الدليل النهائي لغرق الغطاسات: اختيار المواد والوزن والسلامة

A ثقالة رباط عبارة عن مرساة ذات وزن ساكن - عادةً ما تكون خرسانية أو من الحديد الزهر أو مملوءة بالصخور - يتم وضعها في قاع البحر لتثبيت عوامة الإرساء والسفينة المرفقة بها في مكانها. على عكس مراسي السحب، تعتمد الغطاسات بشكل كامل على احتكاك الكتلة والقاع بدلاً من الاختراق بالمصادفة، مما يجعلها قابلة للتنبؤ، ومنخفضة الصيانة، ومناسبة لمجموعة واسعة من ظروف قاع البحر. يعد اختيار الوزن الصحيح للمادة وتكوين السلسلة هو العامل الأكثر أهمية في تحديد ما إذا كان المرسى آمنًا خلال العواصف أو السحب ويسبب الضرر. يقدم هذا الدليل التفاصيل العملية التي تحتاجها لاتخاذ هذا القرار بشكل صحيح.

ماذا تفعل غواصات الإرساء وسبب أهميتها

يعمل ثقالة الإرساء كأساس ثابت لنظام إرساء دائم أو شبه دائم. ترتبط السفينة بعوامة سطحية. تتصل العوامة عبر سلسلة أو حبل صاعد بالثقالة الموجودة في الأسفل. وظيفة الغطاس ذات شقين: مقاومة الحمل الأفقي الذي تفرضه الرياح والتيار والأمواج على السفينة ، وتبقى ثابتة أثناء القيام بذلك.

ولأن الغواصة لا تدفن نفسها أبدًا، فإن قدرتها على التحمل تحكمها معادلة احتكاك مباشرة: قوة الثبات تساوي وزن الغواصة المغمورة مضروبًا في معامل الاحتكاك بين الغواصة وقاع البحر. وفي الطين، يبلغ هذا المعامل حوالي 0.3-0.4؛ على الرمال 0.4-0.6؛ على الحصى أو الصخور حتى 0.7. أ 500 كجم ثقالة خرسانية على الرمال وبالتالي توفر ما يقرب من 200 إلى 250 كجم من قوة الإمساك الأفقية - وهو رقم يجب مقارنته مباشرة مع حمولة الإرساء القصوى المحسوبة للسفينة.

تسحب الغطاسات الصغيرة الحجم، بشكل كارثي في ​​بعض الأحيان. في حادث وقع عام 2019 في أحد مرسى نيوزيلندا، تحرر قارب مقطورة طوله 6 أمتار أثناء تحركه بسرعة 45 عقدة جنوبًا، لأن غاطس مرساه - الذي كان حجمه في الأصل يناسب زورقًا بطول 4 أمتار - لم تتم ترقيته مطلقًا. تسببت السفينة في أضرار بقيمة 38000 دولار للقوارب المجاورة قبل أن ترسو. الحجم الصحيح ليس اختياريًا.

أنواع الغطاسات رباط

يتم تصنيع الغطاسات أو تصنيعها بعدة أشكال، ولكل منها مزايا مميزة اعتمادًا على بيئة النشر والميزانية ومتطلبات طول العمر.

الغطاسات الخرسانية

النوع الأكثر شيوعاً عالمياً. يتم صب الغطاسات الخرسانية في قوالب أسطوانية أو مربعة أو على شكل فطر، وهي غير مكلفة، وخاملة كيميائيًا في مياه البحر، وسهلة التصنيع محليًا. تتراوح الغطاسات القياسية لهيئة الميناء من 100 كجم إلى 2000 كجم . تعمل الخرسانة المسلحة بحديد التسليح البحري على إطالة عمر الخدمة إلى 15-25 سنة؛ يمكن للخرسانة غير المسلحة أن تتشقق وتفقد كتلتها بعد 5-8 سنوات في المواقع المعرضة للزيادة المفاجئة. يبلغ الوزن المغمور للثقب الخرساني حوالي 60% من وزنه الجاف، وهو أمر مهم لحساب قوة التحمل الفعلية.

