Применение якорей, отданных на грунт с целью экстренного торможения

В работе [1, гл.VI] рассмотрены особенности применения якорей при маневрировании и подробно рассмотрены действия судоводителей в следующих ситуациях:

- в момент непосредственно перед встречей двух судов, следующих встречными курсами в узком канале;

- при отдаче якоря с целью устранения рыскания судна;

- при постановке судна на якорь при сильном попутном приливном течении;

- при возобновлении движения после снятия судна с грунта;

- в случае применения якорей при выполнении поворота;

- при буксировке судна кормой вперед;

- при применении якорей во время швартовки к причалу;

- при плавании в канале, имеющем препятствие;

- при удержании судна на месте при минимальном ходе вперед.

 Экстренное торможение судна на мелководье имеет исключительно важное значение. Однако до настоящего времени в теории и на практике существуют трудности определения тормозных характеристик судна именно на мелководье, рассмотрим эти вопросы более подробно.

По существующей теории принято, что на заднем ходу, когда винт наберет обороты, его тяга остается постоянной вплоть до полной остановки судна. Такой подход создает у судоводителей опасную переоценку тормозных характеристик судна, что на практике нередко приводит к аварийным ситуациям.

Экспериментальные исследования показали, что в случаях, когда задний ход дается при малых скоростях переднего хода, тормозной путь может оказаться в 2-3 раза длиннее полученного расчетным путем.

Основной недостаток существующей теории заключается в том, что она не учитывает влияния струи воды, набрасываемой на корпус судна при работе винта на задний ход. Так как винт находится очень близко к корпусу, сила набрасывания существенно уменьшает полезную тягу винта (на момент остановки судна примерно вдвое). На мелководье  отрицательный эффект усиливается, поскольку на корпус судна дополнительно действует струя воды, отраженная от грунта.

Из вышесказанного представляется закономерной разработка вопроса об экстренном торможении судна на мелководье якорями, отданными на грунт.

Процесс отдачи якоря на грунт на ходу судна можно разбить на два этапа: первый этап - движение якоря в воде до момента касания грунта; второй этап - внедрение якоря в грунт и движение его в грунте или по его поверхности. При этом принято, что грунт мягкий (песок, ил, глина и т.п.). Случаи с каменистым грунтом, а также зацепка якоря за неподвижное препятствие не рассматриваются.

При отдаче якоря на ходу судна на якорь и цепь начинают действовать сила сопротивления набегающего потока воды и сила инерции, отчего скорость свободного стравливания цепи увеличивается по сравнению с таковой на неподвижном судне. При скорости судна до 10 узлов это влияние незначительно, но затем оно становится существенным. При определенной скорости отдачи центробежная сила, действующая на цепь при изломе её на звездочке брашпиля, становится равной силе давления цепи на звездочку брашпиля. При этом вероятно проскальзывание цепи через звездочку брашпиля, что делает невозможной задержку цепи. Такое положение возникает при скорости травления цепи 8-10 м/с, когда вытравливается без задержки 25 – 30 м цепи.

Таким образом во избежание потери якоря цепь необходимо травить отрезками длиной по 15 -20 м.

Высокая скорость отдачи якоря на ходу судна способствует тому, что якорь входит в мягкий грунт на значительную глубину, следовательно, резко возрастает его держащая сила, особенно в начальный момент (при горизонтальном положении веретена).

Рекомендации Пламмера о порядке отдачи якоря с целью устранения рыскания сводятся к следующему. После подачи команды "отдать якорь" ослабляют стопор, чтобы якорная цепь свободно шла по барабану. Якорь настолько быстро ударится о грунт, что образуется слабина якорь-цепи в несколько метров, а затем на несколько мгновений якорь-цепь сама перестанет травиться. В этот момент стопор должен быть зажат как можно крепче. В этом случае, хотите верьте, хотите нет, даже если судно и обладает значительной инерцией переднего хода, якорь-цепь можно надежно застопорить до того как она получит сильное натяжение. Затем якорь вместо того, чтобы держать выйдет из грунта, поскольку якорь-цепь в это время располагается почти вертикально, и начнет ползти по грунту, не задерживаясь за него.

Если якорь отдан и вытравлен только короткий отрезок якорь-цепи, рыскание судна будет почти наверняка устранено. Пламмер рекомендует отдавать якорь вышеуказанным способом и в том случае, если судно начинает рыскать в непосредственной близости от встречного судна, когда уже некогда принимать какие-либо иные меры.

