內(nèi)河玻璃鋼船錨及錨鏈配備研究

(中國(guó)船級(jí)社武漢規(guī)范研究所，武漢 430022)

我國(guó)從20世紀(jì)50年代末開(kāi)始建造玻璃鋼船，目前在救生艇、小型快艇、游艇、交通艇、工作艇、漁船等方面應(yīng)用較多，玻璃鋼船的發(fā)展已具有一定的規(guī)模。但內(nèi)河玻璃鋼船的適用規(guī)范《纖維增強(qiáng)塑料船建造規(guī)范》(1991)尚不完善，如沒(méi)有專(zhuān)門(mén)制定玻璃鋼船配備錨泊設(shè)備的規(guī)定。目前業(yè)內(nèi)普遍反映內(nèi)河玻璃鋼船按《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》[1](以下簡(jiǎn)稱《內(nèi)鋼規(guī)》)的要求配備錨及錨機(jī)設(shè)備時(shí)，相對(duì)玻璃鋼船的空船重量而言其重量偏大，給船舶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用造成困難，例如拋錨時(shí)船體振動(dòng)較大，錨機(jī)座區(qū)域的局部加強(qiáng)構(gòu)件尺寸過(guò)大等。此外，從實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)看，錨的重量也可以適當(dāng)降低。因此，考慮以理論分析為基礎(chǔ)確定玻璃鋼船所需的最小錨重。

1 錨泊力分析

船舶錨泊力的大小主要與風(fēng)、浪、流及船舶質(zhì)量有關(guān)，其中風(fēng)、浪、流是主要因素。因此，傳統(tǒng)的錨泊力計(jì)算理論[2]仍適用于玻璃鋼船的計(jì)算。

2 錨重的確定

根據(jù)船舶錨泊理論及《船舶設(shè)備-設(shè)計(jì)工作者手冊(cè)》[3]推薦的公式，錨泊力及錨重可按下述方法計(jì)算確定。

1) 船舶錨泊抓持力R。

R=R1+R2

(1)

18.6(S1+S2)

R2=Cf·ΩU1.83=

1.07(0.8Cb+0.2)L(B+2d)

其中：ρ——空氣密度，ρ=0.124 kg·s2/m2；

k0——上層建筑流線型修正系數(shù)，

取k0=0.6；

Va——風(fēng)速，取Va=20 m/s；

S1——船體滿載水線至干舷甲板間部分在舯剖面上的投影面積，m2；

S2——船體干舷甲板以上部分在舯剖面上的投影面積，m2。

Cf——摩擦阻力系數(shù)，取Cf=0.2；

U——水流速，m/s，取U=2.5 m/s；

Ω——船體浸水面積，m2，

Ω=Δk2(0.8Cb+0.2)L(B+2d)；

其中：Δ——系數(shù)，取Δ=0.95；

k2——系數(shù)，取k2=1.05；

Cb——方形系數(shù)；

L——船長(zhǎng)，m；

B——船寬，m；

d——滿載吃水，m。

由此可得：

R=18.6(S1+S2)+

1.07(0.8Cb+0.2)l(b+2d)

2) 單錨重量Q應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值。

(2)

式中：λ1——錨的抓重比。

根據(jù)我國(guó)內(nèi)河河床的一般情況及經(jīng)驗(yàn)，錨的抓重比取λ1=6，即按砂礫質(zhì)河床確定。將錨的抓重比λ1=6代入式(2)得內(nèi)河玻璃鋼船錨重計(jì)算公式為

Q=0.19(0.8Cb+0.2)L(B+2d)+
3.1(S1+S2)

(3)

如選用大抓力型錨，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)資料及經(jīng)驗(yàn)，錨重可取式(3)計(jì)算值的0.85倍。

3) 錨鏈的破斷拉力F應(yīng)不小于下式計(jì)算所得之值：

F=9.81×4×1.67R×10-3=0.07(0.8Cb+

0.2)L(B+2d)+1.22)S1+S2)

(4)

4) 單根錨鏈的長(zhǎng)度l應(yīng)不小于下式計(jì)算所得之值：

l=4h+50

(5)

式中：h——錨泊水深，m，h≥5。

3 驗(yàn)證

將本研究所確定的玻璃鋼船錨重與《內(nèi)鋼規(guī)》(2009)要求錨重及《內(nèi)河高速船入級(jí)與建造規(guī)范》[4](2002)(以下簡(jiǎn)稱《內(nèi)高規(guī)》)要求錨重進(jìn)行比較，以驗(yàn)證玻璃鋼船錨重的合理性。

1) 比較計(jì)算系列船尺度參數(shù),見(jiàn)表1。

表1 錨重比較計(jì)算系列船尺度參數(shù) m

表中：li-各層甲板室長(zhǎng)度i=1,2,3；h-甲板室層高；b-甲板室寬度。

2) 關(guān)于不同規(guī)范要求錨重的比較。

按本文推導(dǎo)公式計(jì)算的總錨重,見(jiàn)表2。

表2 按本文推導(dǎo)公式計(jì)算的總錨重Q(取抓重比系數(shù)λ1=6計(jì)算)

按《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》(2009)計(jì)算的總錨重,見(jiàn)表3。

表3 按《內(nèi)碼規(guī)》 (2009)計(jì)算的總錨重Q09

按《內(nèi)河高速船入級(jí)與建造規(guī)范》(2002)計(jì)算的單錨重，見(jiàn)表4。

表4 按《內(nèi)高規(guī)》(2002)計(jì)算的總錨重Q02(非大抓力錨)

計(jì)算錨重比較,見(jiàn)表5。

表5 《內(nèi)鋼規(guī)》(2009)、《內(nèi)高規(guī)》(2002)要求的總錨重量與此次要求的總錨重量比較

4 結(jié)束語(yǔ)

1) 本次確定的玻璃鋼船錨重配備要求，比《內(nèi)鋼規(guī)》(2009)的要求減小約35%，比《內(nèi)高規(guī)》(2002)的要求大約10%?？傮w情況看本次確定的玻璃鋼船錨重計(jì)算公式是合理的。

2) 本研究所確定的玻璃鋼船錨重及錨鏈計(jì)算公式，已納入中國(guó)船級(jí)社《船長(zhǎng)大于等于40 m內(nèi)河纖維增強(qiáng)塑料船審圖原則》(2009)中。經(jīng)有關(guān)玻璃鋼船舶設(shè)計(jì)單位和制造廠使用認(rèn)為，按本計(jì)算公式確定的錨重和錨鏈符合內(nèi)河玻璃鋼船的實(shí)際需要。

[1] 中國(guó)船級(jí)社.鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2009.

[2] 中國(guó)船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)·舾裝分冊(cè)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2002.

[3] A H 戈勞維奇.船舶設(shè)備-設(shè)計(jì)工作者手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1976.

[4] 中國(guó)船級(jí)社.內(nèi)河高速船入級(jí)與建造規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2002.