1、第二节 锚泊设备 第三节 浮动式海洋结构物的锚泊定位系统 第一节 一般概念 第四节 系缆设备 1.船舶在其使用过程中有 两种状态 如何能牢靠而有效地停泊 2.船舶停泊时所受的力：主要有：静止航行运动)(i）水流少可通过模型拖曳试验获取，或近似公式）风力可通过风筒试验，或近似公式）波浪引起的惯性力（波浪力），可用近似公式估算 按其载荷的性质，可分：抛锚停泊 i）非周期性静载荷，如风力、流力等 可采取牢固的导结 ii）周期性的动载荷，如：周期性的风力，波浪的冲击力、船体横摇（惯性力）等停泊时，必须考虑：的必须是柔软而富有弹性具有良好的阻尼作用3停泊方式主要有二种：用锚设备导在水底 系缆停泊 用系缆
2、设备系结于 浮筒系泊或他船浮筒靠岸系泊码头)(4形成了两种基本的停泊设备：任何船上都设有停泊设备 除此而外，停泊设备还可以协助操纵船舶 系泊设备锚泊设备是为了使船舶能牢靠地抛错停泊而设置的 其功能：协助操纵船舶抛锚停泊)2()1(1.船首抛锚：是抛锚停泊的主要方式 有 2.首尾抛锚 图d 5.多点锚泊海洋浮动结构物（海洋浮体）按作业要求对位移量有一定限制的，至少三锚定位。3.船尾抛锚 图c 4.舷侧抛锚 图b 抛双锚抛单锚两种形式 1.临时锚泊设备（航行锚的设备）供船舶在锚地、港内或遮蔽水域内停泊用，通常按规范配置，一般布置在首部。2定位锚泊设备（多点锚泊系统，辐射状锚泊系统）3深海系留锚泊设
3、备 根据作业水域的水深和环境条件配备的专用锚泊设备 1锚用以连接锚和船体，传递载荷 主要有下列各部件组成：是一种形状特异的金属重物，抛出后啮入水底泥土产生抓力，用它的抓力来平衡船体所受的外力。2锚链：（锚索）为一柔性构件 对锚索的要求，从使用观点出发，要求它 具有充分的弹性具有充分的柔韧性3锚链筒 P183图3-3 锚链穿出船体的导向设备 也是锚的收藏与投放装置的主要组成部分 一般有下列部件组成：a.上、下唇口以防止锚链与外壳（甲板）直接摩擦 P183图3-3图ab.防浪盖防止舷外水经锚链筒涌上甲板 c.锚穴收藏锚 图b d.筒体 e.锚台 4止链装置止链装置的样式有：附件有：止住锚链并将力传
4、递给船体，使锚机不处于受力状态 抛锚状态下的受力点 设置在锚机与锚链筒之间的甲板上，用以夹住锚链。不使锚链滑落 6318453184图闸刀止链装置图蛔旋止链装置PP掣链钩掣锚链条加固止链作用，使锚紧贴船体 5.锚链管设置在锚机链轮的下方 引导锚链出入锚链舱 6锚链仓对锚链仓的要求：位于锚机下方，用以存放锚链，首防撞舱壁之前a.锚链舱壁的扶强材宜设于舱之外侧 b.锚链舱底部应设有污水井 c.在隔壁上应开有踏脚孔 有圆形、矩形 d.舱底需铺衬厚的木板，或覆盖水泥垫层 将锚链的尽端固结在锚链舱内 7.弃链装置 P185图3-8紧急时，能迅速脱开，弃锚移船 其功能：能防止锚链的翻滚 使锚链与甲板上的筒
5、口之间不发生摩擦 8.导链滚轮9起锚机械抛锚与收锚用的动力机械 按链轮轴线的位置可分：功能上有：按结构上可分：按动力形式分：有人力、电动、液压、蒸汽锚机)()(起锚绞盘立式锚机起锚机卧式锚机锚机单侧式分离式联结式锚机)(通过绞缆卷筒绞缆通过锚链轮带动锚链1船舶锚泊时所受的外力Q有：船体水线以上部分：主要是风压力 主要有 a.定常力有稳定的风力和流力（潮流力，波浪的漂移力）b.非定常力有周期性的风力、波浪冲击力和船体运动的惯性力 船体水线以下部分：按其作用的方式，这些力又可分为 时所产生的惯性力船舶在波浪中摇摆振荡波浪冲击力流力2锚设备的作用（工作原理）用抛锚的方式，依靠锚所产生的锚抓力，通过锚
6、索传递，来平衡作用在船体上的外力，使船体不致发生位移。同时，又吸收作用在船体上的动载荷，以缓和外力对船体的冲击。分析抛单锚的情况：由于锚索为柔性构件，只能承受锚索切线 3锚泊过程中锚与锚链的受力情况 方向的张力)()(垂直分力水平分力PVPHPTTT 平衡船体所受的（定常）水平外力 ，方向相反当水平外力发生变化时，锚索悬垂状态及其受力变化 P208图3-29 I.当 ，船体不受外力作用 锚索的悬垂长度l与水深H相等 P抓力 PHTQ 引起船舶吃水的变化，即为浮力的增量所平衡 PVT0QHTTTPVPPH0单位长度的锚链重量 II.，船体将沿着外力作用的方向移动 前提：分析：外力变化时锚索悬垂状
