船舶用锚的计算和船舶阻力计算.docx

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船舶用锚的计算和船舶阻力计算

一、用锚的计算

锚的系留力：

P=Waλa+WcλcL1

P―――系留力。

是锚抓力与锚链摩擦力的和（）

Wa―――锚在水中的重量。

即锚在空气中重量×（Kg）

Wc―――锚链每米长在水中的重量（Kg）

L1―――锚链卧底部分的长度（m）

λaλc―――锚的抓力系数和锚链的摩擦系数

霍尔锚的λaλc表

底质

软泥

硬泥

砂泥

砂

砂贝壳

沙砾

小块石

λa

10

9

8

7

7

6

5

λc

3

2

2

2

2

锚的抓重比（海军锚/霍尔锚）

淤泥

软泥

硬泥

砂泥

石砾

平均

2-3/2-3

4-5/3-4

4-5/3-4

4/3

3-8/3-6

3-6/3-4

锚的系留力也可用经验公式估算：

P=W1Ha+WHcL1

W1―――锚重（Kg）

Ha―――锚的抓重比（见表）

W―――锚链每米的重量（Kg/m）

Hc―――锚链摩擦系数取－

二、锚链出链长度估算

1、正常天气，一般不少于下表

水深（m）

出链长度为水深的倍数

20m以下

6－4

20－30m

4－3

30m以上

3－2

2、在急流区，出链长度不一般不少于表值

流速（Kn）

3

4

5

出链长度（节）

5

6

7

3、在风速30m/s（11级）风眩角为300时出链长度值

水深（m）

3

5

10

15

20

出缆长度（节）

6

7

8

9

出缆长度（米）

150

165

175

190

200

230

如链长小于5－6倍水深时，锚的抓力将因锚爪的切泥角小而变小，水面以下的链长的水深倍数与锚爪切泥角见表

锚链入水长度/水深

小于

2

3-4

大于5－6

锚爪切泥角度

无

150

300左右

450最大

三、八字锚与单锚的锚泊系留力的比值：

见表

夹角（θp+θs）

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

00

比值船首相的分力

0

如图：

四、航运船舶

1、锚重的估算：

每个首锚重量一般可用以下公式估算：

W=KD2/3（Kg）

K―――系数。

霍尔锚取6－8，海军锚取5－7

D―――船舶的排水量（t）

2、锚链尺寸估算：

d=KD1/3或d=CW1/2或d=W1/2

d―――锚链直径（mm）

K―――系数。

可取－

C―――系数。

可取－

3、每节锚链重量估算：

Q=Kd2（Kg）

K―――系数。

有档链取,无档链取

4、锚链强度估算：

R=Kd2g（N）

K―――系数。

有档链取56，无档链取38

g―――（m/s2）

5、每节锚链环数估算：

M=6250/d

M―――每节锚链环数，取整数的单数（个）

五、工程船舶

以海军锚和锚缆计算

1、锚重：

船首边两只，每只锚重量按下式计算：

W=K（A+15BT）（Kg）

W―――锚重

A―――满载吃水线以上各部分在船中纵剖面上的投影面积（m2）

B、T―――分别为船舶宽度与吃水（m）

K―――系数。

见表

锚重系数K值：

底质

工程船舶的种类

起重或打桩船

抓斗式挖泥船

链斗式挖泥船

绞吸式挖泥船

软泥

3

1．8

7

1．5

硬泥、砂泥

3．5

2．2

7．5

2

砂、砂砾

4

2．5

8

2．4

船尾边锚两只，其重量应不小于倍首边锚的重量

2、锚缆

锚缆的有效使用长度，应不小于5倍船长，锚缆的配备见表：

锚缆配备表

序号

锚重（Kg）

锚缆直径（mm）

最小破断拉力（N）

1

75

15

86000

2

100

15

86000

3

125

15

86000

4

150

17

108500

5

200

17

108500

6

250

18．5

134500

7

300

18．5

134500

8

400

162500

9

500

162500

10

600

162500

11

700

193500

12

800

193500

13

900

229600

14

1000

26

263500

15

1250

30

344000

16

1500

30

344000

17

1750

32

388500

18

2000

435500

19

2250

538000

20

2500

538000

21

2750

41

651000

22

3000

41

651000

23

3250

45

774500

24

3500

45

774500

25

3750

909000

26

4000

52

1050000

六、船舶的阻力

