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锚抓力与风速计算表

商船需要抛锚的时机:                    

1.进入航道狭窄或运河前;

2.港口外船舶等待引水员

3.港外锚 地抛锚等待潮水进港;

4.排队等候靠码头;

5.船舶机械故障;

6.中小船只锚泊避风等几种常见情形。

船舶抛锚时选择锚链长度的要求:

锚链长度要求依据船舶类型、海域环境及锚地底质而定。需综合考虑风浪、水流、水深、船舶吃水等因素,确保锚链长度足以抵抗风浪、水流等外力作用,使船舶能够稳固地锚泊于指定位置。不同类型的船舶,由于其设计用途、载重 量、航行区域等方面的差异,对锚链长度的要求也有所不同。海域环境也是决定锚链长度的重要因素之一。在风浪较大、水流湍急的海域,为了确保船舶的安全锚泊,需要适当增加锚链长度以提高锚泊系统的稳定性和可靠性。而在平静的海域,则可以适当缩短锚链长度以减少对船舶的拖拽力。锚地底质的软硬程度也直接影响到锚链长度的选择。

正文:锚抓力与风速之间的对应关系

遭遇强风时,船舶容易走锚酿成事故。因而在锚泊时,计算出船舶走锚的临界风速是十分必要的。事务中,当船长抛锚后,在遭遇风力逐渐增大的情况下,所抛的锚链是否足以抵御此时风速?因为计算非常繁琐,船长大多情况下是凭经验。

本人在借助相关航海文献上公认的经验公式,各种经验的系数/参数,使用函数的形式, 让船舶吃水/锚地底质/风速变数等对应起来,利用 Excel 强大的编程功能,把复杂的问题简单化。在编制的计算表中,只需要输入船舶前后吃水和锚地底质(泥/沙),输入计划抛的锚链节数,就可以推导出抵御最大风速而不走锚的临界风速,使用起来十分便利。(表格在结尾获取)

本计算表对于不同的船舶只需要输入四个参数,因而具有普适性!

P = Pa + Pc = λa x Wa + λc x Wc x L     (锚的抓力计算公式)

P: Holding Power (Ton) – (锚和链的总抓力)

Pa: Holding Power of Anchor (Ton)- (锚的抓力) 

Pc: Holding Power of Chain (Ton) - (锚链的抓力)

λa: Holding Power Coefficient of Anchor – (锚的抓力系数)

Wa: Weight of Anchor (Ton) – M/V XXXXXX (14.1T) - (范例中锚的总量)

λc: Holding Power Coefficient of Anchor Chain – (锚链的抓力系数)

Wc: Weight of Chain (Ton/m) – M/V XXXXX (0.256T/m) - (范例中的锚链每米总量) 

L: Length of Anchor Chain Laid on the Bottom (M) –(躺在海底部分的锚链长度)

Holding Power Coefficient of a Typical Anchor and Anchor Chain: (不同锚和锚链的抓力系数值 – 经验值)

图片

The length of anchor chain laid on the bottom is derived from following formula:                    

L = Lc–S = Lc -√y x(y+2T/Wc) –(文献中的经验公式)

Lc: Length of Anchor Chain Veered Out (m)- (全部的出链长度)

S: Length of Catenary Curve of Anchor Chain (m) –(悬垂部分的锚链长度)

y: Height of Hosepipe from Sea Bottom (m) –(船外板锚链孔到海底的距离)

T: External Force by Wind (m) –(锚链的张力)

Wc: Weight of Anchor Chain (Ton/m) –(锚链的每米的重量)

The Maximum Tension on the Chain is approximated as three times wind pressure on the front of the ship.                    

T = 3 x R –(文献中的经验公式)

T: Maximum Tension on the Chain (Ton) –(锚链的抓力)

R: Wind Pressure on front of ship (Ton) –(从船首方向的风压)。

Wind Pressure on Front of Ship is derived through the following formula:                    

R = 0.5 x ρ x Ca x (V x G)2 x A / 1000 –(文献中的风压计算公式)

R: Wind pressure on front of ship (Ton) –(从船首方向的风压)

ρ: Air Density = 0.125kg/m3 –(空气密度)

Ca: Wind pressure coeffient = 0.75 –(空气的压力系数)

V: Wind Velocity (m/sec) –(风速)

G: Gust Rate = 1.25 –(阵风速率是平均风力的1.25倍)

A: Frontal Area of Windage Above Sea Surface (M2)

–(船舶水线上部分的投影面积)。

说明:                  

1.上面计算纸中,每个航次抛锚时只需要填写青色方框里面的信息。

2.设定的风速方框:根据预测未来几天本区域最大可能的风速,填入数字,自动计算出船长抛锚时需要抛多少节锚链。

3.抛锚节数方框:如果船长决定抛锚几节,填入数字,则自动计算出可以抵抗多大的风力而不走锚。

4.表中有不同底质的锚和锚链的经验抓力系数.

5.表中还有一个判断依据:a.当计算出来的L(指躺在海底的那部分锚链长度)小于0,说明只需要锚刚刚到海底,锚链悬垂。这个状态时就可以抵抗风的压力,这时全部出链长度就大于等于S(悬垂部分的锚链长度)。

b.当计算出来的L(指躺在海底的那部分锚链长度)大于0,说明需要锚链躺在海底增加摩擦力。这时全部出链长度Lc就大于等于S(悬垂部分的锚链长度)+L(躺在海底部分的锚链长度)。    

图片

左页说明:                    

1.对于不同的船舶,只需更改下列粉红色方框里四个数据(方法见说明)。

2.Aa:从船首方向看,水线上的船舶受风面积--可以从总布置图上去量取。(船舶生活区上层建筑不规则,可以参考总布置图使用割补法简化计算面积。

3. Wa:从锚链证书中查找。

4. Wc:从图纸《Test Report of Chain Cable》中查找。

5. y:为海底至锚链孔的距离.(量出船底到锚链孔的距离)。

6.对于不同的底质,只需更改相应参数。

7.提供计算纸的Excel格式可以直接更改船舶参数方便使用。

8.计算纸的初始密码:12345678

9.这个计算表具有普遍适用性.特别是给初任船长或者锚位水域受限的情况下,对船长更有指导意义,从而减少锚泊事故,经过多年船上验证,本表准确性和适用性都很高。 

图片

上图为范例船舶的剖面图,可以根据比例尺量出投影面积.不规则部分采用割补法简化。

图片

范例船舶的锚重量:14.1 吨。

陈华 船长 供稿 

2025.01.20

计算表格提取:

链接: https://pan.baidu.com/s/1uxmMBpU6dcrA7H1m-yIyTg?pwd=XDMS 提取码: XDMS

图片

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