船舶结构与设备培训课程课件.ppt
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1、航海学院船艺教研室,船舶结构与设备,第三章 锚设备,第一节 锚设备的组成及作用,1-锚(anchor);2-锚链筒(hawse pipe);3-制链器(chain stopper);4-起锚机(windlass);5-锚链管(chain pipe);6-锚链舱(chain loker),第一节 锚设备的组成及作用,1.锚(anchor)锚是能够抓入海底底土的钢铁结构物。锚泊时,锚地抓力与卧底锚链的抓力构成锚泊力,以抵御风、流等对船的作用力。分类:按锚的结构分为有杆锚、无杆锚两种,按其用途可分为普通船用锚、大抓力锚、特种锚等。,第一节 锚设备的组成及作用,2.锚链(chain cable)锚链主
2、要用来连接锚和船体,传递锚产生的抓驻力。锚泊时,在出链长度适当时,卧底链长也能由与接触底质的摩擦而产生部分抓驻力。,第一节 锚设备的组成及作用,3锚链筒(hawse pipe)组成:甲板链孔、舷侧锚唇和筒体筒内设有喷水装置,起锚时用于冲洗锚链和锚。在甲板链孔处设有防浪盖。,第一节 锚设备的组成及作用,图3-2 锚链筒和导链滚轮1-锚链筒体;2-甲板链孔(deck hawsehole);3-舷侧锚唇(anchor mouth);4-甲板(deck);5-外板(hull),第一节 锚设备的组成及作用,锚链筒的直径约为链径的10倍左右。满足:收锚时使锚爪紧贴船壳,锚干连同转环一起留在锚链筒内;抛锚时
3、使锚干易于脱出锚链筒。锚链筒的下口应离满载水线有一定距离,以减少航行时首波冲击锚体;锚链筒的位置距船舶中线有适当距离,以免起锚时锚爪卡在首柱上。快速船设置锚穴(anchor recess),第一节 锚设备的组成及作用,4、制链器(chain stopper)制链器设置在锚机和锚连筒之间,用于固定锚链,防止锚链滑出。在锚泊时,制链器将铺和锚链产生的拉力传递至船体,以减轻锚机的负荷,保护锚机。航行时承受锚的重力和惯性力。,第一节 锚设备的组成及作用,图3-3 制链器(a)螺旋式;(b)闸刀式;(c)链式1-闸刀(brake lever);2-制动销(detent pin);3-松紧螺丝扣(turn
4、buckle,adjusting screw);,第一节 锚设备的组成及作用,1)螺旋制链器(screw compressor)虽然其松紧动作较慢,但操作方便,工作可靠,广泛用于大、中型船舶。2)闸刀式制链器(lever chain stopper)结构简单,操作迅速。但当其尺寸大时显得笨重,一般中小型船舶上普遍使用,不过目前在大型船舶中也经常可以见到这种制链器。3)链式制链器(devils claw)它常与螺旋制链器、闸刀式制链器配套使用。,第一节 锚设备的组成及作用,5锚机(windlass)锚机作为抛锚、起锚的机械,也可兼作绞缆之用。6锚链管(chain pipe)锚链管是锚链进出锚链舱
5、的孔道。位于锚机链轮下方,正对锚链舱的中央,其直径约为锚链直径的7到8倍。它的上口设有防水盖,该防水盖开航后应关闭,以防海水由此进入锚链舱。,第一节 锚设备的组成及作用,7锚链舱(chain locker)锚链舱是存放锚链的处所。一般设在防撞舱壁之前,锚机下面,首尖舱的上面或后面。其形状为圆形或方形。圆形锚链舱直径约取链径30倍时,可自动盘放而不必人工排链。另外,在锚链舱外一般设有一手摇泵,用以排出锚链舱内的积水。,第一节 锚设备的组成及作用,8弃链器(releasing gear)1)横门式弃链器(dog type cable releaser)其结构简单,使用方便,紧急情况下,只要敲出横闩
