Лучший якорь: теперь с новой формулой

Оглавление:

Лучший якорь: теперь с новой формулой
Лучший якорь: теперь с новой формулой

Видео: Лучший якорь: теперь с новой формулой

Видео: Лучший якорь: теперь с новой формулой
Видео: Лучший якорь для лодки. Удобный якорь для тебя. 2024, Марш
Anonim

Ставка на якорь в наших водах редко бывает такой привлекательной, как во время пандемии, поскольку вы автоматически выполняете все требования гигиены и расстояния на своем собственном грунтовом железе. К тому же в уединенной, в лучшем случае уединенной бухте внезапно возвращается спокойствие. Слышен только шелест ветра и легкий плеск волн о корпус. Кроме того, на закате и восходе солнца часто бывают грандиозные световые настроения. Для многих именно эти моменты делают парусный спорт таким ценным.

Требуется подходящее оборудование, чтобы ночлег на собственном якоре превратился в расслабляющий опыт. Мнения расходятся, когда дело доходит до выбора основного железа: одни доверяют недорогому пластинчатому анкеру, другие - его версии с лемехом lCQR, а третьи убеждены, что только лопаточная форма анкерного кронштейна надежно удерживается в земле.

На самом деле стопроцентного ответа на вопрос об оптимальном базовом железе не существует. Потому что в зависимости от характера морского дна противоречащие друг другу конструктивные особенности иногда являются выгодными, и не существует такой вещи, как универсальный якорь, который всегда работал бы. Однако наши обширные тесты, в ходе которых мы проверили 27 различных типов за последние 16 лет, ясно показывают, какие свойства отличают хорошую конструкцию, а от чего лучше держаться подальше.

Решающим критерием является размер якоря, который обычно определяется его весом. Градации согласно водоизмещению судна, опубликованные производителями или классификационными обществами, такими как DNV GL, могут быть только приблизительными рекомендациями. В общем, если вы выбираете облегченный, вы автоматически принимаете убытки с точки зрения безопасности. В случае сомнений следует выбрать более высокую весовую категорию.

Особенно это касается второго якоря. Для этого часто рекомендуют более легкую версию, что непонятно. Ведь он должен не только дополнять основную обвязку, но и заменять ее в случае выхода из строя или потери. Поэтому при выборе должны применяться те же критерии.

Математика вместо учебника

Даже самый лучший якорь бесполезен, если неправильно подсоединен к лодке. Прежде всего, длина вставленной цепи или лески имеет решающее значение для безопасного функционирования якоря. Утюг может развить свою полную удерживающую способность только в том случае, если якорный вал остается на земле под нагрузкой.

Традиционно длина цепи определяется кратной глубине воды. Как правило, рекомендуется устанавливать в 3-5 раз больше цепи, чем показывает эхолот. С веревками в восемь раз глубина воды должна быть уменьшена.

Даже диапазон рекомендации вызывает сомнения в ее правильности; кроме того, вопреки всему практическому опыту не учитывается сила ветра.

Читатель YACHT Рене Латтманн тоже так думал. Опытный шкипер круизного клуба Швейцарии использовал свободное время для плавания, связанное с короной, и занимался основной математикой. В статическом случае, т.е. когда пренебрегают колебаниями и волнами, курс якорной цепи или линии следует так называемой линии цепи, которую можно вычислить с помощью гиперболических функций.

Графика страны сети
Графика страны сети

Пятикратно: слишком мало в квартире, слишком много в глубине. Якорная стоянка по учебнику при ветре 15 узлов. Цепь была привязана к пятикратной глубине воды. Маленькие отметки показывают, где начинается кормление и откуда посуда перемещается по горизонтали. Приятно видеть: при глубине воды 3 метра 15 метров цепи недостаточно, якорный вал подтягивается. С глубины 8 метров цепь значительно длиннее, чем необходимо.

график минимальной длины
график минимальной длины

Безопасная минимальная длина: математически правильно рассчитанная из кривой цепи, результатом является минимальная длина цепи, которая зависит от глубины воды, силы ветра и веса цепи. Зона ветровой атаки лодки включена в зависимость от ветра, поэтому диаграмма применима только к нашему примеру лодки: Hallberg-Rassy 340 с восьмимиллиметровой цепью.

Точный курс зависит от разницы в высоте между якорем и носом, тяги и веса цепи на метр. Это также можно использовать для расчета длины, необходимой для того, чтобы вал анкера не поднимался.