7、态之变化 a.当外力 尚小时，仍有一部分锚索躺在水底 有三种情况：此时，仍有较长的锚链平卧于水底 0Q动使锚索与水底无相对滑由于锚的抓力为定值锚索的长度PLQ锚链是悬垂曲线状态 平卧于水底的一段锚链作用相当于在锚上加了些重物 b.当外力 恰好增加到锚索的悬垂长度等于已放出的全部长度L，其下端仍保证与海底相切 受力特征：在水深H时，保证可靠锚泊的前提下，所能承受的最大许可载荷，此时，船舶所受的外力Q，就是船在该锚泊状态下的最大允许载荷。安全锚泊的极限状态Q内还在锚的抓力允许范围仍属水平力QPc.外力Q再增加，锚索被拉紧，其下端不能保持与海底相切，此时，锚干向上翘起，锚抓力不能保持水平，而与地面成
8、 角；0锚链过分拉紧，传给锚的力，有垂直分力水平分力走锚的危险*假定：锚索所受之水阻力集中作用在最上端 不考虑锚索受拉时的弹性伸长 锚索自重视为集中作用于悬垂长度之中点 4锚索的悬链线特性及其计算*考虑：安全锚泊极限状态 此时，抛出锚链全部成悬垂状态而于锚卸扣处仍于水平线相切 锚索与水底相切时的静力平衡 P209图3-30 按静力平衡条件，可得：求解这种典型的悬垂线特性方程式 在曲线上任取一点 LTQTTTTTPVRHPVPHP0222),(yxC222dydxdlQltgdxdy对一条重量均匀的锚索，可解得一组表示锚索四个参数 锚索（悬垂线）上任意一点的张力 2222222222HLQHQH
9、HLHHLQQQLHmaxminmaxH、L，Q、L、H，Q、Q、L、H，求已知求已知求已知2212)(lQT在锚索下端0处张力 最小 应以锚索最上端张力来校核锚索的强度 在锚索上端张力 最大，即 锚索张力：其物理意义：锚索张力等于船体在锚索平面内所受的水平外力Q加上一段长度与水深相当的锚索在水下的重量 当外力Q为定值时，锚索的张力T可视为水深的一种标尺 0TPT222)(LQTPHQQHLHLHHLLQT222222222)(5单点锚泊的计算 进而，可用 首先，按船舶任务及可能锚泊的锚地，确定据此，确定所选用的：合理的工作海况最大抛锚深度H近似公式估算模型试验的方法确定船体可能受到的最大水平
10、外力Q；应配的锚重锚型以保证可靠锚泊所需的最小锚抓力最后，对锚索要素进行计算（），其步骤：参照母型船，先初步选定一种锚索，则其 、为已知 可按破断拉力 计算确定保证可靠锚泊应配置的最小锚索长度对此锚索进行强度校核L,dbTbTQHHL22minnTTHHLTb222应能保证停泊的安全可靠 起抛锚简便 航行时锚得有良好的收藏紧急情况下，能立即弃锚，离开锚地 应力求整个锚泊设备重量轻，占地位小 1对锚泊设备的要求：2锚与锚链的配备：主要确定：dL锚链的直径锚链长度锚的重量锚的数量视船舶类型而异:a.一般民用营运船均按有关规范计算确定的舾装数选取b.水面舰艇按满载排水量确定 d.按母型船的经验公式推
11、算 a.海船的锚泊设备根据下式求得的舾装数N自规范中表2.2.11选取 c.特种船舶由“悬垂线理论”计算而定 对民用船按照我国规范的规定：h船中部的夏季干舷加上上层建筑的高度*计算h和A时，不必计及舷弧和纵倾A船长L范围内夏季载重水线以上的船体部分和上层建筑以及各层宽度大于B/4的甲板宽的侧投影面积的总和（米2）B船宽（米）10232ABhN式：夏季载重水线下的型排水量（吨）ihfh*凡是超过1.5米高度的挡风板和舷墙，均应视为上层建筑和甲板室的一部分b.内河船的锚泊设备根据相应的规范求出N 对舾装数N的分析 a.锚和锚链所承受的载荷，主要是船在停泊中所受到的 b.N能大致地反映出船舶在停泊时
12、所受之载荷的大小*可近似地表示船体在停泊时所受之载荷的大小，从而反映出船体所受之流力的大小；（表示水下表面积的水阻力成份）流力风力32)(10*)(2*成分表示水上侧面风压阻力受风面积的大小表示船体水上部分侧面阻力成分表示船舶水上正面风后受风面积的大小表示船体水上部分正面风力ABh各种锚泊情况分析 a.船舶在大多数情况下是顶风锚泊的，即正面受风的机会较多第二项 3锚泊设备的布置 b.船舶在系泊时，侧面受风机会较多第三项其形式主要由所选用的锚、锚索和起锚机械的形式所决定的 锚泊设备的布置主要是确定 的位置锚链舱起锚机止链装置锚链筒*其中关键在于锚链筒的形状与位置其中关键在于锚链筒的形状与位置的确
