Якорное устройство

План



1. Якорь

2. Типы якорей

3. Якорное устройство

4. Маркировка якорной цепи

5. Классификации якорных устройств 

6. Методы фиксации платформ

Список литератур


1. ЯКОРЬ



Якорь приспособление для удержания судна на месте стоянки в свободной воде, соединяется с судном канатом или якорной цепью. Устроен якорь так, что после отдачи зарывается лапами в грунт. Усилие, которое якорь может воспринять, не перемещаясь и не выходя из грунта, называется держащей силой. Держащая сила якоря зависит от его конструкции, веса и свойств грунта. Наибольшую держащую силу якоря имеют на плотном песке. Эффективность якоря определяется коэффициентом держащей силы - отношением держащей силы к весу якоря. Основой конструкции якоря является продольный стержень (или веретено), в верхней части которого имеется скоба для крепления якоря к якорной цепи, а в нижней - лапы и рога, прикрепляемые к веретену неподвижно (узел такого крепления называется тренд) или на шарнире в коробке. На рисунке 1 показаны этапы постановки на якорь (отдачи) и поднятия якоря. 





Рисунок 1 - Постановка на якорь и снятие с якоря: а - якорь скользит по грунту; b - якорь зацепляется; с - якорь зарывается; d - якорная цепь натягивается; е - якорная цепь вырывает якорь из грунта; f - якорь поднимается


При отдаче якорь падает на дно (рис. 1, а) и буксируется движущимся судном (рис. b). При этом за счет действия штока (шток-анкер) или за счет своей формы (якорь патентованной системы) якорь поворачивается лапами к морскому дну. Если он буксируется дальше, то его лапы зарываются в землю и якорь «зацепляется» (рис. с). При подъеме якоря сначала выбирают якорную цепь (рис. d), которая постепенно принимает вертикальное положение (рис. е). В этот момент якорь отрывается от грунта, а якорная цепь испытывает большую нагрузку. После того как якорь поднят с грунта, его начинают выбирать якорной лебедкой до тех пор, пока он не окажется в якорном клюзе. Некоторые якоря для повышения силы сцепления с грунтом имеют шток - стержень, ориентированный поперек веретена. Шток может быть установлен на веретене, на лапах, на коробке якоря. Держащая сила якоря выражается через отношение его веса к тому весу, который он способен удерживать. Простейший якорь А в виде камня, обвязанного канатом, удерживает вес меньше собственного. Адмиралтейский (со штоком и неподвижными лапами) якорь малых размеров удерживает (в зависимости от особенностей его конструкции) вес в 3-12 раз больше собственного, а больших габаритов - в 5 раз больше своего веса. Якоря, не имеющие штока, удерживают: малые - в 2-3 раза больше своего веса, большие (корабельные) - в 5 раз больше своего веса; держащая сила таких якорей через некоторое время после заглубления лап в грунт возрастает по сравнению со значением ее величины сразу после отдачи. Якоря Дэнфорта удерживают: малогабаритные литые стальные - в 17-460 (в зависимости от типа грунта) раз больше своего веса; предназначенные для постоянной швартовки якоря сборной конструкции - в 30-1000 раз больше своего веса; корабельные - в 20-30 раз больше своего веса. Значение держащей силы постоянно при условии, что полностью натянутая (без провеса) якорная цепь отходит от якоря под углом 15° к горизонту. Обычно это достигается при длине цепи, в 4 раза большей глубины погружения якоря, но в зависимости от ветра и течения может потребоваться длина цепи в 10 раз больше глубины погружения.


2. ТИПЫ ЯКОРЕЙ



 

Рис 2 а - камень, обвязанный канатом; б - примитивный; в - индийский; г - китайский; д - адмиралтейский; е - бесштоковый; ж - вильчатый; з - Портера; и - грибовидный; к - плуговый; л - Нортилла; м - Дэнфорта



Якорная цепь состоит из отдельных звеньев; несколько соединенных между собой звеньев образуют смычку. Отдельные смычки соединяются при помощи соединительных звеньев. Якорь и якорная цепь соединяются друг с другом якорной скобой с вертлюгом, позволяющей цепи вращаться вокруг своей оси. Цепь проходит через углубление в борту у клюза для якоря, через стопор, препятствующий самопроизвольному вытравливанию цепи, и наматывается на цепную звездочку якорной лебедки. Другой конец якорной цепи находится в цепном ящике и прикрепляется к судну посредством скобы. 