Точный вывод и решение уравнений выходят за рамки данной статьи, но это не обязательно для понимания результатов. Достаточно рассмотреть упрощенное приближение. В предположении, что скорость ветра значительно превышает глубину воды, следующая формула дает минимальную длину цепи в метрах:

Формула 1
Формула 1

«Глубина» - это сумма глубины воды, надводного борта и ветра в узлах. "K" - это постоянная, зависящая от судна и цепочки:

«A» обозначает площадь ветровой атаки яхты в квадратных метрах, «w» - вес цепи на метр в воде. Поверхность атаки должна быть оценена. Для практических расчетов Латтманн использовал информацию из книги «Richtig ankern» Иоахима Шульта и адаптировал ее для Hallberg-Rassy 340.

формула2
формула2

Другая возможность - это прямое измерение цепной тали при разной силе ветра. Однако из-за ожидаемых сил в несколько сотен деканьютонов требуется массивная шкала растяжения.

Имитация анкеровки

С помощью программы, написанной Латтманном, можно выполнить различные сценарии привязки. Например, какой ход цепочки по правилу пяти и какая длина действительно необходима. Заметно, что жесткая привязка к глубине выходит из строя как на мелководье, так и на больших глубинах. При высоте двух метров воды и одном метре надводного борта длина цепи составляет 15 метров. Даже тяга, создаваемая ветром в 15 узлов, поднимает эту цепь настолько, что якорный вал тянется вверх на два деканьютона, что соответствует весу в два килограмма. При чуть более сильном ветре конфигурация определенно будет подавлена, поэтому на мелководье требуется более чем пятикратная длина.

Противоположное происходит на более глубоком уровне. По правилу пяти на восемь метров нужно положить 40 метров цепи. Фактически, при ветре 15 узлов около 28 метров было бы достаточно, чтобы угол атаки цепи на якоре оставался равным нулю.

Чем сильнее ветер, тем больше несоответствие правила пяти смещается на большую глубину. Если он обновится до 6 баллов по шкале Бофорта, достаточная длина цепи обычно может быть достигнута только на глубине десяти метров.

При проведении расчетов следует учесть, что необходим горизонтально лежащий на основании вал анкера, который, несомненно, обеспечивает максимальное удерживающее усилие анкера. Трудно предсказать, насколько уменьшится удерживающая сила из-за слегка направленного вверх угла натяжения.

Если позволить цепи немного приподняться, возможная глубина анкеровки увеличится. Это соображение является источником простых правил длины цепи. Они основаны на надежде, что полностью натянутая цепь с шагом 1: 5 или 1: 8 не приведет к поломке основного железа.

Цепь или поводок?

Программа также может использоваться для моделирования различных комбинаций цепей и якорных линий. Цепь явно лучше, в то время как разница между цепной подачей и ведущей линией сравнительно невелика. С балластным тросом длиной 40 метров вы можете просто бросить якорь на глубине четырех метров при скорости ветра 20 узлов. С веревками и десятью метрами цепи максимальная глубина увеличивается до шести метров. Чистой цепи хватило бы почти на десять метров воды, но при 56 килограммах она также весит в три раза больше, чем комбинация цепь-веревка, и примерно в девять раз больше, чем ведущая леска.

Несколько слов о цепочке: материал и конструкция не играют роли в расчетах, но на практике они играют. Если хотите перестраховаться, возьмите оцинкованный и калиброванный вариант. У вас должна быть гарантирована разрывная нагрузка. Также в обращении находятся цепи, которые могут выдерживать лишь небольшую часть обычных сил. Цепи из нержавеющей стали не только намного дороже, но и иногда подвержены коррозии. Проблемы обычно возникают на сварных швах, и их не всегда легко обнаружить, поэтому следует использовать только фирменные товары. Самыми большими преимуществами цепи из нержавеющей стали являются: она занимает меньше места в якорном ящике, ее гладкая поверхность позволяет ей лучше скользить, а под лебедкой нет большого ворса.

графическая цепочка или поводок
графическая цепочка или поводок

Цепь или леска: сравнение с ветром 20 узлов. Маленькие отметки указывают, откуда посуда будет параллельно лежать на полу. С цепью необходимы от 25 до 35 метров. Если вы используете 10-метровый трос с цепью и шнуром, вы можете обойтись 25-метровым тросом на глубине 4 метра. На высоте 7 метров вес для верховой езды необходим даже с 30-метровым канатом, ведущая леска уже перегружена на глубине четырех метров, без груза она больше не тянет по горизонтали.

Интересен также эффект от веса для верховой езды. С помощью веса, опущенного прямо на якорь, например второго якоря, можно увеличить эффективную длину цепи и стабилизировать перегруженную привязь.

Эффект зависит от массы ездового груза относительно цепи. Чем больше вес, тем лучше. В нашем примере с грузом весом 13 килограммов в воде и восьмимиллиметровой цепью эффективная длина может быть увеличена примерно на восемь метров или диапазон ветра может быть увеличен с 20 до 25 узлов.

