锚在船舶操纵中的应用研究_张昊翔.pdf

第 31 卷 第 2 期2023 年 2 月Vol.31 No.2Feb.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言从船舶航行角度来说，主要控制装置包括车、舵、锚等设备。其中，车和舵主要是对船舶前后运动以及前行方向进行控制，锚则是帮助船舶抵御外部冲击力，确保船舶的安全停靠，当船舶遇到大风大浪等情况时，可以采取拖锚漂泊滞航形式，避免船身出现打横等现象。总体来说，锚在船舶操纵中发挥着重要作用，如果按照其用途进行划分，常见形式有操纵用锚和应急用锚等。正是锚的帮助下，方可保持船舶的稳定。1 锚设备的组成1.1 锚现阶段，常见的锚类型有大抓力锚、无杆锚等。在商船中，常见的锚类型为无杆锚，该类锚也被称为山字锚。由于不同船舶的自身重量不同，锚的重量和大小同样存在差异，针对锚的规格设定，主要依据的是船舶排水量1。1.2 锚链锚链的主要作用是将锚和船体连接在一起，以此来实现锚抓力的有效传递，消除外力对船舶的影响，使船体始终安全停靠在指定区域。从锚链构成角度来说，主要涉及到的内容有连接链环、连接卸扣、转环等，如果从锚链结构层面进行划分，常见锚链形式包括有档和无档 2 种。从制造方式角度来说，常见的锚链形式有铸钢锚链、电焊锚链以及锻造锚链。相比之下，电焊锚链的锚在船舶操纵中的应用研究张昊翔（上海港引航站，上海 200082）摘 要：在船舶操纵过程中，锚的重要性不言而喻，通过对锚的合理应用，不仅能够保证船舶处于合理操纵状态，还能为其安全运行提供保障。一般来说，锚在船舶操纵中的用途主要包括泊用锚、港内助操用锚以及应急操纵用锚，实际应用中，相关人员则应注重锚在船舶操纵中的注意事项。本文以实际工作开展情况为基础，对锚设备的组成情况进行总结，并根据锚的作用，论述了其在船舶操纵中的具体应用。关键词：锚；船舶操纵，应急状态中图分类号：U675.92 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.02.011引用格式 张昊翔.锚在船舶操纵中的应用研究 J.船舶物资与市场,2023,31(2):33-35.收稿日期：2022-10-26作者简介：张昊翔（1985-），男，本科，一级引航员，研究方向为引航技术、船舶操纵。质量更好，制造成本有限，这也使得电焊锚链应用范围越来越广。在锚链大小表示之中，主要是以普通链环直径进行，该直径数值也是锚链强度展示的主要标准。针对锚链长度，常用衡量单位为节，换句话说，整个锚链之中包含很多节锚链。在我国，对每节标准锚链长度有明确规定，具体长度数值为 27.5 m，在部分国家，每节锚链长度规定为27 m。一般来说，船舶锚链长度大多在10节左右，在节与节之间的连接上，主要采用的连接结构为卸扣或者是活链环2。1.3 锚机锚机主要功能是执行起锚和抛锚任务，并对缆绳进行绞收。一些锚机链轮轴处于水平布置形态，该类锚机被称为卧式锚机，应用主体主要集中在商船等领域。如果是对锚机链轮轴进行垂直布置，则被称为立式锚机。从动力角度来说，不同类型的锚机所呈现出的动力存在明显差异，如电动锚机、液压锚机以及蒸汽锚机，但三者的结构不存在太大区别。在锚机作用下，能够帮助船舶完成左右两锚的分别控制，同时也能在水深超过 45 m的深处完成双锚同时绞起任务。针对离合器操作，只需要一人即可完成。如果是利用刹车带执行抛锚操作，能够实现两锚的同时抛出，还能根据实际需求随时刹停。从船舶操纵角度来说，锚的作用不可或缺，如果船员能够做到对锚的合理应用，那么船舶安全性能够得到更好保障。船舶物资与市场第 31 卷 第 2 期 34 2 锚在船舶操纵中的具体应用2.1 拖锚制动，减少冲程当船舶行驶于狭窄水域时，相关工作人员应做好备锚工作，很多时候，还需要有专人进行瞭头，为后续的抛锚操作做好充足准备，当意外情况发生后，可通过及时抛锚让船体紧急制动，发挥协助倒车效果。