При подтягивании судна к месту заложения якоря изменяется состояние якорной цепи, что приводит к изменению нагрузки электропривода. Для облегчения анализа работы якорного механизма и оценки усилий на клюзе рассматриваемый процесс условно разделяют на четыре стадии.

I

стадия – выбирание лежащей на грунте цепи.

С включением якорного механизма судно начинает разгонятся до постоянной скорости, равной скорости выбирания цепи, и подтягиваться к месту заложения якоря. Сила внешнего воздействия увеличивается за счёт увеличения относительной скорости течения и определяется уравнением, Н

F = FB + FT + FГ

Здесь для расчета силы сопротивления корпуса и силы воздействия потока на гребные винты, относительная скорость течения определяется арифметической суммой скорости течения VT и абсолютной скорости подтягивания VП. Скорость подтягивания судна находится в пределах 0,1 ÷ 0,3 м/с.

VƩ=1,38+0,3=1,68м/с

Уравнения (1) и (2) примут вид

FT=1,4*1055,34*1,681,83=3818 Н

FГ=2*200*1,52*1,682=2540,16 Н

F=2954,1+3818+2540,16=9312,26 Н

Увеличивается длина провисающей части цепи и на клюзе устанавливается равновесие горизонтальных сил.

Держащая сила якоря возрастает и становится равной обобщенной силе внешних воздействий в новых условиях.

Т0 = F=9312,26 Н

Отсюда, на основании уравнения определяется длина провисающей части цепи L2, м

где: b – высота клюза над водой, м.

mц– линейная плотность цепи, кг/м: при отсутствии справочных данных может быть определена по эмпирической формуле mц = 0,0215∙d2, где d – калибр цепи, мм.

Длина цепи лежащей на грунте L1, м

L1 = L – L2

L1=200-142,2=57,8м

где L - длина вытравленной якорной цепи, обычно принимается при расчётах равной полной длине цепи правого якоря, м. L=2,5h

Длина выбираемой части цепи на этапе LI = L1.

При установившейся скорости движения судна тяговое усилие на цепной звездочке постоянно, Н

Tз1=1,3*0,87*9,81*13,4*=24352,9 Н

где fкл = 1,28 ÷ 1,35 – коэффициент потерь на трение от клюза до цепной звёздочки.

II

стадия – спрямление провисающей части цепи.

После поднятия последнего звена цепи, лежащего на грунте, якорная цепь укорачивается, натягивается.

Длина выбранной цепи на этапе, м

LII = L2 – h

LII=142,2-80=62,2 м

Силы натяжения и углы их приложения постоянно меняются, усилия на клюзе и на цепной звездочке возрастают. Наступает момент, когда происходит отрыв якоря, означающий конец второй стадии. Значение отрывной силы зависит от характера сцепления якоря с грунтом и в конкретных случаях является трудноопределимым. Российский речной Регистр на основании статистических исследований позволяет считать силу подрыва якоря Холла равной его двойному весу. С учетом выше сказанного усилие на цепной звездочке в момент отрыва определится уравнением, Н

Tз2=1,3*[2*570*9,81+0,87*9,81*(570+13,4*80)]=32756 Н

где mя – масса якоря, кг.

mя=570 кг

III

стадия – отрыв якоря от грунта.

Является наиболее напряженной стадией. Начинается после подрыва якоря от грунта. Электропривод работает со скоростью, соответствующей отрывной нагрузке. Происходит волочение якоря по грунту на встречу судну.

Учитывая известную неопределённость отрывного усилия, граница между II и III стадиями является условной. При неблагоприятных случаях заклинивания якоря в крупно каменистом грунте усилие на звездочке может значительно превысить отрывное расчетное значение. Электропривод постепенно затормаживается. Отрыв якоря происходит вследствие кинетической энергии судна, проходящего на некоторой скорости над местом заложения якоря. При расчете и построении зависимости Тз = f(L) считают, что усилие на звездочке при волочении якоря по грунту равно усилию ТзII, а длина цепи за время III стадии не изменяется.