锚缆和拖轮作用.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,一、锚的用途,二、锚抓力及其影响因素,第一节 锚的运用,第,1,页,/,共,32,页,1,、操纵中用锚,（,1,）制动用锚,（,2,）拖锚调头,（,3,）拖锚倒航,（,4,）抛开锚,（,5,）脱浅用锚,（,6,）应急用锚,2,锚泊用锚,一、锚的用途,第,2,页,/,共,32,页,锚的抓力实质上就是锚与海底的摩擦力。锚在海底运动时产生的摩擦力称为动摩擦力或动抓力；锚在海底静止时产生的摩擦力称为静摩擦力或静抓力。,1,、操纵用锚的抓力,操纵中用锚时，锚多数是运动的，因此，其抓力是动摩擦力或动抓力。动抓力的大小可通过拖锚试验获得。,（,1,）影响锚的抓力的因素,试验表明，锚的抓力,Pa,可表示为：,Pa,(AS,，,Wa,，,h,，,La,，,FB),其中：,AS,锚型,Wa,锚重,h,水深,La,出链长度,FB,底质,二、锚抓力及其影响因素,第,3,页,/,共,32,页,（,2,）操纵用锚的抓力系数,由试验获得的抓力可用动抓力系数来表示：,上式中的锚重,Wa,为水中锚重，,Wa,（水中）,0.87Wa,（空气中）,由于锚的抓力与很多因素有关，因此，很难给出通用的结果。,一般情况下，当地质为泥沙时，一般锚的动抓力系数如下：,二、锚抓力及其影响因素,L,a,/h,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,0.76,1.16,1.60,2.00,2.40,第,4,页,/,共,32,页,（,3,）操纵用锚的抓力计算,（,4,）拖锚淌航距离的估算,船舶在低速情况下，用锚的动抓力停船是操纵中常用的方法。拖锚停船距离通常是通过试验获得，在试验条件有限的情况下，也可以用近似公式进行估算。,船舶拖锚过程中，船舶由船速,V0,降为,V1,时，根据动能定理得拖锚淌航距离,ST,的计算公式：,二、锚抓力及其影响因素,第,5,页,/,共,32,页,静水中，在余速为,3,节以下时，假定拖锚过程中，假定锚的抓力为常量；忽略船舶阻力,R,和船舶的附加质量,mx,，将,m,用排水量代替，则，船舶由船速,V,降为,0,时，上式简化为：,式中，,为船舶质量（,t,）；,V0,为抛锚时船舶的余速（,kn,）；,Pa,为拖锚时锚的抓力（,t,）；,S,为拖锚淌航距离（,m,）。,二、锚抓力及其影响因素,第,6,页,/,共,32,页,例：某轮排水量,13500,吨，船长,135m,，锚重,5t,，静水中靠泊余速,3kn,，抛单锚拖锚淌航,45m,后，又抛出另一锚制速，若双锚均出链一节入水，两锚的抓力均以水中锚重的,2,倍计算，试求全部拖锚淌航距离。,解：,.,将质量,m,=13500,吨，船速,v,=30.514m/s,，拖锚时锚的抓力,Pa,=59.810.87kN,分别代入，可解得全部拖锚淌航距离,S,为,116.6m,。,二、锚抓力及其影响因素,第,7,页,/,共,32,页,（,5,）操纵用锚注意事项,拖锚制动仅仅适用于万吨级及以下的中小型船舶，且船舶对地的速度也仅限于,2,3kn,以下。大型船舶则很少采用，而多采用拖轮制动。,及时备锚，做到抛得出，刹得住。进入狭水道或进港前，要及早备锚，先用锚机将锚放至接近水面处，刹紧刹车，松掉离合器。备锚要双锚都做好抛出的准备，当接到船长的抛锚命令后，只要松开刹车就能立即将要抛的锚抛出。出短链拖锚制动时，所需的链长应一次抛出，立即刹牢。否则，边刹边松，不易刹住，并将影响整个操纵计划的实施。,二、锚抓力及其影响因素,第,8,页,/,共,32,页,锚链已经吃力时，松链要十分注意，一次不要松的太多，否则由于抓力突增较多，不容易刹住。,在港内或狭水道，应注意有关禁锚区的规定，以防损坏海底电缆、管道等设施。,当发现拖单锚不能有效地刹减船速时，切忌盲目加大出链长度，否则容易造成丢锚断链的事故。必要时可以抛下另一锚以刹减船速。,抛锚后，不应使用过大的车速。,二、锚抓力及其影响因素,第,9,页,/,共,32,页,2,、单锚泊用锚的抓力,（,1,）单锚泊用锚的抓力的组成,船舶在锚泊中，出链长度,S,分为两个部分：,S,s,L,其中,s,是悬链链长；,L,为卧底链长,外力,T0,作用于锚链上的力由锚和卧底链长部分与海底的摩擦力来抵抗。