6、,即能松脱末端链环。2)螺旋弃链器(screw type cable releaser)利用螺杆的伸缩使脱钩松开或夹住。其结构较复杂,但使用安全可靠,即使锚链紧绷时也容易松脱。,第一节 锚设备的组成及作用,图3-4弃链器(a)螺闩式;(b)螺旋式1-操纵手轮(hand wheel);2-螺杆(screw);3-制动器(stopper);4-脱钩(senhouse slip),第一节 锚设备的组成及作用,二、锚设备的作用系泊用锚、辅助操纵用锚和应急用锚,第一节 锚设备的组成及作用,1.系泊用锚 船舶在装卸货物、避风、等泊位、检疫及候潮等情况下都需要在锚地抛锚停泊。(1)单锚泊:当锚地水域开敞,船
7、舶有足够的旋回区域,风流不大时可以抛单锚停泊。松链的长度依水深、底质、风流大小及停泊时间长短而定。通常情况下松链长度在34倍水深以上。,第一节 锚设备的组成及作用,(2)双锚泊:常见的有八字锚、一字锚和平行锚等形式。八字锚:在风大、流急、底质较差、单锚泊抓力不足,或为了减少单锚泊中的偏荡时常采用此种抛锚形式。交角一般控制在5060之间。八字锚可以降低偏荡,缓冲垂荡,使锚抓力之合力约为单锚抓力的1.71.8倍。,第一节 锚设备的组成及作用,一字锚:当船舶在水域狭窄的港湾或河道,并受到潮汐影响,船舶旋回受到限制时,可采用一字锚的方式。一字锚抛法有顶流进抛与顶流退抛两种。平行锚:又称一点锚,是目前大
8、风浪天气下或抗台时较为常用的方法。操作时,同时抛下船首双锚,使两舷锚链等长。平行锚的产生的抓力为单锚抓力的2倍。,第一节 锚设备的组成及作用,2.辅助船舶操纵用锚受限水域,协助掉头或转向、靠离泊时用拖锚的方式来控制船首航向、控制船身或杀减船速。3.应急用锚紧急情况,可拖锚杀减船速,以避免碰撞或减少碰撞损失。意外搁浅时,可延脱浅方向运锚抛下,绞收锚链以协助脱浅。大风浪中航行,抛锚增加船舶漂移阻力、控制船首向,辅助船舶抵抗大风浪。,第二节 锚,一只性能优良的锚应符合以下几种要求:在一定锚重下具有较大的抓力系数;具有良好的操作性能,抛起方便;抛锚时能迅速啮入土中,起锚时易于出土;结构坚固。一般可按有
9、无横杆、锚爪可否转动、抓重比大小和锚的用途进行分类。,第二节 锚,图3-6(a)有杆锚结构 3-6(b)有杆锚的入土过程1-锚干(anchor shank);2-锚爪臂(anchor arm);3-锚掌(anchor fluke palm);4-锚爪尖(anchor bill);5-锚冠(anchor crown);6-锚冠尖(anchor crown bill);7-锚杆(anchor stock);8-锚杆孔(stock hole);9-锚卸扣(anchor shackle);10-螺栓(bolt);11-锚干梢(forelock pin),第二节 锚,一、有杆锚(stocked anch
10、or)1结构有杆锚也叫普通锚、海军锚。在结构上其锚干和锚爪为一浇铸整体,锚爪固定不会转动,在锚干上有一固定或可折的横杆。抛锚时一爪入土,另一爪向上翘出,横杆促使锚爪顺利入土,锚爪入土后横杆起稳定锚的姿态的作用。抛锚时,锚杆与锚干处于垂直状态。收藏时,锚杆与锚干贴靠在一起。,第二节 锚,2特点结构简单,抓重比大,一般为48,抓底稳定性较好。操作不便,上翘的锚爪在船舶旋回时容易缠住锚链,在浅水锚地该爪易刮坏过往船只的船底;抛起锚作业和收藏不太方便。仅可作尾锚或备锚。一般多用于小船与帆船。,第二节 锚,二、无杆锚(stockless anchor)无杆锚又称山字锚、转爪锚。常见的有霍尔锚、斯贝克锚等
11、。包括销子和转轴在内的普通无杆锚的锚头总重量应不小于该锚重的60%。,第二节 锚,1结构 图3-7霍尔锚结构 图3-8斯贝克锚1-锚臂(anchor arm);2-锚干(anchor shank)1-锚干(anchor shank);2-锚爪(anchor fluke)3-销轴(pintle);4-横销(pin cotter);3-销轴(pintle);4-横销(pin cotter);5-锚卸扣(anchor shackle);6-助抓突角(anchor shoulder),第二节 锚,1)霍尔锚(Halls anchor):锚杆和锚臂是分开铸造的。锚爪、锚冠与锚臂铸成一体。锚爪可以向左右各
12、转约45度,锚冠两侧设有助抓突角。2)斯贝克锚(Speke anchor):锚头的重心位于销轴中心线之下方。收锚时,锚爪自然朝上,并且一接触船壳板即翻转,不会损伤船壳板。3)尾翼式锚(tail-stabilizer anchor):是我国研制出的一种新锚型。其助抓突角宽厚,锚头重心低;操作特点是入土阻力小,入土性能和稳定性好,抗浪击,自洁性能好。,第二节 锚,图3-9 尾翼式锚结构,第二节 锚,2抓底过程 当锚着底后,随着船身后退和锚链松出,锚干倒地,在锚链拉力和助抓突角阻力作用下,在锚爪上产生一个向下翻转的力矩,迫使锚爪啮土,直到抓牢。,第二节 锚,3特点25 无杆锚的特点:使用方便,很容易
13、将锚从锚链筒中抛出或收进。抓土时没有锚爪露出海底。但其抓重比相对较小,一般为24倍。当船舶偏荡时,锚爪易将泥土耙松而使锚的抓力下降。这类锚由于使用方便而广泛用作船首锚。其缺陷则通过增加锚重来弥补。,第二节 锚,三、大抓力锚(high holding power anchor)分为有杆大抓力锚和无杆大抓力锚,常见的有AC-14型锚、丹福氏锚、波尔锚和史蒂文锚等。它们的特点是锚爪宽而长,啮土深,稳定性好,从而能获得较大的抓力。,第二节 锚,1有杆大抓力描(stocked high holding power anchor)丹福氏锚和史蒂文锚属有杆大抓力锚,即在锚头处设有横杆。丹福氏锚的锚爪可前后转
14、动各约30度,其抓重比一般不小于10,多用于工程船舶。史蒂文锚是荷兰研制出的锚型。其锚爪短而面积大,锚干上装有可移动的楔块,可用来改变锚爪的最大转角,以适应多种底质。它的抓重比可达1734。目前大量用作石油平台的定位锚。,第二节 锚,图3-11 丹福氏锚 图3-12 史蒂文锚1-锚干(anchor shank);2-锚杆(anchor stock);3-锚冠(anchor crown);4-锚爪(anchor fluke),第二节 锚,2无杆大抓力锚(stocked high holding power anchor)AC-14型锚和波尔锚属无杆大抓力锚。AC-14型锚是50年代英国海军部研制
15、的一种大抓力锚。其明显的特征是设有极其肥大的稳定鳍,因此具有很好的稳定性。它能迅速啮土,对各种底质的适应性较强,抓重比最高可达1214,是目前公认的性能较好的一种锚型,常在超大型船或水线以上面积较大的滚装船上被用作首锚。,第二节 锚,波尔锚(图3-14)也是荷兰研制出的一种大抓力锚。它的锚爪平滑而锋利,适应各种底质。其稳定性好,抛收方便,抓重比一般为6左右。波尔锚可作为大型船舶的首锚和工程船的定位锚,特别是在挖泥船上广泛采用图3-13 AC-14型锚 图3-14 波尔锚,第二节 锚,四、特种锚(special anchor)特种锚的形状比较特殊,以适应特种用途。通常所指的是浮筒、灯船、航标船和
