, СПб, 2010.