因此，单锚泊时，总的摩擦力为：,二、锚抓力及其影响因素,s,l,y,T,0,第,10,页,/,共,32,页,其中：,Pa,为锚抓力；,Pc,为锚链抓力；,a,为锚的抓力系数，它是锚抓力与锚在空气中重量的比值；,Wa,为空气中锚重；,c,为锚链的抓力系数，它是锚链的抓力与锚链在空气中重量的比值；,Wc,为空气中每米锚链的重量；,l,为卧底链长，它等于出链长度,Lc,减去悬链部分的长度,S,；,二、锚抓力及其影响因素,第,11,页,/,共,32,页,（,2,）单锚泊用锚的抓力的抓力系数,锚泊用锚的抓力为静抓力，因此，不能采用动抓力系数。,对于一般情况，通常,a,取,3,5,；,c,取,0.75,1.5,。,锚的抓力系数,a,主要取决于锚型、海底底质、锚的抓底姿势和锚链的出链长度等因素。,锚型不同，锚的抓力系数也不同。下表是,1987,年,6,月中国船舶工业总公司第,108,研究所在铁板细砂中拖曳试验的结果。,二、锚抓力及其影响因素,锚抓力系数试验结果,锚的种类,霍尔锚,斯贝克锚,波尔锚,ZY,5,型,AC,14,型,锚抓力系数,4,4,6,7,11,8,7,11,第,12,页,/,共,32,页,（,3,）单锚泊锚链悬链长度及其作用,根据数学分析中的悬链线计算公式，得悬链部分长度公式：,其作用为：缓冲由于偏荡引起作用于锚链和锚上的冲击力。,（,4,）单锚泊安全出链长度,所谓安全锚泊就是防止锚的移动。从力学角度分析，安全锚泊的条件为：,二、锚抓力及其影响因素,第,13,页,/,共,32,页,即抓力大于外力，则有：,总出链长度,S,0,为：,二、锚抓力及其影响因素,第,14,页,/,共,32,页,（,5,）单锚泊用锚的安全出链长度的经验公式,当风速为,20m/s,时,当风速为,30m/s,时,正常情况下锚泊船的出链长度一般不应低于表,2,7,所列的值。,长江口急流地区（水深约,20,米），出链长度一般不低于表,2,8,所列的值。,二、锚抓力及其影响因素,水深,20,米以下,20,30,米,30,米以上,出链长度,/,水深,4,6,3,4,2,2.5,流速（,kn,）,3,4,5,出链长度（节）,4,5,6,第,15,页,/,共,32,页,第二节 缆的运用,一、靠泊用缆,二、系泊用缆,第,16,页,/,共,32,页,一、靠泊用缆,1,、倒缆的作用,顶流、顶风靠泊时先带前倒缆，,其作用避免船舶前冲,2,、头缆的作用,顺流、顺风靠泊时先带前倒缆，,其作用避免船舶后退,V,c,V,w,Y,L,X,L,T,L,X,C,V,c,V,w,Y,L,X,L,T,L,X,C,第,17,页,/,共,32,页,二、系泊用缆,1,、倒缆的作用,顺流，顺风离泊时，单绑后流,前倒缆和尾缆，其作用避免船舶,在风、流的作用下前冲。,2,、头缆的作用,顶流、顶风离泊时，单绑后留,头缆和尾倒缆，其作用避免船舶,在风、流的作用下后退。,V,c,V,w,Y,L,X,L,T,L,X,C,V,c,V,w,X,C,Y,L,X,L,T,L,T,L,第,18,页,/,共,32,页,第五节 拖船的运用,一、拖船的种类及其特点,二、拖船的使用方法,三、拖船作用下的船舶运动,四、协助操船所需拖船功率的估算,第,19,页,/,共,32,页,一、拖船的种类及其特点,一般在自力操纵发生困难时，运用拖轮来协助操纵。,拖轮的种类：,（,1,）远洋拖轮,远洋拖轮一般用于远洋拖带和海难救助，其特点是抗风、抗浪性能好，续航能力强。,（,2,）沿海拖轮,沿海拖轮一般用于沿海拖带和沿海海难救助，其特点是马力大，续航能力强。,（,3,）港作拖轮,港内拖轮一般用于港内拖带和港内作业，其特点是体积小，操纵性能好，但续航能力较差。,第,20,页,/,共,32,页,一、拖船的种类及其特点,港作拖轮在操纵中的作用：,（,1,）在水域受限时，协助大船转向；,（,2,）大船或恶劣天气情况下，协助大船系、离泊；,（,3,）航道中航行时，协助大船控制航向。,第,21,页,/,共,32,页,一、拖船的种类及其特点,1,港作拖轮的种类,（,1,）可变螺距推进器拖轮（,CPP,）,它是靠改变螺旋桨的螺距角的大小来改变螺旋桨推力（或拉力）的大小，船舶变向由舵来控制。,（,2,）平旋推进器拖轮（,VSP,）,它是靠改变直翼的角度来改变推力的大小和方向，船舶变向由推力的方向来控制。