影响被拖船舶阻力的主要因素为船速、船型和外界条件。

在船型和外界条件一定的情况下，船舶的阻力仅与航速有关，其计算方法如下：

1、运输型船舶阻力

运输型船舶阻力，其组成阻力可按表所列公式计算。

组成阻力的名称

计算公式

说明

摩擦阻力RF（kN）

RF=

式中：

A－浸水面积（m2）

A=+CbB）L

其中：

d－平均吃水

Cb－方形系数

B－最大船宽

L－船体浸水长度

V－拖船速度

D－排水量

C－系数，客船,客货船，货船

CPV－系数，单螺旋桨双螺旋桨

H－波高

兴波阻力RW（kN）

RW=CD2/3V4/109.3L

粘压阻力RPV（kN）

RPV=CPV（RF+RW）

汹涛阻力RM（kN）

RM=（RF+RW）[1+4]×

空气阻力RA（kN）

RA=

式中：

A－船舶水上部分在中剖面上的投影，一般以船宽的平方计算（m2）

V－相对速度（m/s）

CA－系数，商船约为

螺旋桨阻力RP（lb）

RP=螺旋桨直径（ft）×拖速（kn）×

此式为经验公式，适合于单螺旋桨不转动

污底阻力增加量ΔR1（kN）

ΔR1=ξ（RF+RW）

式中：

ξ阻力增加率，出坞3个月之内无影响，3个月之后每个月增加3％，6个月之后每个月增加6％

其他阻力ΔR2（kN）

如拖轮的拖缆Rr和其他排水流等的阻力，可按实际情况估算，其中：

Rr=

式中：

d、L－拖缆的直径和放出的长度（m）

V－拖航的速度（m/s）

g－（m/s2）

2、方箱型和简易型船舶阻力

1、按阻力的组成计算

对于方箱型和简易型的各类工程船舶的阻力，可分别计算其摩擦阻力和风压、流压等主要阻力后，相加取得。

其具体计算公式见有关公式。

2、按通用公式估算

各类型工程船舶的阻力，可用下列公式估算：

R=fΩ+φAVn

式中：

f―――摩擦阻力系数，可按弗汝德摩擦阻力系数表选取，通常在之间。

Ω―――湿面积（m2）

A―――浸水部分船中剖面面积（m2）

V―――航速（m/s）

φ、n―――分别为剩余阻力系数和剩余阻力速度指数，可按下表选取。

数据来源

适用船型

φ

n

长江货驳

货运船舶

6

+

兹万科夫建议值

杓型船舶（内河钢质自航船）

8

+4Fr

楔型船舶（内河钢质非自航船）

1．7＋

波哥达诺夫和佩特罗夫建议值

平行六面体型船舶

30

当V<时，取2

当V>时，取

船首具有450切角的船舶

25

船尾具有450角的船舶

20

船首具有450、船尾（）T的切角

22

船首具有（）T，船尾450的切角

17

船首尾均具有300－350的切角

16

表中：

V――船速（m/s）,Fr――弗汝德数，Fr=V/（gL）1/2

其中：

L――船长，g――

3、实测船速求其阻力

在实际拖航中，以实测的航速V，可用以下公式计算被拖船舶的阻力：

R=（75Nbηcηp-RtV）/V

式中：

R―――被拖船舶阻力（kg）

Rt―――拖轮的阻力（kg）,按T=Rt=75Nbηcηp/V求得。

V―――船速（m/s）

Nb―――制动功率（HP）

ηc―――轴系传动效率，一般为推进效率，一般为对于以实测船速算出的被拖船舶阻力，应作为船舶资料存档备用。

七、“港渝1号”的阻力计算

1、“港渝1号”水流阻力R水按下式计算：

R水=（fsV2+ψA1V2）×10-2（KN）

式中：

f—铁驳摩阻力系数,取f=

S—船舶浸水面积S=L（2T+）=1132.875m2

L—船舶长度（75m）

T—吃水（1.9m,保证干舷高度为1.5m）

B—船宽（13.3m）

Ψ—阻力系数，方头船取Ψ=10

A1—船舶在垂直水流方向的投影面积

A1=TB=×=25.27m2

V—计算流速V=2m/s

R水=（fSV2+ΨA1V2）×10-2

=××22+10××22）×10-2

=+×10-2

=

2、“港渝1号”的风阻力

R风=K1KZ1W0F1+K2KZ2W0F2

K1=―――船体风载体型系数

KZ1=―――船体风压高度变化系数

F1—1艘导向船的挡风KZ1=面积

F1=×=19.95m2

K2—导向船上联结梁、变电所、桅杆吊等的风载体型系数，综合取。

KZ2—上项设施的风压高度变化系数，综合取KZ2=。

（按离地面15m高计）

F2—上项设施挡风面积估算为100m2

W0―――基本风压，W0=V2/1600=m2（V风速，单位m/s,取级风）（W0=V2/1600的推算见D盘－华能电厂－船舶－风压计算，）

R风=×××＋×××100

=

综上，“港渝1号”在水流为2m/s,风速在9级-24.4ms,阻力

R=R水+R风

=+

=

八、初稳性高度

吊起装载法：

如图

吊起装载时有下列关系式：

GM=Mk/（DsinA）

式中：

Mk―――横倾力矩，M=P（B/2+R）,其中：

P、B、R分别为装载（t）、船宽（m）、吊杆眩外跨距（m）

A―――驳船横倾角，经实测得。

D―――驳船排水量（t）,以平均吃水查静水力曲线取得。