Пределы модели

Из-за влияния площади, подверженной воздействию ветра и цепи, эти значения, как и другие диаграммы, применимы только к Hallberg-Rassy 340 или аналогичным яхтам, оснащенным 8-цепной цепью. Предполагаемая полезная площадь корпуса и буровой установки, подверженной воздействию ветра, составляет около 13 квадратных метров. Яхтам большего размера также требуется больше цепей, а более обтекаемым - меньше.

Кроме того, расчеты относятся к стационарному креплению. Однако на практике яхта будет двигаться при нарастании ветра; она начинает плыть взад и вперед на якоре. В зависимости от типа лодки и силы ветра можно достичь значительной скорости, прежде чем цепь станет жесткой и движение прекратится. В этот момент кинетическая энергия передается якорю, и возникают более высокие растягивающие усилия. Похожая ситуация и с Schwell, и здесь посуде приходится справляться с дополнительными нагрузками.

графический четыре
графический четыре

Влияние веса для катания: моделирование веса для катания на воде весом 13 кг при скорости ветра 20 узлов и вертикальных силах, действующих на якорь (подъемник). Хорошо видно, что чем дальше опускается до якоря, тем больше эффект. При оптимальном размещении достаточно 17 метров цепи; без дополнительного веса потребовалось бы 8 дополнительных метров цепи. И наоборот, вес катания расширяет диапазон ветра 25-метровой цепи до 25 узлов.

Отдельные звенья цепи не имеют горизонтальной перемычки, поэтому такие пики нагрузки можно смягчить, только подняв цепь и уменьшив ее провисание. Однако это возможно только в очень ограниченной степени на мелководье, так как не хватает веса цепи. Тогда очень выгодно сочетание цепи и веревки. Швартовные канаты могут поглощать сравнительно большое количество энергии из-за их растяжения от 5 до 15 процентов (см. Испытание в YACHT 13/2010). Таким образом, он хорошо смягчает вмятины при раскачивании. Кроме того, с раскачиванием можно бороться с помощью якорного паруса. В наших практических испытаниях угол сварки при 6 баллах по шкале Бофорта можно было уменьшить примерно на 25 градусов, что значительно уменьшило вмятины в цепи.

Даже если оценка эффективной площади атаки ветра и динамического поведения включает неопределенности, теоретические соображения и пример расчета ясно подтверждают одно: фиксированный коэффициент учебника не приводит к оптимальной длине цепи.

В частности, мелководье, вероятно, будет иметь решающее значение для внутренних водоемов. При умеренном ветре глубина воды должна быть более чем в пять раз больше. Но интересно и поведение цепи на большей глубине. Поскольку более глубокая вода автоматически не означает, что необходимо бесконечное количество цепей.

Риск мелководья

Когда яхта стоит на якоре, подвеска должна выдерживать гораздо более высокие нагрузки, чем рассчитывались ранее. Это может значительно увеличить минимальную требуемую длину цепи.

Расчеты, выполненные выше для определения минимально необходимой длины цепи, уже показали, что не только глубина воды, но и давление ветра играют решающую роль, и что простое умножение глубины воды может быть опасным.

Schwoiengrafik
Schwoiengrafik

Увеличение нагрузки при небольшом раскачивании: примерная лодка HR 340 дрейфует на якоре вперед и назад со скоростью 0,1 узла. Силы, действующие на якорь, практически соответствуют статическому случаю. Сильный подъем на очень мелководье уже проясняет важный аспект динамической постановки на якорь.

Для упрощения математики мы ограничились стационарной ситуацией, т.е. учитывались только силы, создаваемые непосредственно ветром.

Моряк-дальнобойщик и читатель ЯХТ Др. Матиас Вагнер сделал те же соображения, но также рассмотрел силы, вызванные набуханием или набуханием, и их последствия.

В дополнение к статическому давлению ветра учитывается также кинетическая энергия лодки, поскольку она должна поглощаться якорным механизмом. Энергия зависит от водоизмещения яхты и ее скорости и может быть определена по следующей формуле:

Формула Экина
Формула Экина

Где «M» - это водоизмещение яхты, а «v» - скорость, достигаемая при повороте. Дополнительная нагрузка на якорь увеличивается с перемещением. Скорость пота имеет еще большее влияние, поскольку он входит в квадрат. Это можно оценить с помощью журнала: если вы посмотрите на дисплей при среднем ветре, вы увидите, что несколько десятых узла достигаются быстро.