Рис. 3 - Носовое якорное устройство: 1 - якорная лебедка (брашпиль); 2 - стопор для якорной цепи; 3 - труба якорного клюза; 4 - якорь; 5 - якорная ниша; 6 - цепной ящик; 7 - устройство для крепления якорной цепи; 8 - цепная труба.



3. Якорное устройство



Якорное устройство, как правило, находится в носу судна. Там же устанавливается и якорная лебедка. Главной частью лебедки является цепная звездочка, позволяющая осуществлять поднятие якоря с цепью, причем при наматывании звенья цепи могут ложиться на цепную звездочку обеими сторонами. Кроме цепной звездочки якорная лебедка имеет еще швартовные барабаны (турачки) для наматывания швартовов. На судах старых типов якорные лебедки имели паровой привод. Сейчас применяют электрические или гидравлические приводы. К носовому якорному устройству относятся два якоря, расположенные по бортам судна. На некоторых судах монтируют также кормовые якорные устройства с одним или двумя якорями. Из-за ограниченной площади для размещения в качестве якорной лебедки используют в основном якорный шпиль. Он представляет собой возвышающийся над палубой барабан с вертикальной осью вращения. Барабан, служащий в качестве лебедки, имеет в нижней части цепную звездочку. Он приводится в движение электродвигателем, смонтированным в барабане или под палубой судна. 





Рис. 4 - Кормовое якорное устройство. 1 - цепная труба; 2 - якорный шпиль; 3 - стопор для якорной цепи; 4 - двигатель; 5 - цепной ящик; 6 - якорь; 7 - труба якорного клюза



Якоря в зависимости от их назначения разделяют на становые, предназначенные для удержания судна в заданном месте, и вспомогательные - для удержания судна в заданном положении во время стоянки на основном якоре. 

К вспомогательным относится кормовой якорь - стоп-анкер, масса которого составляет 1/3 массы станового. Размеры, массу и количество якорей назначают по Правилам Регистра в зависимости от размеров корпуса и надстроек судна. Держащая сила якоря в среднем в 10 раз больше его массы.

Основными частями якоря являются веретено и лапы. Якоря различают по подвижности и количеству лап (до четырех) и наличию штока. К безлапным относят мертвые якоря (грибовидные, винтовые, железобетонные), используемые при установке плавучих маяков, дебаркадеров и других плавучих сооружений.

Якорное устройство.

Якорное устройство служит для обеспечения надежной стоянки в море, на рейде и в других местах, удаленных, от берега, путем крепления за грунт с помощью якоря и якорной цепи. В его состав входят: якоря, якорные цепи (канаты), якорные машины, якорные клюзы и стопоры. 

На морских судах в качестве становых и стоп-анкеров применяют двулапые якоря: бесштоковые, с поворотными лапами  якоря Холла, Грузона  и штоковые, с неподвижными лапами  адмиралтейские. Штоковые якоря обладают значительно большей держащей силой, чем бесштоковые (у адмиралтейского она равна 10  12 массам самого якоря), но наличие штока затрудняет их уборку и отдачу. Поэтому на крупных судах, как правило, применяют тяжелые бесштоковые якоря Холла, легко убираемые в клюзы. Существуют якоря повышенной держащей силы  с поворотными лапами и штоком в виде поперечных утолщений на лапах. К этому типу относят якорь Матросова, применяемый на катерах и буксирах. На малых судах и баржах используют многолапные бесштоковые якоря, называемые кошками. Суда ледового плавания снабжают специальными однолапыми бесштоковыми ледовыми якорями, предназначенными для удержания судна у ледового поля. 



4. Маркировка якорной цепи



Якорная цепь служит для крепления якоря к корпусу судна. Она состоит из звеньев, образующих смычки длиной 2527 м, соединенные одна с другой при помощи специальных разъемных звеньев. Смычки образуют якорную цепь длиной от 50 до 300 м. В зависимости от расположения в якорной цепи различают якорную (крепящуюся к якорю), промежуточные и коренную смычки. Крепят якоря к якорной цепи при помощи якорных скоб. Чтобы предупредить скручивание цепи, в нее включают поворотные звенья  вертлюги. Для крепления и экстренной отдачи коренного конца якорной цепи применяют специальное устройства с откидным гаком  глаголь-гак, позволяющим легко освободить судно от вытравленной якорной цепи. По Правилам Регистра устройство для быстрой от дачи якорной цепи, устанавливаемое в цепном ящике, должно иметь дистанционный привод управления, выведенный на открытую или другую палубу в доступном месте.