الحديد الزهر والصلب الغاطسون

تقدم غطاسات الحديد والصلب تقريبًا 2.5-3 أضعاف كثافة الخرسانة المغمورة لنفس الحجم، مما يسمح بمساحة أصغر بكثير. يعد نقل الغطاس المصنوع من الحديد الزهر بوزن 300 كجم أسهل بكثير في النقل والنشر بواسطة قارب عمل صغير مقارنةً بكتلة خرسانية مكافئة. والمقايضة هي التآكل: يمكن أن تفقد الغطاسات الفولاذية غير المطلية في المياه المالحة الاستوائية 2-4 ملم من القسم سنويًا. تعمل الجلفنة بالغمس الساخن أو طلاء الإيبوكسي على إطالة العمر الافتراضي إلى 10-15 عامًا. إنها الخيار المفضل حيث تكون مساحة النشر محدودة أو حيث يجب على الغواصين التعامل مع الثقالة في العمق.

تستخدم مراسي الفطر كغطاسات

مرساة الفطر المصنوعة من الحديد الزهر - المألوفة في مراسي القوارب الصغيرة - هي من الناحية الفنية مزيج من ثقالة ومرساة شفط. يسمح شكل القبة المقلوبة بالغوص تدريجيًا في الرواسب الناعمة، مما يخلق ختم شفط يزيد بشكل كبير من قدرة التحمل بمرور الوقت. أ 90 كيلو فطر التي تحمل في البداية 90-100 كجم من الحمل الأفقي قد تحمل 400-600 كجم بعد عامين إلى ثلاثة أعوام من الغرق في الوحل. وهي أقل قابلية للتنبؤ بها من الغطاسات ذات الوزن الساكن النقي على القيعان الصلبة حيث لا يحدث التضمين.

أقفاص مليئة بالصخور والركام

تعتبر الأقفاص الشبكية المصنوعة من الفولاذ المجلفن أو HDPE المملوءة بالصخور المحلية حلاً فعالاً من حيث التكلفة في المراسي البعيدة حيث يكون نقل الغطاسات الجاهزة غير عملي. يتم تجميع القفص في الموقع ويتم ملؤه يدويًا أو بواسطة رافعة صغيرة. تصل الكثافة النموذجية للأقفاص المملوءة إلى 1500-1800 كجم/م3. تآكل القفص هو وضع الفشل الأساسي؛ يوصى باستخدام الإطارات المجلفنة غير القابلة للصدأ أو المجلفنة بالغمس الساخن مع شريط 6 مم لعمر خدمة يتجاوز 10 سنوات.

الخرسانة عالية الكثافة والغطاسات الاصطناعية

يقوم المصنعون المتخصصون بإنتاج الغاطسات باستخدام الركام الثقيل (المغنتيت أو الباريت أو طلقة الفولاذ) الممزوج بالخرسانة لتحقيق كثافات جافة 3,000-4,500 كجم/م3 مقارنة بـ 2300 كجم/م3 للخرسانة القياسية. يتم استخدامها حيث يجب زيادة القدرة على التحمل إلى الحد الأقصى في عامل الشكل المدمج - على سبيل المثال، في المراسي المزدحمة ذات نصف قطر التأرجح المحدود أو في أنظمة إرساء تربية الأحياء المائية حيث يجب وضع العشرات من الغاطسات بدقة.

كيفية حساب وزن الغطاس المطلوب

يبدأ تحديد حجم الغاطس بتقدير حمولة الإرساء القصوى - الحد الأقصى للقوة الأفقية التي تفرضها السفينة على الإرساء في ظل الرياح التصميمية والظروف الحالية. توجد عدة طرق موثوقة. الأكثر استخدامًا على نطاق واسع للمركبات الصغيرة هو مكتب الأرصاد الجوية / نهج معايير الإرساء شائع في أستراليا ونيوزيلندا، ومعايير ABYC في أمريكا الشمالية.