当船体靠近码头或者船舶之间并排停靠时，船体速度控制显得尤为重要。在此种情况下，如果船舶行驶速度过慢，则很容易出现舵效差现象，影响到船体的摆正效果。为此，可以选择将短锚抛出，在控制船速的同时，产生好的舵效，让船舶顺利停泊。在港内行驶时，同样会涉及倒车操作，为了避免船舶前方的偏转量过大，相关人员同样可以采取抛短锚方式，保证船舶前体的稳定，尤其是在停泊以及离泊操纵方面，往往会选择通过锚来控制船首。如果港内水深保持在12 m左右，船速没有超过3 kn，具体抛锚制动松链节数一般不会高于2节，否则很容易出现丢锚现象。除此之外，如果需要应急用锚，相关人员应关注周围水域的禁锚规定，避免对水下管道等设备产生损害。如果单锚无法有效制动船体，不得盲目增加出链数量，避免丢锚问题出现。除了增加倒车外，可以选择将另一短锚抛出，降低相关问题出现的可能性3。2.2 拖锚靠泊，控制船舶前移和横移速度从拖锚靠泊过程中能够了解到，拖锚不但能够起到制动船舶、减少冲程的效果，同时还能在风流影响下，使船首和船尾旋转快慢处于合理状态。船舶行驶过程中，往往会遇到较大的吹拢风，此时相关人员除了做到低泊位前的横距拉开，还要将外舷锚及时抛出，依靠进车摆舵，保证船体以一个合适的角度进入到泊位。当船舶在吹开风靠泊时，锚的作用往往会被忽视，为了规避这种情况，如果吹开风较大，船舶想要进靠码头，同样需要开展下锚操作，一般情况下，只需要抛下短锚即可。下锚后，船首能够处于稳定状态，后续不会改变船首航向，当船体与码头之间的横距处于合理范围后，工作人员应及时进行地带上倒缆，之后借助于车舵合摆尾靠拢，使船舶稳定入靠。船舶抛开锚驶靠示意图如图 1 所示。2.3 在受限水域抛锚掉头靠泊如果船舶是顺流进港，且泊位附近存在水域受限情况，此时并没有拖轮来协助，往往采取抛锚掉头方式，降低船舶旋回掉头圈面积。实际操纵过程中，工作人员往往会将船舶航行至泊位附近掉头区，保证船速合理，之后摆内舷舵。此时，操纵人员应仔细观察，当船舶首尾中心线与流的夹角为 30左右时，将内舷锚抛下，具体抛出链长应保持在水深 2 倍左右。后续，船首旋转至与顶流接近时，立即起锚，或利用拖锚操纵船舶进入泊位。抛锚掉头靠泊示意图，如图 2 所示4。图 2 抛锚掉头靠泊示意图2.4 拖锚后协助船舶在后退过程中，维护船首稳定性的难度较高，此时，可以选择利用短锚拖锚形式替代拖轮，当船舶行驶于港池内较窄水域时，依旧能够以直线倒车方式离开，到达安全水域后再进行掉头。当船舶需要在港内短距离移泊时，很容易受到风流影响，增加移泊操作的难度。为了解决该类问题，可以选择在船首拖一短锚，与倒车后退进行配合，避免船首出现大幅度偏转情况，让向后移泊始终处于安全状态。另外，船舶在静水港池之中，如果遇到较大的横风，且水域宽度有限，需要进行甩尾离泊，为了保证该过程顺利进行，可应用船首抛锚策略，保证船舶的顺利离泊。当遇到港内水道比较狭窄的情况时，且船舶顺流出港，此时若船舶出现故障，将无法继续航行，同时也不能回退到港内。为了确保船体稳定，可采用抛短锚倒车方式，规避船舶打横搁浅事故。总的来说，该策略往往更适合在中小型船舶上应用5。2.5 借助锚防抗台实现抛“一点锚”作业实际抛锚抗台风操作过程中，常见形式有抛一点锚以及八字锚。其中，在八字锚应用上，面对的水域较小，能够对船舶偏荡问题进行抑制。相比之下，抛一点锚操图 1 船舶抛开锚驶靠示意图第 2 期 35 作过程更加简单，具备良好的应急能力，锚抓力相对较大，能够降低走锚问题出现的可能性。从以往研究结果也能够看出，在抗台风应用中，“一点锚”效果最佳。具体操作时，需要将船舶行驶到预定的抛锚位置，并同时操作 2 台锚机，保证双锚能够同时抛出，双锚松链长度应保持在相同状态，最后刹牢左右锚链。如果抛出的是单锚，所起到的抗风能力大概为 7 级左右，此时工作人员应及时将单锚绞起，否则将无法执行抛“一点锚”操作。