Якорные цепи различают по их калибру  диаметру поперечного сечения прутка звена. Звенья цепей калибром более 15 мм должны иметь распорки  контрфорсы. У крупнейших судов калибр якорных цепей достигает 100 130 мм. В походном положении якорную цепь хранят в цепном ящике с деревянной обшивкой. Для обеспечения самоукладки якорной цепи цепные ящики имеют обычно круглое сечение, диаметр которого составляет около 30  35 калибров якорной цепи.

Якорными машинами для подъема якоря служат лебедки с горизонтальной осью вращения барабана  брашпили.

Брашпиль, устанавливаемый в ДП, обслуживает якорные цепи правого и левого бортов (на супертанкерах применяют полубрашпили  раздельные брашпили, смещенные от ДП к бортам). Отдача якоря происходит за счет собственной массы. При этом во избежание чрезмерного разгона якорная цепь, сматывающаяся через звездочку брашпиля, притормаживается ленточным тормозом. На оси звездочек брашпиля, по ее концам, обычно устанавливают турачки  барабаны для наматывания швартовных тросов при швартовке. Благодаря наличию специальных муфт турачки могут работать при неподвижной звездочке и наоборот. Шпиль обслуживает только одну якорную цепь каждого борта. Механизм шпиля разделяют обычно на две части: верхнюю, состоящую из звездочки со швартовным барабаном и находящуюся над палубой, и нижнюю, состоящую из двигателя и редуктора, располагаемых под палубой. Тормозят вытравливаемую якорную цепь с помощью колодочного тормоза. Брашпили и шпили имеют электрический, электрогидравлический или паровой привод. В случае необходимости небольшие шпили могут иметь ручной привод. Они приводятся во вращение вручную при помощи вымбовок съемных деревянных рычагов, вставляемых в выемки швартовного барабана.

Якорные клюзы  палубные и бортовые  служат для направления якорной цепи и уборки якоря. В зависимости от типа и назначения судна различают клюзы обычные, открытые и с нишей.

Обычные клюзы устанавливают на большинстве транспортных, промысловых и вспомогательных судов; их изготовляют литыми или сварными.

Открытые клюзы, представляющие собой массивную отливку с желобом для прохода якорной цепи и веретена якоря, устанавливают в месте соединения палубы с бортом. Их применяют на низкобортных судах, на которых обычные клюзы в виде труб, оканчивающихся бортовыми и палубными раструбами, нежелательны, так как через них на волнении на палубу попадает вода.

Клюзы с нишей в бортовой обшивке позволяют убирать якорь заподлицо с обшивкой, уменьшая тем самым возможность повреждения при движении во льдах, буксировке и швартовках. Их предусматривают на судах ледового плавания, буксирах, спасателях, пассажирских и промысловых судах.

Стопоры предназначены для крепления якорных цепей и удержания якоря в клюзе в походном положении. Для этого используют винтовые кулачковые стопоры, закладные стопоры (стопоры с закладным звеном) и эксцентриковые (на малых судах). Для более надежного закрепления якоря служат дополнительные цепные стопоры  короткие цепные смычки, пропускаемые через якорную скобу и закрепляемые двумя концами к обухам на палубе. С помощью талрепа, включенного в один конец цепи, подтягивают якорь в клюз до плотного прилегания лап к наружной обшивке. Глаголь-гак, включенный в другой конец цепи, служит для быстрой отдачи стопора.

Якорный канат - гибкая связь (цепь или трос) между якорем и корпусом судна, с помощью которой якорь отдается и затем поднимается из воды. 

Якорная цепь - цепной якорный канат длиной до 350 м.; цепь калибра 11-100 мм. 

Якорная цепь: 

- состоит из отдельных кованых или сварных эллипсообразных звеньев, имеющих повышенную прочность и распорки (контрфорсы) в средней части; - изготавливается в виде отдельных отрезков (смычек). 

Прочность якорной цепи зависит от ее калибра, конструкции звеньев и способа их изготовления.

Маркировка якорной цепи - нанесение через каждые 20 м (начиная от скобы якоря) на распорки звеньев марок из отожженной проволоки для определения количества вытравленной якорной цепи. Для облегчения распознавания маркированные звенья окрашивают. При отдаче якорь падает на дно (рис. а) и буксируется движущимся судном (рис. b). При этом за счет действия штока (шток-анкер) или за счет своей формы (якорь патентованной системы) якорь поворачивается лапами к морскому дну. Если он буксируется дальше, то его лапы зарываются в землю и якорь «зацепляется» (рис. с). При подъеме якоря сначала выбирают якорную цепь (рис. d), которая постепенно принимает вертикальное положение (рис. е). В этот момент якорь отрывается от грунта, а якорная цепь испытывает большую нагрузку. После того как якорь поднят с грунта, его начинают выбирать якорной лебедкой до тех пор, пока он не окажется в якорном клюзе. Якорная цепь соединяет погруженный на морское дно якорь с судном, поэтому она должна воспринимать все внешние силы (давление ветра, удары волн и т.д.), воздействующие на судно. Длина цепи зависит от типа и длины судна. Она намного больше глубины моря в месте стоянки, так как цепь должна так соединять судно с якорем, чтобы сила, воздействующая на якорь, имела горизонтальное направление. Благодаря этому лапы якоря зарываются в грунт. 