16、浮标等永久性系泊用的锚,有伞形锚、螺旋锚、单爪锚等,(a)伞形锚(umbellated anchor);(b)螺旋锚(screw anchor);(c)单爪锚(single fluke anchor),第三节 锚链,一、锚链的种类1按制造方法分(1)铸钢锚链:其优点是强度较高,刚性好,撑挡不会松动,因而使用年限长。其缺点是制造工艺较复杂,成本较高,耐冲击负荷差。(2)焊接锚链:它的链环由圆钢弯制焊接而成。其工艺简单、成本低、质量超过其他种类锚链。现已得到广泛应用。(3)锻造锚链:有较好的韧性。但制造工艺复杂,成本高,质量不稳定。目前商船上已不再采用。,第三节 锚链,2按链环结构分 有无档链(s
17、tudless chain)和有档链(stud chain)两种。在相同尺寸下,有档链的强度大,变形小,堆放时不易扭缠,因此在海船上广泛采用。无档链尺寸小,只用于小锚上。3按钢材级别分 用于生产有档锚链的钢材分为A1、A2、A3三级。A1级强度最小,A3级强度最大对同一船舶,若选用强度大的,链环尺寸就可以适当减小。,第三节 锚链,二、锚链的组成1.链环(chain link)包括普通链环、加大链环、末端链环、转环、连接链环或连接卸扣及末端卸扣等。链环的大小是以普通链环的直径d为基准的。2.链节(shackle length;cable length)我国规范规定,1节=27.5 m。英美国家常
18、以15拓为一节,折合米制约27.5 m。链节与链节之间多以连接链环连接。,第三节 锚链,第三节 锚链,1-普通链环;2-加大链环;3-末端链环;4-转环,5-链端卸扣;6-连接卸扣或连接链环,第三节 锚链,锚端链节是锚链的第一链节,与锚相连。从锚卸扣开始,依次为链端卸扣、末端链环、加大链环、转环、加大链环和若干普通链环。该链节中的末端卸扣和锚卸扣的横销均应朝向锚,圆弧部分朝向中间链节,转环的环栓应朝向中间链节。以减少起锚时的磨损或卡在锚链筒的唇缘处。设置转环的目的是为了防止锚链过分扭绞。,第三节 锚链,末端链节:是锚链的最后一节,与弃链器相连。由末端链环、加大链环、转环和普通链环等组成。转环的
19、环栓也应朝向中间链节。中间链节:是锚端链节与末端链节之间的所有链节,一般由普通链环和连接链环组成。如果用连接卸扣代替连接链环,则在连接卸扣前后依次增设无档链环和加大链环,再与普通铸环相接。因为连接卸扣的尺寸比普通链环大许多,所以增设无档链环和加大链环后,锚链在该处的尺寸可以平顺过渡、避免地起锚时连接卸扣通过持链轮时产生跳动、冲击或卡住。连接卸扣的圆弧部分亦应全部朝向锚,第三节 锚链,三、锚链的标记在第一节与第二节之间的连接链环(或卸扣)前后第一个有档链环的撑挡上绕金属丝(或白钢环)并在两链环之间的所有有档链环上涂白漆,连接链环涂红漆以此表示第一节。在第二节与第三节之间的连接链环前后第二个有档链
20、环撑挡上绕金属丝(或白钢环),并在两链环之间的所有有档链环上涂白漆,连接链环涂红漆,以此表示第二节。其余各节类推。从第六节开始,重复第一节的作法进行标记。最后一至两节可涂醒目标记以作为危险警告。,第三节 锚链,第三节 锚链,四、锚链的拆装应用场合:船舶在厂修时,常将第一节锚链与最后一节或最后第二节锚链进行对调。在需要用锚链系浮筒的场合,均需对锚链的连接卸扣或连接链环进行拆装。,第三节 锚链,1连接卸扣的拆装连接卸扣拆卸时,先挖掉紫铜锥销端部的封铅,用小锤敲击小冲子,将锥销退出再用锚链冲对准横销用锤子敲击,将横销冲出。装复时步骤相反。,第三节 锚链,1连接卸扣的拆装,1-销孔;2-铅块;3-紫铜