الخطوة 1 - تقدير حمولة الإرساء القصوى

الصيغة المبسطة ولكن العملية للسفن أحادية الهيكل هي:

F (كيلو نيوتن) = 0.5 × ρ × Cd × A × V²

حيث ρ = كثافة الهواء (1.225 كجم/م³)، Cd = معامل السحب (عادةً 1.0-1.3 للهياكل الأحادية)، A = مساحة انحراف القذيفه بفعل الهواء بالمتر المربع، و V = سرعة الرياح التصميمية بـ م/ث. بالنسبة لليخت المبحر بطول 10 أمتار مع 18 مترًا مربعًا من الرياح التصميمية بسرعة 40 عقدة (20.6 م/ث)، يتم حساب الحمل الأقصى بحوالي 5.5–7.0 كيلو نيوتن (560–710 كجم قوة) . أضف 10-15% للتحميل الحالي واندفاع الموجة.

الخطوة 2 - حساب الاحتكاك في قاع البحر

قم بتقسيم حمل الإرساء الأقصى على معامل الاحتكاك المطبق لنوع قاع البحر الخاص بك للحصول على وزن الثقالة المغمورة المطلوبة. ثم نقسم على 0.6 (جزء الوزن المغمور للخرسانة) للحصول على الوزن الجاف المطلوب. قم دائمًا بتطبيق أ عامل الأمان لا يقل عن 2.0 للمراسي الدائمة. عادة ما تحدد سلطات الموانئ في المملكة المتحدة وأستراليا ونيوزيلندا 2.5-3.0.

مثال عملت

الحمولة القصوى: 700 كجم قوة. قاع البحر: الرمال (معامل الاحتكاك 0.5). الوزن المغمور المطلوب: 700 ÷ 0.5 = 1400 كجم. وزن الخرسانة الجافة المطلوبة بـ SF 2.5: 1,400 × 2.5 ÷ 0.6 = 5,830 كجم . يفاجئ هذا الرقم معظم القائمين على تركيب المراسي لأول مرة - وهو ما يفسر سبب استخدام مراسي المرسى جيدة الهندسة لليخوت التي يبلغ طولها 10 أمتار بشكل روتيني غطاسات يتراوح وزنها بين 2000 و3000 كجم مع سلسلة أرضية تضيف المزيد من أحمال الاحتكاك.

إرشادات وزن الغطاس حسب حجم السفينة

يقدم الجدول أدناه الحد الأدنى من الأوزان الغاطسة الإرشادية لفئات السفن الشائعة في قاع البحر الرملي مع عامل أمان قدره 2.5. اضبط لأعلى للطين (÷0.35 بدلاً من ÷0.5)، أو المواقع المكشوفة، أو السفن متعددة الهياكل ذات انحراف الرياح الأعلى.

مكونات نظام الإرساء التي تعمل مع الغطاس

الغطاس لا يعمل في عزلة. يجب تصميم نظام الإرساء بأكمله كمجموعة متكاملة؛ لا يزال من الممكن أن يفشل الثقالة ذات الحجم الصحيح إذا تم توصيلها بسلسلة صغيرة الحجم أو محور دوار متآكل.

السلسلة الأرضية

تربط السلسلة الأرضية الغطاس بالناهض. وتتمثل وظيفتها الأساسية خارج نطاق الاتصال في الاستلقاء بشكل مسطح على قاع البحر وإضافة وزنها - والاحتكاك - إلى قدرة النظام على التحمل. التوصية القياسية هي طول السلسلة الأرضية 1.5-2.0 مرة عمق الماء ، باستخدام سلسلة قصيرة من الدرجة 40 أو الدرجة 70 يصل حجمها إلى 1.5 مرة على الأقل من حمل الإرساء الأقصى في قوة الكسر. بالنسبة لليخت الذي يبلغ طوله 10 أمتار في 5 أمتار من الماء، فإن السلسلة الأرضية النموذجية هي 8-10 أمتار من سلسلة 13 ملم من الدرجة 40، والتي يبلغ الحد الأدنى لحمل الكسر حوالي 9.5 طن.

سلسلة الناهض أو الحبل

يقوم الناهض بتوصيل السلسلة الأرضية بالعوامة السطحية. رافعات السلسلة ثقيلة وتمتص الطاقة الزائدة من خلال عمل سلسال؛ تتميز رافعات الحبال بأنها أخف وزنًا وتسمح بتمدد مرن أكبر، مما يقلل من ذروة تحميل الصدمات على الثقالة. يمكن لرافعات حبل النايلون أن تمتص 25-35% من الطاقة الزائدة أن الناهض المتسلسل سوف ينقل مباشرة إلى الغطاس ووصلة قاع البحر. تستخدم العديد من المراسي الهندسية الحديثة مزيجًا: سلسلة في الأسفل لمقاومة التآكل، ونايلون في عمود الماء المتوسط ​​من أجل المرونة.

الأغلال والدوران

كل نقطة اتصال هي نقطة فشل محتملة. استخدم فقط الأغلال القوسية (أغلال أوميغا) التي تم تصنيفها بحيث تتجاوز حمل كسر النظام؛ الأغلال على شكل حرف D غير مناسبة لتطبيقات الإرساء نظرًا لمقاومتها المنخفضة للتحميل الجانبي. تعد الأغلال ذات الفأرة (دبوس الفأرة) المزودة بسلك مقاوم للصدأ من خلال الدبوس أمرًا إلزاميًا - يمكن فك القيد ذو الدبوس العادي تحت التحميل الدوري في غضون أسابيع. تمنع التدويرات تطور السلسلة من نقل الحمل الالتوائي إلى نقطة اتصال الثقالة؛ استخدم فقط الحلقات ذات حمل عمل آمن يطابق تصنيف السلسلة أو يتجاوزه.

العوامة السطحية

يجب أن توفر العوامة طفوًا كافيًا لإبقاء السلسلة الصاعدة مرفوعة بعيدًا عن قاع البحر في حالة عدم ربط أي سفينة، مما يمنع السلسلة من التكدس على الثقالة واحتمال إزاحتها. القاعدة الأساسية: يجب أن يكون طفو العوامة بالكيلو جرام على الأقل 1.5 مرة الوزن الجاف لسلسلة الناهض . تُفضل العوامات المملوءة بالرغوة على العوامات المملوءة بالهواء في الأماكن المكشوفة، حيث لا يمكن تفريغها من الهواء في حالة ثقبها.

نوع قاع البحر وتأثيره على أداء الغطاس

يحدد تكوين قاع البحر بشكل مباشر مقدار القوة التي يوفرها وزن ثقالة معين. هذا هو المتغير الذي يتم تجاهله غالبًا عندما يتم تحديد حجم المراسي من جدول عام.

على الطين الناعم، يتطلب نفس حمل الإرساء الذروة ما يقرب من الضعف وزن الغطاس المغمور مقارنة بقاع البحر الرملي. يتم على الفور تحديد حجم المرسى المناسب للرمل والمنتشر على الطين دون تعديل. عندما يكون نوع قاع البحر غير مؤكد، يمكن لفحص الغواص أو مسبار قياس الاختراق البسيط المحمول باليد من زورق التعرف على الركيزة قبل التثبيت.

تركيب غطاس الإرساء: خطوة بخطوة

التثبيت الصحيح لا يقل أهمية عن الحجم الصحيح. إن الثقالة ذات الحجم المناسب الموضوعة مع سلسلة متشابكة أو في مكان خاطئ لا توفر أمانًا أكثر من الثقالة الأصغر حجمًا.

1. مسح الموقع. تأكد من عمق المياه عند ارتفاع وانخفاض المد، ونوع قاع البحر، ونصف قطر التأرجح خاليًا من المراسي والمخاطر الأخرى، والقرب من الكابلات أو خطوط الأنابيب تحت الماء. تتطلب معظم سلطات الميناء الحصول على تصريح قبل وضع أي رسو.
2. تجميع نظام الإرساء على السطح. قم بوضع الثقالة، والسلسلة الأرضية، والدوران، والناهض، والعوامة. قم بتوصيل جميع الأغلال، وقم بتمرير جميع المسامير باستخدام سلك الماوس غير القابل للصدأ، وتأكد من اتساق أحمال القطع في جميع أنحاء النظام - يجب أن تتجاوز الحلقة الأضعف حمل التصميم مع عامل الأمان المطلوب.
3. ضع علامة على موضع النشر. قم بإسقاط عوامة علامة مؤقتة عند نقطة الموضع المحددة. ضع في اعتبارك دائرة تأرجح السفينة — عادةً 2 × طول النطاق بالإضافة إلى LOA للسفينة - لضمان عدم اتصال السفينة المتأرجحة بالمراسي الأخرى أو الخط الساحلي.
4. يتم النشر بواسطة رافعة أو قارب عمل ذو إطار A. خفض الغطاس ببطء. يمكن أن يتسبب الانخفاض المفاجئ في قاع البحر الناعم في ارتداد الغواصة وهبوطها بزاوية، مما يقلل من بصمتها. بالنسبة للغواصات التي يزيد وزنها عن 500 كجم، يوصى بشدة باستخدام رافعة مثبتة على بارجة.
5. قم بتغذية السلسلة الأرضية أثناء نزول الغطاس. تأكد من وضع السلسلة الأرضية بشكل مسطح وقطريًا بعيدًا عن الثقالة في اتجاه الحمل السائد، وليس مكدسة فوق الثقالة.
6. إرفاق وتعويم الناهض والعوامة. تأكد من أن العوامة تطفو بسطح طفو مناسب - على الأقل 150 مم فوق خط الماء - مما يشير إلى أن الناهض ليس أطول من عمق الماء.
7. قم بإجراء فحص للغواص خلال 48 ساعة. تأكد من أن الثقالة مستوية، وأن السلسلة موضوعة بشكل صحيح، وأنه لا يوجد أي حطام عالق تحت الثقالة مما يقلل من منطقة التلامس والاحتكاك.

فترات التفتيش والصيانة

تتحلل غواصات الإرساء والأجهزة المرتبطة بها بمرور الوقت. يعد تآكل السلسلة هو السبب الأكثر شيوعًا لفشل الإرساء - ليس سحب ثقالة. في دراسة استقصائية أجريت عام 2017 على 1200 مرسى في مياه جنوب أستراليا، أظهرت 62% من المراسي التي لم تتم صيانتها لأكثر من ثلاث سنوات أن تآكل السلسلة يتجاوز 20% من قطر القضيب الأصلي عند وصلة واحدة أو أكثر.

• فحص الغواص السنوي - قم بقياس قطر شريط ربط السلسلة عند أعلى نقاط التآكل (وصلة الغاطس ووصلة العوامة). استبدل السلسلة عندما يتجاوز التآكل 10% من القطر الاسمي (على سبيل المثال، استبدل السلسلة مقاس 13 مم عندما يكون قياس أي رابط أقل من 11.7 مم).
• تحقق من حالة الغطاس — افحص بحثًا عن التشقق أو التشظي أو الحشف الحيوي الكبير الذي يغير الشكل. يجب استبدال الغاطسات الخرسانية التي تشققت من خلال العين المرفقة على الفور.
• التحقق من موقف الغطاس - مقارنة إحداثيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع سجل التثبيت الأصلي. من المحتمل أن يكون الثقالة التي تحركت أكثر من 2 متر من موضعها الأصلي قد تم سحبها تحت الحمل ويجب إعادة تقييمها.
• فحص الأغلال والدوران — تحقق من استطالة قوس القيد (علامة على الحمل الزائد)، وتآكل الدبوس، وأن جميع أسلاك الماوس سليمة.
• استبدال النظام بالكامل - تأمر معظم سلطات المرفأ باستبدال السلسلة بالكامل كل 5-7 سنوات بغض النظر عن التآكل المُقاس، وإعادة تقييم الغاطس كل 10 سنوات أو بعد أي عاصفة كبيرة تتجاوز سرعة الرياح التصميمية للرسو.

ممارسات إرساء غواصات الإرساء المسؤولة بيئيًا

يمكن أن تتسبب غواصات الإرساء التقليدية التي يتم سحبها عبر قاع البحر أثناء أحداث العواصف، أو السلاسل الأرضية التي تجتاح ذهابًا وإيابًا مع حركة السفن، في إحداث ضرر كبير لمروج الأعشاب البحرية والركائز المرجانية. وفي المناطق البحرية المحمية، تطلب الهيئات التنظيمية بشكل متزايد مراسي تقلل من الاتصال بقاع البحر.

• القضاء على اكتساح سلسلة الأرض. من خلال تحديد حجم الثقالة بسخاء واستخدام سلسلة أرضية أقصر وأثقل، يتم تقليل القوس الذي تجتاحه حركة السلسلة. تستخدم بعض الأنظمة الآن ذراعًا من الألياف الزجاجية الصلبة أو ذراع رفع من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بدلاً من رافعة سلسلة للتخلص من كنس قاع البحر تمامًا.
• استخدم المراسي اللولبية الحلزونية في مناطق الأعشاب البحرية. عندما تسمح اللوائح، فإن استبدال الثقالة بمثبت لولبي حلزوني محفور في الركيزة يزيل السلسلة الأرضية تمامًا. القدرة على التحمل تعادل جزءًا صغيرًا من البصمة، ويقتصر اضطراب قاع البحر على قطر المسمار (عادةً 75-150 ملم).
• تجنب الطلاءات المضادة للحشف على الغطاسات. تعمل مضادات الحشف على النحاس الموجودة على الغطاسات على ترشيح المبيدات الحيوية إلى الرواسب الموجودة أسفلها مباشرةً. إن الحشف الحيوي الطبيعي على الثقالة الخرسانية لا يقلل بشكل كبير من احتكاكها ويجب تركه دون علاج.
• إزالة المراسي المهجورة على الفور. تصبح الغواصة المهجورة ذات السلسلة والعوامة خطرًا ملاحيًا ومصدرًا مستمرًا لاضطراب قاع البحر. تفرض معظم الولايات القضائية غرامات على المراسي التي لا تتم صيانتها، وتزداد تكاليف الإزالة بسرعة بمجرد غرق العوامة ودفن السلسلة.

الأخطاء الشائعة وكيفية تجنبها

يمكن إرجاع معظم حالات فشل الإرساء إلى عدد صغير من الأخطاء المتكررة. الوعي بهذه الأنماط يمنع غالبية الحوادث:

• استخدام نفس الغطاس عند الترقية إلى سفينة أكبر. يزداد انحراف السفينة وكتلتها بشكل أسرع من LOA - زيادة بنسبة 20٪ في طول القارب تتوافق عادةً مع زيادة بنسبة 40-50٪ في ذروة حمل الإرساء. قم دائمًا بإعادة الحساب عند تغيير السفن.
• إهمال سلسال السلسلة في حسابات العمق. في المياه الضحلة (أقل من 3 أمتار)، تشتد السلسلة بسرعة تحت الحمل، وتنقل القوة شبه الأفقية مباشرة إلى الثقالة مع الحد الأدنى من توسيد سلسال. في هذه الظروف، يجب زيادة وزن الثقالة بنسبة 25-40% فوق جداول الحجم القياسية.
• إغفال عامل الأمان. إن تحديد الحجم وفقًا للحمل الأقصى المحسوب تمامًا بدون هامش أمان يعني أن الإرساء وصل إلى الحد الأقصى في ظروف التصميم - أي عاصفة أعلى من سرعة التصميم، أو أي تحميل موجة، أو أي تآكل للسلسلة يؤدي على الفور إلى فشل النظام.
• استخدام اتجاه القيد الخاطئ. يجب أن يكون دبوس القيد موجهًا بحيث يتم سحب الحمل عبر القوس، وليس عبر الدبوس. يمكن أن يفشل القيد المحمل عبر الدبوس بنفس القوة 30-50% من الحمولة المقدرة .
• على افتراض أن المرسى سليم لأن العوامة لا تزال موجودة. تم العثور على العوامات عائمة بعد أن تآكلت وغرقت المجموعة الموجودة تحت السطح بالكامل - الثقالة والسلسلة وكل شيء. إن فحص الغواص السنوي هو طريقة التحقق الموثوقة الوحيدة.