На мгновение мы игнорируем демпфирующий эффект возможного падения якоря; тогда цепь должна поглотить энергию волны. Поскольку у него практически нет горизонтальной перекладины, это можно сделать только в качестве потенциальной энергии, подняв цепь. При условии, что цепь не поднимает якорный вал от земли, на основании этого можно определить минимальную необходимую длину цепи. Подробный вывод формулы можно найти на сайте автора, это выходит за рамки данной статьи.

Поэтому ограничимся результатом для длины цепочки в метрах:

формула
формула

Первый член формулы описывает статическое закрепление, как это уже рассматривалось в YACHT 12/2020. Второй член примерно описывает эффект динамической привязки. «Y» - глубина у якоря, включая надводный борт, «g» - ускорение свободного падения, «m» - вес цепи на метр в воде. «∆E» обозначает кинетическую энергию лодки, которая должна соответствовать изменению потенциальной энергии цепи. Параметр «а» суммирует влияние веса цепи, площади, подверженной воздействию ветра, и силы ветра.

Рискованное мелководье

То, что формула означает на практике, лучше всего проиллюстрировать на примере. Как и в предыдущем выпуске, мы предполагаем Hallberg-Rassy 340 с 8-миллиметровой цепью. Если посчитать давление ветра по-другому, то на этот раз площадь, подверженная воздействию ветра "Aeff", составит 10 квадратных метров.

графическая цепочка
графическая цепочка

Длина цепи с небольшим раскачиванием: корабль почти не двигается, и цепь должна поглощать мало энергии. Таким образом, эффекты динамической постановки на якорь действуют только на мелководье, которое в любом случае не может быть достигнуто из-за осадки.

На скорости 0,1 узла цепь должна поглотить дополнительную энергию всего в 8 джоулей. В результате нагрузка на анкер в значительной степени соответствует нагрузке статического анкера. Динамическую составляющую можно увидеть на мелководье. Сила, действующая на якорь, резко возрастает.

Последствия для длины цепочки можно увидеть на следующих диаграммах. Пока необходимо поглощать мало энергии, динамические эффекты проявляются только на глубине воды, которую из-за глубины невозможно достичь, не закопавшись в иле килем.

Это становится критичным, когда цепи приходится поглощать больше энергии, например, из-за того, что лодка потеет с узлом. Как видно на диаграмме слева, динамическое закрепление становится актуальным в большом диапазоне глубин. Вряд ли можно бросить якорь на глубине менее семи метров, не выбив якорь.

Schwoiengrafik
Schwoiengrafik

Что происходит при сильной вибрации: чем она длиннее и чем дальше поднимается, тем больше энергии может поглотить цепь. Если он неглубокий, он проходит под небольшим углом, поэтому нужно переместить больше цепи для того же количества энергии. Безопасная постановка на якорь возможна только с глубины около семи метров.

Черные кривые указывают максимальную нагрузку на анкер. Например, если вы не хотите, чтобы она превышала 500 деканьютонов, допустима только длина цепи ниже этой кривой. В результате может возникнуть необходимость перейти на большую глубину анкеровки, чтобы уменьшить нагрузку. Побег на мелководье при сильном ветре и зыби - не всегда правильный путь!

Длинные и тонкие или короткие и толстые?

Интересно сравнить разные цепочки. 80 метров восьмимиллиметровой цепи весит целых 35 метров двенадцатидюймовой версии. На диаграммах показана максимально возможная глубина для длины цепи и силы ветра.

график веса цепи
график веса цепи

Что дает вес цепи: если вы сравните кривые с диаграммой для цепочки из восьми (слева), становится ясно, что более тяжелая цепочка из двенадцати может быть значительно короче. В свою очередь, более легкая и длинная цепь может использоваться для безопасного якоря на больших глубинах.

Например, с 80-метровой цепью из восьми при ветре 45 узлов вы можете бросить якорь на глубине одиннадцати метров, а с 35-метровой цепью из двенадцати, с другой стороны, вы можете поставить якорь только на глубину до до пяти метров. Поскольку расстояние до носового катка все еще необходимо рассчитывать с учетом глубины воды, практически нет места для приливных колебаний уровня воды.

В районах с большой глубиной воды или сильными приливами вам лучше подавать тонкую и длинную цепочку. Если Schwoikreis должен быть небольшим, потому что заливы переполнены, но приливы и глубина воды не играют большой роли, тогда более тяжелая и короткая цепь - лучший выбор.

Следует ли учитывать динамические эффекты, зависит от условий и глубины анкеровки. Чем мельче вода, тем скорее якорная цепь достигнет предела. Это еще раз показывает, насколько полезно использовать веревочную стропу с амортизатором для разгрузки цепи. Значительно большее натяжение стропы может поглотить большую часть энергии.

Рекомендуемые: