OBSZAR
OBSZAR
MANEWROWAN
MANEWROWAN
IA STATKU NA
IA STATKU NA
KOTWICOWISK
KOTWICOWISK
U
U
Grzegorz Kowalczyk II mgr
OBSZAR
OBSZAR
MANEWROWAN
MANEWROWAN
IA STATKU NA
IA STATKU NA
KOTWICOWISK
KOTWICOWISK
U
U
Grzegorz Kowalczyk II mgr
MIEJSCE POSTOJU.
MIEJSCE POSTOJU.
Miejsce postoju statku na kotwicy to w przypadkach awaryjnych
miejsce losowe, a podczas zwyczajnej żeglugi — wybrane przez
kapitana lub wyznaczone przez niego na mapie, zgodnie z
miejscowymi przepisami, względnie zalecone przez instytucje
sporządzające mapy i pomoce nawigacyjne lub VTS.
GŁĘBOKOŚĆ MORZA W
GŁĘBOKOŚĆ MORZA W
MIEJSCU KOTWICZENIA
MIEJSCU KOTWICZENIA
Minimalną głębokość zapewniającą bezpieczeństwo
statku w czasie manewrowania i łukowania na kotwicy
oblicza się za pomocą wzoru:
Z
h
T
G
3
2
gdzie:
T - maksymalne zanurzenie statku [m],
h - maksymalna wysokość fali, jaka może
wystąpić na danym obszarze [m]
Z - zapas wody pod stępką plus rezerwa
nawigacyjna [m]
UKSZTAŁTOWANIE I RODZAJ
UKSZTAŁTOWANIE I RODZAJ
DNA
DNA
Ukształtowanie dna ma duże znaczenie dla warunków
pracy i zmian siły trzymania kotwicy. Kotwica trzyma
najlepiej, pracuje w korzystnych warunkach i zwiększa
się jej siła trzymania, gdy dno od kotwicy w kierunku
statku podnosi się i odwrotnie.
Statek łukując na kotwicy lub obracając się na kotwicy
w wyniku zmian na przykład kierunku prądu, zmienia
okresowo swoje położenie w stosunku do miejsca
kotwicy i ukształtowania dna. W związku z tym
warunki pracy, a tym samym siła trzymania kotwicy,
ulegają stałym zmianom.
RODZAJ DNA
RODZAJ DNA
Za dobry rodzaj dna (gruntu) uważa się takie,
w którym kotwica zagłębia się łatwo i głęboko, nie
pełznie na skutek wzrostu sił zewnętrznych
działających na statek, nie grozi jej uszkodzenie
przy rzuceniu, a przy odkotwiczeniu łatwo odrywa
się od dna.
Taki rodzaj dna tworzy glina z domieszką piasku,
gęsty muł i gęsty ił.
Średni rodzaj dna to rzadki ił, ił pomieszany z
piaskiem, drobny i gruby piasek, żwir i muszle.
Nieodpowiednim rodzajem dna są drobne kamienie,
duże kamienie, skały, lawy wulkaniczne i wystające
progi skalne.
SIŁY DZIAŁAJĄCE NA STATEK
SIŁY DZIAŁAJĄCE NA STATEK
NA KOTWICY
NA KOTWICY
Na statek stojący na kotwicy działają przede
wszystkim następujące siły:
• naporu wiatru na nawodną część kadłuba F
w
,
• naporu prądu na podwodną część kadłuba
F
p
,
• wywołane falowaniem, powstałe na skutek
kołysania i myszkowania statku.
Siłę naporu prądu na podwodną część kadłuba można
Siłę naporu prądu na podwodną część kadłuba można
ocenić w przybliżeniu za pomocą wzoru:
ocenić w przybliżeniu za pomocą wzoru:
gdzie:
VP - prędkość prądu [m/s];
B - szerokość statku [m],
T - zanurzenie statku [m].
T
B
V
F
P
P
2
2
,
452
Siłę naporu wiatru na nawodną część kadłuba można
Siłę naporu wiatru na nawodną część kadłuba można
ocenić w przybliżeniu za pomocą wzoru:
ocenić w przybliżeniu za pomocą wzoru:
A
V
F
W
W
2
674
,
0
gdzie:
V
W
– prędkość wiatru [m/s],
A - powierzchnia nawodnej części kadłuba, na którą działa
wiatr [m2]
Siła naporu wiatru
Siła naporu wiatru
Siła wiatru
[°B]
Prędkość wiatru
[m/s]
Siła naporu wiatru
[N/m2 ]
5
8,0 - 10,7
55,52 - 84,75
6
10,8 - 13,8
92,90 - 138,90
7
13,9 - 17,1
148,52 - 210,71
8
17,2 - 20,7
220,33 - 306.56
9
20,8 - 24,4
320,98 - 421,53
10
24,5 - 28,4
441,05 - 579,57
11
28,5 - 33,3
603,60 - 809,52
12
powyżej 33,3
ponad 809,52
SIŁA TRZYMANIA KOTWICY
SIŁA TRZYMANIA KOTWICY
Siła trzymania kotwicy zależy przede wszystkim od rodzaju i masy
kotwicy oraz od rodzaju dna i kąta, jaki tworzy dno z trzonem
kotwicy. Siłę trzymania kotwicy można obliczyć za pomocą wzoru:
87
,
0
K
g
M
F
K
K
Gdzie:
M
K
– masa kotwicy [kg]
g – przyspieszenie ziemskie [m/s]
K – współczynnik siły trzymania kotwicy
0,87 – współczynnik uwzględniający wyporność
kotwicy
W wielu przypadkach dla tego samego rodzaju kotwicy podawane
są różne wielkości współczynnika siły jej trzymania. Najczęściej
dla kotwic Halla wielkość współczynnika siły trzymania podawana
jest ogólnie od 3 do 5, dla kotwic admiralicji od 6 do 8, a dla
kotwic o podwyższonej sile trzymania od około 6 do 10.
Współczynnik trzymania kotwicy
Współczynnik trzymania kotwicy
Rodzaj dna
Współczynnik K
Kotwica Halla
Kotwica o
podwyższonej
sile trzymania
Płaska skała
pokryta cienką
warstwą iłu
1,3
2,8
Ił
2,2
8,0
Piasek
3,2
7,0
Glina
2,6
12,5
Piasek ze żwirem
3,4
7,6
Piasek pomieszany
ze żwirem i gliną
4,8
12,0
Należy pamiętać, że siła trzymania kotwicy zostaje zmniejszona,
jeżeli trzon kotwicy i części łańcucha nie leżą na dnie w jednej linii.
Jeżeli łańcuch jest odchylony od dna o około 10°, to siła trzymania
kotwicy zmniejsza się do około 60%.
Rysunek 1. Położenie łańcucha nie zmniejsza siły trzymania kotwicy.
Rysunek 2. Położenie łańcucha zmniejsza siłę trzymania kotwicy.
Długość łańcucha kotwicznego
Długość łańcucha kotwicznego
niezbędna do bezpiecznego postoju
niezbędna do bezpiecznego postoju
statku na kotwicy.
statku na kotwicy.
Siła trzymania kotwicy osiąga swą wielkość i nie zmniejsza się, gdy
trzon wraz z częścią łańcucha tworzą na dnie linię prostą.
Takie położenie trzonu i łańcucha zależy przede wszystkim od
długości wyluzowanego łańcucha i wielkości sił zewnętrznych
działających na statek.
Długość, a ściśle możliwość wyluzowania niezbędnej długości
łańcucha, uzależniona jest od głębokości morza w miejscu
kotwiczenia i stopnia wytrzymałości łańcucha.
Długość łańcucha określana jest „szeklami” (27,5 metra) w
słownictwie morskim.
Długość łańcucha kotwicznego niezbędna do
Długość łańcucha kotwicznego niezbędna do
bezpiecznego postoju statku
bezpiecznego postoju statku
Głębokość
w miejscu
kotwiczeni
a
Wytrzymałość łańcucha
zwykła
(stal
kat.1)
podwyższona
(stal kat.2)
wysoka
(stal
kat.3)
Długość łańcucha [m]
20
110
125
175
30
137
154
214
40
158
177
245
50
176
198
276
60
194
217
302
70
209
234
326
80
223
250
90
237
265
100
250
280
Sprzyjające warunki hydrometeorologiczne
Sprzyjające warunki hydrometeorologiczne
W sprzyjających warunkach hydrometeorologicznych dla krótkich postojów
niezbędna długość łańcucha powinna odpowiadać 3 do 6 odległościom
mierzonym od kluzy kotwicznej do dna.
W sprzyjających warunkach hydrometeorologicznych dla statków średniej
wielkości, gdy nie występuje falowanie, a rodzaj dna zapewnia uzyskanie
korzystnej wielkości siły trzymania kotwicy, można wyluzować następujące
długości łańcucha: przy głębokości morza wynoszącej około 25 m długość
łańcucha powinna być równa 4—krotnej wartości głębokości, przy 50 m — 3
—krotnej, zaś do 100 m — 2—krotnej.
Niekorzystne warunki hydrometeorologiczne. Luzowanie
Niekorzystne warunki hydrometeorologiczne. Luzowanie
dodatkowej długości łańcucha
dodatkowej długości łańcucha
W praktyce nawigacyjnej przyjęto, że w miarę pogarszania się warunków
pogodowych, w celu zwiększenia siły trzymania kotwicy luzuje się
dodatkowe długości łańcucha. Zasada ta jest w pełni racjonalna, gdy przy
kotwiczeniu wyluzowano niedostateczną długość. Jeżeli przy kotwiczeniu
wyluzowano niezbędną długość łańcucha, to luzowanie dodatkowej długości
nie zwiększy praktycznie siły trzymania kotwicy.