В случае, когда судно, следуя по каналу, чувствует близость берега с такой силой, что чистое расхождение с приближающимся судном невозможно, Пламмер рекомендует прежде всего сбавить ход до минимального. Затем отдать якорь, как представлено выше. Через некоторое время лапы якоря покроются илом, что будет препятствовать захватыванию им грунта. После этого можно потравить якорь-цепь, а затем задержать её, но только при условии, что маневр будет выполнен правильно. Нужно вытравить якорь-цепь на длину от нескольких звеньев до 2 м и затянуть ленточный стопор втугую. В результате трения при остановке якорь-цепи тормозная лента всегда слегка нагревается. Неожиданный рывок якоря приводит к тому, что ил отваливается от лап якоря, отчего якорь крепче входит в грунт. После того как якорь проползет далее по грунту на его лапах снова накопится ил и натяжение якорь-цепи вновь ослабнет.

Груженое, плохо управляющееся судно остановить полностью, без отдачи якоря, очень трудно и сам маневр требует очень много времени. Если не воспользоваться якорем, то при остановке судна возникает большая вероятность удара его о берег или посадка судна на грунт (поперек канала).

Рекомендации Пламмера относятся к случаям, когда судно следует на небольшой глубине и с малой скоростью. Используемый при этом якорь не забирает грунта. Однако нередки такие ситуации, когда необходимо использовать полную держащую силу якорей.

Экспериментальные исследования показали, что при протаскивании якоря по грунту (имеется в виду мягкий грунт и горизонтальное положение веретена якоря), он при заборе грунта развивает на время 1.0 - 1.5 секунды повышенную держащую силу, превышающую разрывное усилие цепи. Особенностью якоря Холла является то, что он, протаскиваясь по грунту, собирает перед собой вал, через который он через определенное время переваливается, затем вновь забирает грунт, развивая при этом повышенную держащую силу.

Условием безопасной работы якорного устройства в случае забора якорем грунта на ходу судна является обеспечение на время развития якорем повышенной держащей силы свободного продвижения судна за счет упругого удлинения цепи. Исходя из этого положения были произведены расчеты и составлена таблица 5.1 с указанием необходимой длины якорной цепи за бортом.

Таблица 5.1.

Необходимая длина вытравленной за борт цепи при торможении судна якорями, отданными на грунт, в случае использования полной держащей силы якоря.

Как видно из таблицы, необходимая длина цепи в большой степени зависит от скорости судна на момент отдачи якоря.

Установлено, что при отклонении веретена якоря на 5º от горизонтали он теряет примерно 1/4 часть держащей силы. Если отклонение веретена доходит до 15º, то держащая сила якоря ослабевает более чем на половину.

Исходя из этого положения, а также учитывая все вышеизложенное, можно рекомендовать, во избежание обрыва цепи в случаях экстренного торможения судна якорями, отданными на грунт, следующее:

при свободной отдаче якоря во избежание внедрения его в грунт длина вытравленной за борт цепи должна составлять не более полутора глубин;

при отдаче якоря на грунт, в расчете на использование полной держащей силы якоря, длина вытравленной без задержек за борт цепи должна быть не менее указанной в ранее приведенной таблице.

Можно рекомендовать и такую формулу: на один узел скорости – одну смычку!

Более эффективен следующий вариант. После отдачи якоря на грунт якорь-цепь пропускается под натяжением через ленточный стопор. При этом наблюдается большой расход ленты ферадо из-за горения, но эффект торможения судна якорями очень высок.

Судоводителям следует помнить, что работа машины на задний ход на мелководье менее эффективна, а в условиях узкости подчас и опасна из-за разворота судна.

Исследования по применению якорей, отданных в воду не до грунта, показали их высокую эффективность. При отдаче двух якорей с 2-3 смычками цепи тормозной путь судна сокращался на 30-50%. Больший эффект был отмечен при пассивном торможении и при малых начальных скоростях. Испытания проводились на 10 типах судов водоизмещением до 62 тысяч тонн.

Очень важно то обстоятельство, что на малых скоростях хода сопротивление отданных в воду якорей с 3-4 смычками цепи превышает величину сопротивления корпуса судна в 2 раза. А это позволяет резко улучшить управляемость судна, так как ЦВ смещается в нос. Даже если только одни якоря опустить в воду поворотливость судна значительно улучшается.

Испытания на т/х «Профессор Щеголев» показали, что при использовании якорей, отданных в воду, диаметр циркуляции сокращался на 30-40%. Эффект особенно заметен при малых скоростях хода.

Существенное влияние на элементы циркуляции оказывает крен судна. Увеличение диаметра циркуляции в сторону крена и уменьшение в противоположную сторону объясняется избыточным давлением воды на скулу со стороны накрененного борта. Испытания на турбоходе «Академик Шиманский» длиной 169 м показали, что при дифференте 0.3 м на нос и крене 1.7˚ на правый борт диаметр циркуляции левого борта был меньше почти в два раза диаметра циркуляции правого борта.