,（,3,）,Z,型传动推进器拖轮（,Z,型）,它是靠改变螺旋桨的转数来改变推力的大小，靠电机带动竖轴来改变推力的方向，船舶变向由推力的方向来控制。,（,4,）定距螺旋桨推进器拖轮（,FPP,）它与普通螺旋桨船基本相同。,第,22,页,/,共,32,页,一、拖船的种类及其特点,2,港作拖轮的特点：,（,1,）船型尺度,船长较小，一般在,30,米左右；,B/L,较大，一般为,0.22,0.31,（,2,）稳性,GM,较大，以抵抗缆的作用产生的横倾力矩。,（,3,）拖力 三种拖轮的系柱推力的比较，见表,（,4,）操纵性能,由于港内水域受限，操纵频繁，因此，要求具有良好的操纵性能。拖轮对航向稳定性要求较低，主要考虑其旋回性能，因此，其,K,值较大。,（,5,）港作拖轮的特性,各种港作拖轮的主要特性如拖轮的主机操作、启动停止性能、旋回性能、横移性能、耐波性能、标准拖力等比较如表,2-9,所示。,第,23,页,/,共,32,页,一、拖船的种类及其特点,各中拖轮特性的比较,性能,/,种类,FPP,拖轮,CPP,拖轮,VSP,拖轮,ZP,拖轮,主机种类,低速柴油机,低速柴油机,中速柴油机,中高速柴油机,主机操作,仅可控制推力的大小,仅可控制推力的大小,可控制推力的大小及其方向,可控制推力的大小及其方向,启动停止特性,差,良,优,优,旋回性能,差（旋回直径大，为,3,4,倍船长）,差（旋回直径较大，为,1.5,2.0,倍船长）,优（可原地掉头，旋回直径为,1,1.5,倍船长）,优（可原地掉头，旋回直径为,1,1.5,倍船长）,横移性能,不能横移,横移困难,可以横移,可以横移,耐波性能,差,差,优,优,前进拖力（每,100,马力）,19.8kN,1.359.8kN,0.959.8kN,1.509.8kN,后退拖力与前进拖力的比值,80%,60%,90%,90%,第,24,页,/,共,32,页,一、拖船的种类及其特点,从上表可以看出，,ZP,拖轮和,VSP,拖轮的操纵性能比较好，,ZP,拖轮每,100,马力所能给出的拖力为最大，,CPP,的耐波性能最差，有时拖力可下降一半。,FPP,拖轮的性能最差。,第,25,页,/,共,32,页,二、拖船的使用方法,1,、吊拖方式,或称直拖方式，适用于拖带方向变化较小的情况，单拖轮吊拖的特点是只是单方向牵引。例如，船舶靠泊多用顶推方式。,2,、顶推方式,适用于顶推方向变化较大的情况。例如，船舶靠泊多用顶推方式。,3,、傍拖方式,适用于顶推无动力船，斜侧靠拢大船，作动力用,4,、作舵使用,在一侧水域有限的情况下，为了防止船舶向该侧偏转，而且在舵效不足的情况下，往往在另一侧船尾加一艘横向拖轮，作舵使用。,第,26,页,/,共,32,页,二、拖船的使用方法,5,、组合拖曳,第,27,页,/,共,32,页,如图所示，船舶在拖轮的作用下，其运动方程如下：,三、拖船作用下的船舶运动,第,28,页,/,共,32,页,三、拖船作用下的船舶运动,1,、被拖船的旋转运动,从上式第三个方程可见，要想获得较大的转头角速度，必须使,角为,90,度（控制力分方向）和,Xa,最大（远离船舶中心，增大回转力臂）。,在上图中，这时，船舶转心约距离船尾,1/3,船长处。,2,、被拖船的平移运动,从上式第一、二个方程可见，要想使,船舶仅进行平移运动，而不发生转动角角速度，,必须使合外力距为,0,，即,角为,0,度（控制力的,方向）或,Xa,为,0,（在船舶中心，减小回转力臂）。,达到这一目的有两种方法：一种是使单拖轮,作用点在,G,处，另一种如图所示。,第,29,页,/,共,32,页,三、拖船作用下的船舶运动,3,、拖轮作用的本船速度极限,分析拖轮的运动状态可知：随着船速的提高，阻力也逐渐增大，推力不断下降。因此，随着船速的提高，拖轮的效率也不断下降。,当航速达到一定程度时，拖轮不起作用或起相反作用时，该航速称为拖轮作用的极限航速。,如图所示，前进中的船舶，在舵和拖轮的作用下其运动方程如下外力和外力距如下：,第,30,页,/,共,32,页,四、协助操船所需拖船功率的估算,1,、拖轮功率、推力的换算,2,、港内调头所需拖轮的数量,3,、吹开风靠码头所需拖轮的数量,4,、吹拢风离码头所需拖轮的数量,5,、拖无动力船,第,31,页,/,共,32,页,五、拖船协助操纵注意事项,1,、拖缆及其系带,2,、吊拖的拖缆长度,3,、拖力的大小和方向,4,、防止倒拖和横拖,第,32,页,/,共,32,页,