Sidrna vrv in sidrna veriga

Od sidrne vrvi oziroma sidrne verige pričakujemo, da bo vlekla sidro paralelno z morskim dnom, da bo enostavna za shranjevanje, spuščanje v vodo, dvigovanje na krov in da zmanjša vplive sunkov vetra in valov na sidro in na plovilo. Tem zahtevam ustrezajo vrv (najlonska ali iz kompozitnih materialov), veriga ali kombinacija. To so homogeni materiali, kar pomeni, da so njihove fizične lastnosti enake po njihovi celotni dolžini (teža na dolžino, elastičnost, moč vrvi,..).

Kadar tako vrv ali verigo napnemo med dvema točkama, se oblikuje v obliki parabole z izjemo, da je njen najnižji del nekoliko bolj raven. Matematične enačbe o obnašanju takšne povezave so stare že več stoletij. Sidranje je le poseben primer, ker je ena točka povezave na morskem dnu, zato del povezave leži na morskem dnu, ter ena izmed točk, kamor je pripeta povezava, je premična (plovilo se zaradi sile vetra in valov premika). Da bodo izračuni kar najbolj natančni moramo sprejeti nekaj predpostavk. Predvidevamo, da smo sidrali pravilno in sidro drži. Elastičnost vrvi ali verige in sila trenja na morskem dnu je minimalna. Sila s katero vleče plovilo je konstantna. Ravnotežno točko dosežemo, ko je sila s katero vleče plovilo enaka sili teže vrvi ali verige.

No pa se posvetimo matematiki. Najprej se dogovorimo o oznakah in parametrih, ki jih bomo uporabljali pri izračunih.

h - globina vode kjer sidramo
l – dolžina vrvi, ki mora biti večja od H. Njena najmanjša dolžina mora biti enaka globini vode, kjer sidramo in višini od vodne gladine, do mesta, kjer je pritrjena na plovilo. V nasprotnem sidro ne bo doseglo dna.
m – teža 1m verige v vodi
F – vlečna sila

Primer delovanja različno velikih sil na sidrišču:

h=5m (globina morja), l=15m (dolžina verige), m=2,5 kg/m (debelina verige 11mm)

1. F=0; Kadar v sidrišču ni vetra in valov ima sidrna veriga obliko črke L. Veriga visi vertikalno s plovila do dna, preostali del pa leži na dnu.

2. F=100N; Plovilo se pomakne nazaj. Del verige, ki je ležal na dnu, se dvigne in tvori krivuljo. Vlečna sila na sidro ostaja horizontalna in je enaka F. Zadrževalna sila sidra se ne spremeni.

3. F=Fk; Sila, ki deluje na sidro doseže kritično mejo (med 520 in 1200N). Celotna veriga je dvignjena z dna. Tangenta sile na mesto, kjer je veriga pripeta na sidro je še vedno horizontalna, zato se zadržna sila sidra ne spremeni.

4. F>Fk(1000N – 2200N). Vlečna sila na sidro v točki, kjer je s sponko povezano z verigo ni več horizontalna. Ročica sidra se začne dvigovati. Zdržna sila sidra se začne zmanjševati.

5. F>>Fk; če vlečna sila močno naraste nad mejo Fk, se veriga skoraj poravna v ravno linijo. Zdržna sila sidra se močno zmanjša. Sidro začne orati nato pa ga izvlečemo.

Kaj se zgodi, če enako dolžino verige nadomestimo z najlonsko vrvjo?

Vzemimo na primer 22mm debelo najlonsko vrv enake dolžine. V tem primeru znaša  Fk=5 N, kar je 90% manj od verige. Razlog je manjša teža vrvi od verige. Če vrv podaljšamo s 15 na 45m je Fk=60N. Sedaj vidimo zakaj le z uporabo vrvi v realnosti  ni mogoče  silo na sidro obdržati horizontalno že pri šibkem vetru.

Kaj se zgodi, če enako dolžino verige nadomestimo z najlonsko vrvjo?