13、定的确定甲板系固装置布置锚设备应考虑下述要求 a.抛锚时，能依靠锚自身的重量毫不阻碍地从锚链筒中抛出，无卡滞现象*与锚链筒不磨b.起锚时，在锚链的拉力作用下，锚干能被顺利地拉入锚链筒，而不受阻碍*锚与船体不卡，并与船体紧贴处于稳固状态 c.舷边链孔的位置应高出水平，有充分的距离。以避免航行中引起水的阻力 e.锚链筒应有充分长度，至少应能容纳全部锚干；锚干被拉进锚链筒后，其锚爪应能紧贴船外板 d.起锚时，即时船舶向另一舷倾斜5左右，锚爪也不会卡住首柱 f.布置锚设置时要兼顾系泊设备 锚链筒的位置 a.可用：来确定),()(22锚链筒的轴线的位置甲板链孔的位置ABb.参数的选取范围及考虑因素：*角
14、：通常在3545之间带有球鼻首的大型船上则在4050之间 太小，上口磨；太大，下口磨*角：小一点好，起抛锚阻力小当 时，通常在10左右 带有球鼻首的大型船上，通常在2025之间*B2与锚机链轮相配合 15232BB 当 时，15dBB)0.20.1(222*A3受到锚链舱的位置的限制，通常取6070d A2与首部之线型相配合 c.锚链筒的内径 锚链筒的长度 当首部较丰满时，A2取8090d；234AA当首部较瘦时，A2取90110d；3)4.32.3()108(GdD3min)5.1615(GL锚的止、导、贮的控设备的确定 a.锚链管的内径*对矩形锚链舱容积，每100米长锚链所需容积 垂直布置
15、在锚链舱的中心 b.锚链舱，有圆形、矩形*对圆筒形锚链舱：其直径 D=（30-35）d 取34d为最佳 d)75.6(24100109dU其高度H dDDVH1055.0785.02L锚链的总长度 式中：锚链自然堆放时，在锚链舱上部形成圆锥体的锚链长度（米）V长度为（）的锚链所需溶积 c.导链滚轮的位置，以保证收放锚时，锚链与锚链筒上缘之间没有摩擦 1000069.02lLdV2315900dDl llLd.止链装置*应承受锚链全部负荷，其计算负荷Pb为破断负荷的0.82倍 当d22，Pb=(8-10)G 当d=22-62，Pb=(2-3)G*对闸刀止链装置，Pb=(3.75-5.0)G 锚泊
16、设备参数确定方法（思路）a.可先按这些参数的常用数值，参考母型船以及设计经验，初步选定参数 b.进行初步的放样作图，在图上逐步分析检查以上各项要求 d.对首制船，可采用模型法，即：c.作综合考虑后，再对这些参数作适当的修改*制造实样大小的木质锚及锚链筒模型，来检查其抛锚的情况拉锚试验*考虑两种情况：*检查：锚爪转向外侧锚爪转向内侧)(当船倾斜时锚爪是否与球鼻首相碰锚爪是否紧贴船体否有卡死点锚干纳入筒的过程中是4锚机功率的确定 假定：起锚过程中螺旋浆不转动，单靠锚机收绞锚链，使船舶慢慢移向锚位而最终将锚拔起，收进锚链筒之内。起锚过程中各阶段锚机的受力情况 第一阶段（全抛锚状态）a.特征：部分悬垂
17、，部分卧底 b.开始收进锚链，直到尚未收进的链长等于其悬垂长度为止 c.可认为，悬垂状态不变，悬链之受力状况如初d.此时，锚机链轮上所受之力，式中：k摩擦阻力系数，取1.21.35 a.拔锚破土时，锚链之张力达到最大 式中：锚与锚链在水中的失重系数 TkT1HHLT222第二阶段（开始收起悬链直到拔锚出土为止）经验公式：2)(maxGHGkT21112水的比重空气中单位长度锚链之重力 铁的比重第一项：为锚和锚链在水中的重量 b.破土后锚机所受之拉力第二项：为拔锚出土的力 a.锚机能连续工作30分钟 其额定拉力4.259.8d2牛顿)(2HGkT第三阶段锚破土后，开始绞起垂挂着的锚链与锚直到锚被拉入锚链筒当d25，则额定拉力3.759.8d2牛顿 c.试验水域的深度 82.5米 d.起单锚的速度*锚机所需功率：在82.527.5米之间 9米/秒 拔锚出土时链轮上所需的最大拉力或按规范所要求的额定拉力（结合锚机的过载轻盈力）vTNemax式中：maxTv规范所要求的起锚速度