21、销,第三节 锚链,2.散合式连接链环的拆装锚链连接时,将两半T形挡板与C形开口处的一圆榫的铸钢椭圆环互相啮合后,用圆锥钢销插人T形夹挡板槽中的服环中敲紧,封上青铅,便可使其紧固地连成一体。拆卸时先挖掉封铅,冲去锥销,再用扁凿顺拼缝将两半T形夹板分开即可。,第三节 锚链,2.散合式连接链环的拆装,第三节 锚链,3双半式连接链环的拆装锚链连接时,先将两个钩形半环啮合,再在中间按斜锥孔的方向嵌入活动横档,最后斜向插入圆锥形钢销,使三者紧固地连成一体。钢销两端用青铅封妥。拆卸时程序相反。为了便于拆卸,装复时销子与销孔要擦拭干净,并涂以牛油,以防锈死。,第三节 锚链,链接卸扣和链接链环4-横档;5-横档
22、;6-铅塞;7-锥形销,第三节 锚链,五、锚链的强度与重量估算1.锚链的强度估算式中:T有档锚链的破断强度(N);d-链环直径(mm)2单位长度重量佑算式中:Wc有档锚链单位长度重量(kg/m);d链环直径(mm).,第三节 锚链,五、锚链的强度与重量估算3.锚重与链重的关系式中:Wa每只锚的重量(t);Wc单位长度锚链重量(kg/m)。上式表明,每只锚的重量约等于60 m锚链的重量。,第三节 锚链,六、锚与锚链的配备 舾装数N(equipment number)或称船具数,可由下式计算:式中:夏季载重线下的型排水量(t);B船宽(m);h从夏季载重水线到最上层舱室顶部的有效高度(m);A一船
23、长范围内夏季载重线以上的船体部分和上层建筑及各层宽度大于B/4的甲板室的侧投影面积的总和()。,第三节 锚链,六、锚与锚链的配备 通常千吨级以上海船均配有3只主锚,其中2只是首锚,1只是备用锚。经常航行在狭窄、弯曲及水势复杂航道的船舶,还配有尾锚,必要时用以控制船尾的摆荡。如果船舶应配备的锚链总节数成单数,则右锚多配一节。万吨级货船一般每只主锚至少配有10节锚链。此外,船上至少还应储备1只锚卸扣和4只连接卸扣或连接链环,另备1个锚链系浮筒用的大卸扣。拉伸应力小于400N/mm2的AM1级链不能用于大抓力锚。AM3级链仅适用于链径为20.5mm或以上的锚链。,第四节 锚机,一、锚机(windla
24、ss)的种类与结构1.按锚机动力分类:有蒸汽锚机、电动锚机和电动液压锚机。电动锚机(electric windlass)的动力源是电动机。经过减速后驭动锚机链轮和卷筒转动。离合器用于控制链轮与驱动主轴的离合。锚系泊作业中,当离合器脱开时,主轴和卷筒转动而链轮不转,可作为抛锚或绞缆之用。当离合器合上时,卷筒与链轮同时转动,可作为起锚或深水抛锚时送锚之用。带式制动器用来刹住链轮,控制松链速度。目前,在海船上多采用电动锚机。,第四节 锚机,蒸汽锚机(steam windlass)的结构与电动锚机的结构大体相同。它使用蒸汽作为动力。目前,海船上很少采用蒸汽锚机,大型油船基于防火防爆要求,仍采用蒸汽锚机
25、。液压锚机(hydraulic windlass)由电动机带动液压泵,驱动油马达,然后经过减速器(或不需减速)使锚机运转。它操作平稳,变速性能好。但制造技术和维护保养要求均较高。,第四节 锚机,图3-18 电动锚机1-卷筒(windglass gipsy);2-制动器(brake);3-链轮(chain wheel);4-蜗杆(worm);5-蜗轮(wormwheel);6-小齿轮(gear);7-大齿轮(gearwheel);8-牙嵌离合器(jaw clutch);9-手轮(handwheel);10-链轮轴(draving);11-电动机(electric motor),第四节 锚机,第四
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