CZYNNIKI HYDROMETEOROLOGICZNE
CZYNNIKI HYDROMETEOROLOGICZNE
Przy wyborze miejsca zakotwiczenia należy przeanalizować
podstawowe czynniki, które warunkują możliwość zakotwiczenia
i bezpieczny postój statku na kotwicy:
• aktualna i prognozowana prędkość i kierunek wiatru oraz
wielkość występującego falowania,
• wielkość sił naporu prądu i wiatru na statek.
Jeżeli czynniki podstawowe i hydrometeorologiczne są sprzyjające,
a obliczona siła trzymania kotwicy jest wystarczająca, wówczas
można zdecydować się na zakotwiczenie.
Promień cyrkulacji
Promień cyrkulacji
Ważną czynnością związaną z oceną przestrzeni jest określenie wielkości
obszaru, w którym będzie poruszał się statek po zakotwiczeniu na skutek
obracania się na kotwicy, pod wpływem prądu i wiatru.
Promień cyrkulacji statku stojącego na kotwicy można obliczyć za pomocą
wzoru:
]
[
max
m
d
L
d
r
nK
PP
K
gdzie :
r
K
– promień okręgu manewrowego [m]
d
max
– maksymalna odległość dziobu statku od
kotwicy [m]
L
pp
– długość statku [m]
d
nK
– składowa nawigacyjna akwenu manewrowego
[m
Maksymalna odległość dziobu
Maksymalna odległość dziobu
statku od kotwicy
statku od kotwicy
]
[
)
(
2
2
max
m
h
H
l
d
K
Gdzie:
l – długość łańcucha kotwicznego [m]
H – głębokość kotwicowiska [m]
h
k
– wysokość kluzy od poziomu wody [m]
Składowa nawigacyjna akwenu manewrowego
Składowa nawigacyjna akwenu manewrowego
Składowa nawigacyjna akwenu manewrowego składa się z:
a) błąd pozycji rzucenia kotwicy
b) niekontrolowanej drogi dryfu na kotwicy
ad. a) błąd kołowy określania pozycji w momencie rzucenia kotwicy na
poziomie ufności 0.95
ad. b) dokładność i częstotliwość określania pozycji oraz prędkość
dryfowania
)
(
)
95
.
0
(
K
K
K
O
nK
t
v
M
d
gdzie:
M0(0.95) – błąd kołowy okr. pozycji w momencie rzucenia
kotwicy [m]
v
K
– prędkość dryfowania statku na kotwicy [m/s]
K
– częstotliwość kontrolowania pozycji [s]
t
K
– czas gotowości maszyny [s]
Ostatecznie promień cyrkulacji
Ostatecznie promień cyrkulacji
przyjmuje postać
przyjmuje postać
)
(
)
(
)
95
.
0
(
2
K
K
K
K
O
pp
K
h
H
l
t
v
M
L
r
Tak obliczony promień cyrkulacji statku może być podstawą do
wyznaczenia miejsca rzucenia kotwicy.
W kręgu o promieniu równym promieniowi cyrkulacji, który
wykreślamy na mapie z miejsca rzucenia kotwicy, głębokości powinny
być równe lub większe od najmniejszej głębokości kotwiczenia.
W przypadku kotwiczenia w sąsiedztwie innych statków należy
uwzględnić ich promień cyrkulacji, przy czym trzeba wziąć pod uwagę
fakt, że w miarę wzrostu siły wiatru lub prądu statki te mogą
cyrkulować inaczej niż przewidziano i mogą powstać sytuacje grożące
zderzeniom.
nK
d
max
d
Przeciwdziałanie skutkom
Przeciwdziałanie skutkom
dryfu
dryfu
Fakt zauważenia momentu, w którym kotwica przestaje trzymać i rozpoczyna
się dryf statku, ma zasadnicze znaczenie. Aby nie przeoczyć tego momentu,
należy przede wszystkim systematycznie określać i analizować wybrane
pozycje obserwowane oraz warunki; hydrometeorologiczne i wielkości naporu
sił zewnętrznych na statek, jak również obserwować pracę łańcucha
kotwicznego. Niedopełnienie tych obowiązków może skończyć się
zdryfowaniem statku na mieliznę.
Możemy oczywiście przeciwdziałać dryfowaniu statku
Podstawowym warunkiem uzyskania najkorzystniejszej wielkości sił
trzymania kotwicy jest wyluzowanie właściwej długości łańcucha
kotwicznego w czasie kotwiczenia, gdyż luzowanie dodatkowej jego
długości podczas dryfu najczęściej nie przynosi, oczekiwanych
rezultatów. W sytuacji znajdowania się statku w dryfie wraz z
kotwicą skuteczne okazuje się jedynie wykorzystanie drugiej
kotwicy lub pracy silnikiem i sterem.
OBSZAR
OBSZAR
MANEWROWAN
MANEWROWAN
IA STATKU NA
IA STATKU NA
KOTWICOWISK
KOTWICOWISK
U
U
Grzegorz Kowalczyk II mgr