內河玻璃鋼船錨及錨鏈配備研究

(中國船級社武漢規范研究所，武漢 430022)

我國從20世紀50年代末開始建造玻璃鋼船，目前在救生艇、小型快艇、游艇、交通艇、工作艇、漁船等方面應用較多，玻璃鋼船的發展已具有一定的規模。但內河玻璃鋼船的適用規范《纖維增強塑料船建造規范》(1991)尚不完善，如沒有專門制定玻璃鋼船配備錨泊設備的規定。目前業內普遍反映內河玻璃鋼船按《鋼質內河船舶建造規范》[1](以下簡稱《內鋼規》)的要求配備錨及錨機設備時，相對玻璃鋼船的空船重量而言其重量偏大，給船舶的結構設計和使用造成困難，例如拋錨時船體振動較大，錨機座區域的局部加強構件尺寸過大等。此外，從實際使用經驗看，錨的重量也可以適當降低。因此，考慮以理論分析為基礎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、浪、流及船舶質量有關，其中風、浪、流是主要因素。因此，傳統的錨泊力計算理論[2]仍適用于玻璃鋼船的計算。

2 錨重的確定

根據船舶錨泊理論及《船舶設備-設計工作者手冊》[3]推薦的公式，錨泊力及錨重可按下述方法計算確定。

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，

取k0=0.6；

Va——風速，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，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，取Δ=0.95；

k2——系數，取k2=1.05；

Cb——方形系數；

L——船長，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應不小于按下式計算所得之值。

(2)

式中：λ1——錨的抓重比。

根據我國內河河床的一般情況及經驗，錨的抓重比取λ1=6，即按砂礫質河床確定。將錨的抓重比λ1=6代入式(2)得內河玻璃鋼船錨重計算公式為

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

(3)

如選用大抓力型錨，根據相關試驗資料及經驗，錨重可取式(3)計算值的0.85倍。

3) 錨鏈的破斷拉力F應不小于下式計算所得之值：

F=9.81×4×1.67R×10-3=0.07(0.8Cb+

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

(4)

4) 單根錨鏈的長度l應不小于下式計算所得之值：

l=4h+50

(5)

式中：h——錨泊水深，m，h≥5。

3 驗證

將本研究所確定的玻璃鋼船錨重與《內鋼規》(2009)要求錨重及《內河高速船入級與建造規范》[4](2002)(以下簡稱《內高規》)要求錨重進行比較，以驗證玻璃鋼船錨重的合理性。

1) 比較計算系列船尺度參數,見表1。

表1 錨重比較計算系列船尺度參數 m

表中：li-各層甲板室長度i=1,2,3；h-甲板室層高；b-甲板室寬度。

2) 關于不同規范要求錨重的比較。

按本文推導公式計算的總錨重,見表2。

表2 按本文推導公式計算的總錨重Q(取抓重比系數λ1=6計算)

按《鋼質內河船舶建造規范》(2009)計算的總錨重,見表3。

表3 按《內碼規》 (2009)計算的總錨重Q09

按《內河高速船入級與建造規范》(2002)計算的單錨重，見表4。

表4 按《內高規》(2002)計算的總錨重Q02(非大抓力錨)

計算錨重比較,見表5。

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

4 結束語

1) 本次確定的玻璃鋼船錨重配備要求，比《內鋼規》(2009)的要求減小約35%，比《內高規》(2002)的要求大約10%。總體情況看本次確定的玻璃鋼船錨重計算公式是合理的。

2) 本研究所確定的玻璃鋼船錨重及錨鏈計算公式，已納入中國船級社《船長大于等于40 m內河纖維增強塑料船審圖原則》(2009)中。經有關玻璃鋼船舶設計單位和制造廠使用認為，按本計算公式確定的錨重和錨鏈符合內河玻璃鋼船的實際需要。

[1] 中國船級社.鋼質內河船舶建造規范[S].北京:人民交通出版社，2009.

[2] 中國船舶工業總公司.船舶設計實用手冊·舾裝分冊[M].北京:國防工業出版社，2002.

[3] A H 戈勞維奇.船舶設備-設計工作者手冊[M].北京：國防工業出版社，1976.

[4] 中國船級社.內河高速船入級與建造規范[S].北京:人民交通出版社，2002.