淺談錨泊系統(tǒng)基本原理

薛俊帥 李小波 黃良云 張思文

摘要：船舶停泊的方式主要有兩種：一種為拋錨停泊，另一種為系纜停泊。錨泊的優(yōu)點(diǎn)是抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、作業(yè)簡單、機(jī)動性高等。但是船舶在進(jìn)行海上作業(yè)時，會不可避免地隨著風(fēng)、浪、海流產(chǎn)生升沉搖動。如果要長時間處于拋錨狀態(tài)，同時還要在海平面上保持其位置不變，便要側(cè)重對錨泊線的研究。針對這些問題，本文從錨泊系統(tǒng)的分類、錨泊線的組成等方面，對錨泊系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，得出了相關(guān)結(jié)論。

關(guān)鍵詞：錨泊系統(tǒng)分類;錨鏈;錨泊線的組成;定位錨泊系統(tǒng)

1 錨泊系統(tǒng)分類

通常以定位時長來對錨泊系統(tǒng)進(jìn)行簡化的分類，可分為暫時性、永久性和移動式。

1.1 暫時性錨泊系統(tǒng)

這種錨泊系統(tǒng)多應(yīng)用于鉆井船和鉆井平臺。因?yàn)殂@井作業(yè)的作業(yè)具有周期性，在工作周期內(nèi)，就要將系留物或平臺定位在海中;而處于工作周期外時，錨泊線會隨著工作平臺的轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移，或是進(jìn)行維修保養(yǎng)，或是改變其在工作時的功能。

1.2 永久性錨泊系統(tǒng)

永久性錨泊系統(tǒng)常見于離岸油田的開采，應(yīng)對不同儲量的油田，需要在那設(shè)置為其四年至十五年或更長時間的基底固定裝置。這種基底裝置的錨泊就是永久性的。裝置的形式包括有：用張力腿固定的張力式平臺以及用懸鏈錨泊固定的拉索和半潛式平臺。

1.3 移動性錨泊系統(tǒng)

錨泊技術(shù)是一種定位技術(shù)卻帶有移動性質(zhì)，這是十分有趣的，但卻恰恰符合了埋管船和鋪管船的工作性質(zhì)。這些船與輔助船一起工作，由輔助船拖帶它們所用的錨與工作船沿著工作路線前進(jìn)。需要頻繁改變其位置的船舶如拖輪以及某些后勤類船舶的錨泊也屬于此類。

2 錨泊線的組成

在錨泊系統(tǒng)中，懸鏈線式錨泊線的組成部分主要有：錨鏈、錨索、合成纖維繩和為了改善錨泊線的某種性能而增設(shè)的各種樣式的重塊和浮力器件。在海洋資源開采的初期階段，錨泊系統(tǒng)的懸鏈線主要依靠錨鏈、錨纜且成分單一，而現(xiàn)在，隨著海上工作浮動式平臺的水深不斷增加，對懸鏈線的組成提出了更高的要求，錨泊線發(fā)展為由錨鏈、錨索、纖維繩乃至電力機(jī)械纜等多種成分構(gòu)成。

2.1 錨鏈

錨鏈?zhǔn)怯梢还?jié)節(jié)的鏈環(huán)相互鏈接組成的，鏈環(huán)可分為無檔鏈環(huán)和有檔鏈環(huán)兩種，按照制造方法的不同可以分為三種：

鑄鋼錨鏈強(qiáng)度較高、生產(chǎn)效率低、成本高以及其耐沖擊負(fù)荷能力不好。焊接錨鏈工藝簡單、成本低、質(zhì)量差。鍛造錨鏈生產(chǎn)效率低、成本高，但是韌性好。鑄鋼錨鏈已基本淘汰，焊接錨鏈用得最多，鍛造錨鏈主要應(yīng)用于工程船舶。

鋼鏈的鏈環(huán)在結(jié)構(gòu)上可分為兩種。在相同尺寸下，他們的性質(zhì)對比是：有檔鏈的鋼鏈變形小且強(qiáng)度大，堆放時較少產(chǎn)生纏繞現(xiàn)象。而無檔鏈尺寸較小。有檔鏈在海船上使用，無檔鏈通常在小錨上使用。鋼鏈按鋼材級別可分為AM1、AM2、AM3三個級別。其中AM1級強(qiáng)度是最小的，AM3級強(qiáng)度是最大的。

2.2 鋼纜

船用鋼纜根據(jù)其組成結(jié)構(gòu)可分為三種，其中由六根鋼絲股繞在一根鋼絲股芯上的是硬鋼纜，由六根鋼絲股繞在一股油麻芯上組成的是半硬鋼纜，而軟鋼纜則是在半硬鋼纜的六根鋼絲股中每根都加入一股油麻芯組成。這三種鋼纜隨著其內(nèi)部油麻芯的增多其柔性增加，易操作性增強(qiáng)，但斷裂強(qiáng)度隨著油麻芯的增多降低。鋼纜所使用的鋼材多為碳素鋼，在一些特殊工況的要求下，也有使用合金材料制作鋼纜的，合金鋼纜的耐腐蝕性可能會高于碳素鋼，但碳素鋼的經(jīng)濟(jì)性、斷裂強(qiáng)度都要更好。

2.3 合成纖維繩

合成纖維繩的材料通常是尼龍、的確良、聚乙烯和聚丙烯等。其優(yōu)點(diǎn)是重量小、耐磨。但是，合成纖維繩的強(qiáng)度小于同等直徑的鋼纜。合成纖維繩的結(jié)構(gòu)有股絞式、編制式、打辮式和平行紗式。還有將股絞式、編制式、打辮式和平行紗式結(jié)合起來制造的合成纖維繩。

2.4 塊重

塊重的主要作用是改善錨泊系統(tǒng)的響應(yīng)情況。塊重主要從兩個大方面來影響錨泊系統(tǒng)的響應(yīng)：

首先是塊重的形式，一段分布重量的塊重能使船舶錨泊系統(tǒng)具有更好的動力響應(yīng)，而集中質(zhì)量的塊重會使船舶具有更好的靜力響應(yīng)，我們都知道工作平臺所處的海況是極其復(fù)雜的，因此分布重量的形式無疑是更優(yōu)秀的。

還有就是塊重長度和重量分布情況分別對應(yīng)影響著錨泊系統(tǒng)的靜力響應(yīng)和動力響應(yīng)。

2.5 浮力器件

錨泊定位技術(shù)不斷向深水領(lǐng)域發(fā)展，隨著水深的增加，錨泊線上必須配以相應(yīng)的感應(yīng)裝置、測量儀器等，為了支撐這些裝置所帶來的重量，在錨泊系統(tǒng)中使用浮力器件來進(jìn)行支撐。浮力器件經(jīng)過多年的發(fā)展也分為很多種，主要有浮箱、浮球和浮筒等。浮力器件除了可以對裝置提供必要的支持力，同時也能在一定程度上減少懸鏈線的動張力，但缺點(diǎn)是造成懸鏈線位移變大。

3 結(jié)語

本文主要對錨泊系統(tǒng)的分類、錨泊線的組成等進(jìn)行了說明，其中包括錨鏈、鋼纜、浮力器件等主要錨泊設(shè)備的一些情況，從優(yōu)缺點(diǎn)的角度重點(diǎn)分析了錨泊線的主要組成成分及其性能，為在具體的工程中的應(yīng)用，為初步設(shè)計錨泊系統(tǒng)做了一定準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)：

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