船用锚机、绞缆机的运行特点及起锚过程受力分析

锚机、系缆机械是船舶必须配备的重要甲板机械,它们主要用来使船舶安全地停泊于锚地或系泊于码头及浮筒上。锚机与绞缆机的形式根据船舶类型及布置有多种多样,如卧式锚机带系缆滚筒)立式锚机、立式绞机缆和卧式绞缆机等。有些船舶锚机、绞缆机为电力拖动,称为电动锚机和电动绞缆机,而电动锚机和绞缆机又分为直流和交流拖动两种类型,其控制方式一般都与本船的电动起货机的控制方式基本相同。目前,大多采用交流三速锚机和绞缆机,或者采用GM系统锚机和绞缆机,但两者拖动控制系统大体是相同的。现代大型船舶及工程

船舶由于其功率较大,因此,采用液压传动系统,即采用的是电动液压锚机和绞缆机。

一般船用锚机均采用锚链作为锚的系索但锚链非常笨重粗大,所以不可能将它缠绕在滚筒上,而是通过链轮的传动,用专门的锚链舱收放,此类称为航行锚机。而用于某些工程船舶的锚机(如打捞船、救生船的定位锚机、海洋调查船的深水锚机),由于其锚链特别长,体积大而改用钢缆,故采用卧式绞缆起锚机。

一般的航行锚机均采用锚及锚链的重力进行自由落体抛锚,自动抛锚时,利用锚机上的手动带式制动器来控制抛锚的速度。深水锚机由于钢缆不宜频繁承受手动制动力的冲击,而且深度大时速度快,手动控制器不易控制,所以采用电动抛锚,此时电动机是处于制动状态运行。

航行锚机起锚时,先是收起躺在海底的锚链和悬着的锚链,靠拉力(主要克服惯性力)使船舶移动,逐渐将锚链拉直,最后在船舶移动惯性力和电动机的最大力矩的作用下,使锚破土后把锚收进锚链孔,全部起锚过程见下图。如果遇到仅依靠电动机拖动不能破土起锚时,也可开动主机,借助螺旋桨推力来破土起锚。深水锚机的起锚过程与航行起锚过程基本相同。

当水深大于锚链长度时,其起锚状态称为应急起锚。船舶对锚机有一定的技术要求,如抛两只锚情况,当起锚时要求在双锚依次破土后在一定深度(规范规定80m)处锚机应能同时收起双锚。

图中第I阶段为收起躺在海底的锚链阶段,锚链的拉力是不变的;第Ⅱ阶段随着悬链形状的改变,拉力变大,直到锚破土;第Ⅲ阶段为锚破土;第Ⅳ阶段为收锚出水,随着锚链长度减小,拉力成正比减小;图中第V阶段,称为收锚入孔,是将锚拉入并紧固于锚链孔中。关于定位锚机的起锚是由抛锚工作艇完成的,一般是利用该艇的主机推力来起锚。

锚机都具有系缆滚筒,供系泊时带缆绳之用,即与绞缆机的作用相同。绞缆机操作方便,但系缆时的受力情况相对比较复杂。开始系缆时受力较大,因为它要克服船舶的惯性,当船舶移动后,拉力就逐渐变小。移船锚机操作移船时,由于阻力是稳定的,距离大,时间长,所以电动机的负荷也是相对稳定的。现代大型船舶在码头系泊时,由于风向、风力流向流速、潮汐和船舶吃水的变化,船与码头的相对位置与相对高度时刻在变化,将使系泊缆绳的张力变化较大。为了防止缆绳绷断,必须随时进行调节。因此,现在有些船舶安装带有张力检测的自动绞缆机,它能自动保持缆绳张力恒定,避免发生事故,保护船舶安全,防止码头被撞坏。