当台风的风力值降低到 7 级左右，为了规避船舶出现缠链问题，工作人员应及时将双锚绞起，当锚链处于 2 节水面时，便可以停止绞拟抛的锚，之后将另一个锚绞至水面之上，根据实际情况应用车舵，保证拟抛锚松出链长处于合理范围，之后进行刹牢操作。在一点锚改单锚操作方面，应做到绞起下风或者是下流锚，或者是将双锚绞起后再进行抛单锚操作。2.6 深水抛锚操作及注意事项如果锚地水深在 25 m 以上，相关人员需执行深水抛锚法。操作时，先利用锚机将锚送入510 m深的水下，之后将锚机离合器松开，缓慢松开刹车，完成抛锚任务，或者采用锚机送链形式，将锚送到海底。一般情况下，前者面对的海水深度范围在 2550 m 之间，后者则针对深度超过 50 m 的海水。在该方式作用下，能够避免自由落锚速度过快而出现锚链的剧烈抖动，而且还能降低锻炼丢锚问题出现的可能性。实际锚地选择方面，相关人员首先要了解抛锚位置水深，以及可抛锚水深限度，该限度与船舶锚机的卷扬力存在直接关系。根据我国船舶制造规范，锚机试验水域的水深应在 82.5 m 以上，该深度可以被当作是抛锚最大水深。但在具体船舶抛锚操作方面，需要对船舶使用年限以及锚设备性能进行确认，综合判断可抛锚水深情况。更为重要的是，深水抛锚的出链速度应保持在34 m/s范围内，锚链松0.5节或者是1节时，进行刹车刹紧操作，否则在高速漂移情况下，无法及时刹住锚链6。3 锚在船舶应急状态下的应用3.1 在海上漂航状态下的应用如果船舶遇到较大的风浪，极容易出现失控现象。为了让船首处于迎风状态，降低船身打横问题出现几率，工作人员可以将船首锚链松出 1 节，使其进入到水中，以此来发挥海锚效果。如果船舶在珊瑚礁区域附近出现失控问题，可从船首位置松出 2 节左右的锚链，起到拖锚滞航效果，降低船舶触礁问题出现几率。3.2 船舶系泊时抛一侧锚可缓和船体摇摆当外海面向港池系泊地传递涌浪时，很容易使船舶出现垂荡以及偏荡运动，此时系缆会受到严重磨损，增加断缆问题出现的可能性，再加上船体与码头之间会出现撞击，导致码头防硼附垫无法继续发挥作用。如果遇到此类问题，工作人员可选择将外舷侧抛出短锚，具体松链长度比水深稍长一些，能够起到控制船体摇摆幅度的效果。3.3 锚在避免碰撞、搁浅问题时的应急应用为了将锚设备在船舶安全操纵中的应急作用展示出来，当船舶行驶于复杂水域时，如锚地、航道等，为了规避突然停车、舵机失灵等问题，保证船体能够及时刹停，需要按照具体要求，提前准备和安装好双锚，便于在紧急时刻及时将锚抛出。倘若船舶因为舵机故障出现失控，工作人员应选择最近的安全水域开展抛锚工作，避免出现碰撞事故。针对应急抛锚的时机，因此，操作者需要保持冷静的头脑，根据实际情况选择抛锚方式，以抛短锚为主，一次性完成所需链长的抛出，之后刹牢锚链，避免出现船舶余速过高等问题7。4 结语船舶操纵过程中，锚的作用至关重要，同时也是船舶驾控过程中不可缺少的重要组成部分。尤其是在船舶进出港、掉头等操作过程中，锚能够起到稳定船舶的效果。相关工作人员想要保证船体始终处于正常行驶状态，需要对锚的特点及用途进行深入研究，掌握用锚的时机和方式，只有这样，才能更好地完成航行任务。参考文献：1 陈璜,林雄萍.计算流体力学在船舶操纵运动仿真中的应用J.舰船科学技术,2022,44(14):40-43.2 贾建雄,卢炜.艏锚在船舶设计和检验中的技术要求 J.中国船检,2022(5):78-81.3 张一鸣.模糊控制理论在船舶操纵中的应用 J.舰船科学技术,2022,44(8):60-63.4 牛纳贤.单条全旋回拖轮在船舶操纵中的应用 J.工程建设与设计,2021(2):117-118.5 桂永胜,王五桂,文聪,等.粒子系统理论在船舶操纵模拟器视景仿真中的应用 J.船电技术,2020,40(S1):28-32.6 李飞镝,潘国华.负角度靠泊在船舶靠泊操纵中的应用 J.天津理工大学学报,2020,36(5):55-59.7 陈永标.转心在船舶操纵中的利用 J.中国水运(下半月),2019,19(3):21-22.张昊翔：锚在船舶操纵中的应用研究