Vzemimo na primer 22mm debelo najlonsko vrv enake dolžine. V tem primeru znaša  Fk=5 N, kar je 90% manj od verige. Razlog je manjša teža vrvi od verige. Če vrv podaljšamo s 15 na 45m je Fk=60N. Sedaj vidimo zakaj le z uporabo vrvi v realnosti  ni mogoče  silo na sidro obdržati horizontalno že pri šibkem vetru.

Kolikšno dolžino verige potrebujemo za varno sidranje?

V nasvetih za varno sidranje 1. del smo že napisali priporočljive dolžine sidrne verige, sidrne vrvi ali kombinacije za varno sidranje. Zakaj je potrebno uporabiti predlagane dolžine smo napisali v prejšnjem odstavku, sedaj pa si poglejmo še izračune.

Če poznamo m (teža verige na 1m), h (globina vode kjer sidramo), F (sila, ki vleče verigo), potem je dolžina verige, ki jo ta sila dvigne z dna enaka ld. Pri tej dolžini je sila, ki deluje na sidro že horizontalna.  Ld=/H2+2F*x/m.

Obratno lahko izračunamo najvišjo silo Fk pri kateri bo sila na sidro še horizontalna:

Kot vidimo, je sila linearno povezana s težo verige in s kvadratom dolžine. Če na primer težo verige povečamo, da namesto 8mm vzamemo 10mm debelo verigo, se Fk poveča za 44%. Če povečamo dolžino verige, ki jo imamo v vodi za 41% (/2), se Fk poveča za 2x. Seveda vsaka pozitivna sprememba ima tudi nekaj negativnih. Če uporabljamo debelejšo verigo, bomo ves čas pluli z dodatno težo, če podaljšamo verigo, bo radij kroženja plovila na sidrišču večji.

Iz dobljenih enačb lahko izračunamo priporočljivo razmerje dolžine sidrne verige glede na globino vode v kateri sidramo, ki ha lahko označimo z N. 

Primer: debelina verige 8mm (teža 1,4 kg/m), sila F=900 N

Globina h(m) Razmerje N Dolžina verige l (m)
5 5.6:1 26
9 4.0:1 37
18 2.9:1 54

Iz tabele je razvidno, da mora biti razmerje pri plitvejši vodi večje, kot pri globlji.

S kolikšno silo lahko obremenimo sidrno verigo ali vrv?

Vsaka še tako dobra veriga ali vrv se pretrga. Do tega pride, kadar je sila, ki deluje nanjo prevelika. Sila, ki je tako velika, da povzroči pretrganje, imenujemo pretržna sila. Poglejmo si pretržne sile tipičnih navtičnih verig in vrvi namenjenih sidranju in kolikšno silo lahko prenesejo.

Pretržne obremenitve verig različnih debelin in njihova teža:

Debelina verige (mm) 5 6 8 10 12 14 16
Teža (kg/m)* 0,5 0,8 1,4 2,3 3 4,2 5,3
Pretržna obremenitev (kg)* 1000 1600 3000 5000 6000 7000 9000

* vrednosti so okvirne. Razlikujejo se glede na proizvajalca.

Pretržne obremenitve vrvi različnih debelin:

Debelina vrvi (mm) 6 8 10 12 14 16 18 20
Pretržna obremenitev (kg)* 550 650 1100 1300 1500 2000 2500 3000

* vrednosti so okvirne. Razlikujejo se glede na proizvajalca, material,...

V naslednjem poglavju se bomo posvetili heterogenim vrvem (kombinaciji vrvi in verige, dodatne uteži na verigi).

Preberite tudi:

Teorija sidranja 1.del

Teorija sidranja 2.del

Teorija sidranja 4. del

Teorija sidranja 5. del

Teorija sidranja 6. del

Nasveti za varno sidranje 1. del

Nasveti za varno sidranje 2. del

Nasveti za varno sidranje 3. del

Nasveti za varno sidranje 4. del

Nasveti za varno sidranje 5. del

ali v priročniku SIDRANJE!

Več koristnih nasvetov za varno plovbo na tej povezavi!

Vir: http://alain.fraysse.free.fr/

Za komentiranje se morate prijaviti!