Рис. 5 - Якорная цепь: а - смычка якорной цепи (с якорной скобой); b - промежуточная смычка; с - коренная смычка; d - вертлюг; е - длинное звено; f - большое звено; g - обыкновенное звено; h - звено с распоркой; i - концевая скоба



Якорная цепь состоит из отдельных звеньев; несколько соединенных между собой звеньев образуют смычку. Отдельные смычки соединяются при помощи соединительных звеньев. Якорь и якорная цепь соединяются друг с другом якорной скобой с вертлюгом, позволяющей цепи вращаться вокруг своей оси. Цепь проходит через углубление в борту у клюза для якоря, через стопор, препятствующий самопроизвольному вытравливанию цепи, и наматывается на цепную звездочку якорной лебедки. Другой конец якорной цепи находится в цепном ящике и прикрепляется к судну посредством скобы. Смычка - отрезок якорной цепи длиной 23-27 м. Смычки соединены между собой скобами или разъемными звеньями. Различают: - коренную смычку, соединенную с корпусом судна; - якорную смычку, соединенную с якорем; - промежуточные смычки. Якорная скоба - скоба для соединения якоря с якорной цепью. 


5. Классификации якорных устройств



Якорное устройство - судовые средства, предназначенные для постановки судна или другого плавучего объекта на якорь и закрепления (удержания) его в заданном районе акватории за счет собственных средств. В истории не сохранилось точных данных о времени появления первых якорных устройств, однако археологи полагают, что предшественником якорного устройства был массивный якорный камень с гибким канатом. Якорное устройство современного судна (корабля) включает в себя следующие элементы и детали:





Рис. 6 - 1) Якорный механизм - устройство для подъема и отдачи (стравливания якоря); 2) и 3) якорные и цепные стопоры, служащие для закрепления якорного каната, как при стоянке на якоре, так и в "походном" положении; 4) якорный канат, передающий усилие от корпуса судна к якорю и используемый для подъема и отдачи якоря; 5) якорные клюзы позволяющие проходить якорному канату при отдаче и подъему якоря; 6) якорь, обеспечивающий удержание судна в заданном положении; 7) цепной (канатный) ящик для размещения якорного каната; 8) жвакогалс - устройство для крепления коренного конца якорь цепи к корпусу судна; 9) палубный клюз для прохода якорь цепи от брашпиля в цепной (канатный) ящик


Якорные устройства можно разделить по следующим признакам: по назначению и условиям эксплуатации различают якорные устройства морских транспортных, промысловых и пассажирских судов, плавучих маяков, причалов и молов, морских навигационных буев и буйковых станций: глубоководные якорные устройства специальных судов; якорные устройства плавучих буровых платформ, плавучих доков, дноуглубительных снарядов и рейдового оборудования. По месту расположения на судне различают носовые и кормовые якорные устройства.





Рис. 7 - Носовое и кормовое якорные устройства: а – носовое якорное устройство со шпилями; б – носовое якорное устройство с брашпилем; в – кормовое якорное устройство с клюзом в ДП; г - кормовое якорное устройство с клюзом в стороне от ДП. 1 – шпиль, 2 – цепной клюз; 3 – лоток; 4 – стояночный стопор; 5 – стопор для крепления якоря по-походному; 6 – клюз; 7 – брашпиль; 8 – цепной стопор



По типу якорных механизмов, судовые якорные устройства разделяют на устройства с брашпилем, со шпилями или якорными (якорно-швартовными) лебедками. 




Рис. 8 - Типы якорей: а, b - шток-анкер; с - якорь Тротмана; d - якорь Холла; е - якорь Грузона; f - якорь Шпека; g - клипперский якорь со штоком и поворотными лапами (якорь Мартина); h - грибовидный «мертвый» якорь; i - дрек, кошка, верт; j - плавучий якорь; t - откидной шток; 2 - неподвижный шток; 3 - буй; 4 - шпрюйт; 5 - якорный трос; 6 – сорлинь



Первые три типа относятся к группе так называемых штоковых якорей (шток-анкеров). Они применялись на судах в XIX в. В настоящее время их можно встретить, например, на спортивных и парусных учебных судах. На современных судах и боевых кораблях устанавливают якоря патентованной системы (рис. d-g). Они не имеют штока, и их лапы могут поворачиваться в обе стороны. Изображенный на рис. h якорь используют при длительной стоянке судна (например, на противопожарных судах и т. д.). По способу размещения якорей якорные устройства бывают с обычными якорными клюзами, с якорными нишами, с выступающими клюзами, без клюзов (хранение якорей на палубе). Кроме того, якорные устройства можно разделить на обычные и глубоководные. Основные методы и принципы якорения. 


6. Методы фиксации платформ



Существует несколько методов фиксации платформ относительно берега и береговых сооружений. Например, фиксация с помощью столбовых свай актуальна для водоемов с сезонной, искусственной или природной сменой уровня воды. Но для монтажа столбовых свай необходимо, как минимум, дополнительное оборудование и специальные механизмы для их забивания или «завинчивания» (винтовые сваи). На водных объектах с незначительной скоростью течения и несущественной волновой и ветровой нагрузкой привязка конструкции к берегу может осуществляться с помощью растяжек. Во всех остальных случаях применяются якоря, вес которых зависит от эксплуатационных условий и размеров платформы. Установка (укладка) ж/б якорей происходит при помощи плавкрана или специального понтона (такелажного плота - Рис. 9), который может быть собран из элементов МПП. На практике, как правило, используются комбинированные (смешанные) схемы якорения. 





Рис. 9



Ввиду того, что в воде вес якоря примерно в два раза меньше его настоящего веса, а выталкивающая сила, определяемая площадью фрагмента МПП, к которому непосредственно крепится якорная балка, может доходить до 15 кН, - масса якоря для того, чтобы он не был подвержен существенным перемещениям во время шторма, должна быть не менее 3 тн (Рис.5). Общий принцип якорения сводится к тому, что якорные связи (в морских условиях в качестве якорных связей используются, как правило, массивные якорные цепи) не должны ограничивать вертикальные перемещения платформы, т.е. цепи не должны быть натянуты до предела даже в случае выталкивания плавучей платформы волной. Степень провисания якорных цепей как раз и определяет величину свободного вертикального хода платформы во время качки и шторма 

Центрирование платформы во время штиля происходит под действием веса провисающих цепей, заставляющих принять платформу равновесно-сбалансированное положение относительно лежащих на дне якорей. Абсолютный штиль, однако, на море бывает редко. Береговой ветер, как правило, в течение суток один или два раза меняет свое направление на величину от 4 до 18 румбов. И это означает, что платформа, предоставленная сама себе и незакрепленная ничем, кроме провисающих цепей, при этом будет перемещаться («рыскать») в зависимости от направления ветра то в одну, то в другую сторону (Рис. 9). Чтобы избежать таких перемещений, - можно применить дополнительные связи (центрирующие тросы), которые позволят при волнении не более 2-2,5 баллов зафиксировать платформу в определенном положении независимо от направления ветра (Рис.9). Очевидно, при увеличении штормовой активности эти дополнительные связи начнут испытывать критические нагрузки, что может привести к обрыву тросов. Поэтому при штормовом предупреждении центрирующие тросы рекомендуется незамедлительно отсоединить от платформы, закрепив свободные концы на сигнальных буях. Существуют и более оригинальные способы центрирования понтонной конструкции, но это – уже предмет «ноу-хау» нашей компании.

Одной из актуальных проблем является проблема якорения и сооружения системы, обеспечивающей одновременно вывешивание и удержание на определенной глубине притопленного дна бассейна, собранного из основных элементов модульной конструкции. Для обеспечения заданной глубины расположения дна бассейна по периметру бассейна устанавливаются дистанционирующие тросы, цепи или стойки из нержавеющей стали, которые фиксируются в верхней (надводной) и нижней (подводной) части конструкции. В разрыв троса может быть установлен талреп для точной юстировки при выравнивании дна. Для обеспечения удержания дна на заданной глубине используется балласт в виде комплекта грузов с петлей из арматурного прутка для подвешивания этих грузов. 


Список литератур

платформа якорь кормовой цепь

1. Снопков В.И.. Управление судном. СПб, 2004 г., изд-во "Профессионал", с. 530.

2. Александров Н.М. Судовые устройства. Ленинград, Судостроение, 1987 г., с. 655.

3. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации морских судов. 1999 г.