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锚机损坏事故分析

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《航海技术杂志》2015年第三期

1船舶走锚原因

船舶在锚地抛锚,当锚链和锚产生的合力(即制动力)大于船舶所受的导致其产生位移的外力时,不会发生走锚现象。锚链和锚的合力包括锚的抓力与锚链在海底平铺部分产生的摩擦力之和。根据船舶的大小、种类、操作等选择锚型,目前,商船较常用的锚有霍尔锚、斯贝克锚、波尔锚和AC-14锚。锚的抓力系数λa与锚重、底质等有关,见表1。锚链与海底的摩擦系数λc同锚链形状、海底底质和运动有关,见表2。锚的大小根据船舶舾装数确定,巴拿马型船舶一般为斯贝克锚,也有较大型船舶选择AC-14锚。本次事故中的船舶采用的就是AC-14锚。船舶所受外力包括风压力和流压力2种。风压力的计算公式。当船舶受风时,风力中心的位置将随风舷角的增大而由前向后移动。船舶所受的风力系数值与风舷角有关,呈马鞍形曲线。当风舷角为30°和150°时,风力系数出现极大值。当船舶首尾方向与流的方向不一致时,将产生更大的流压。流速越大、交角越大,流压力也越大。在不考虑波浪对船舶产生影响时,只要锚和锚链的制动力Fa+c大于船舶所受的外力Fw+Fc,船舶就不发生走锚现象。由于每次抛锚前进行上述计算十分复杂,根据相关经验,普遍采用以下方式决定合适的锚链长度:(1)正常天气时,水深<20m,出链长度为4~6倍水深;水深20~30m,出链长度为3~4倍水深;水深>30m,出链长度为2~3倍水深。(2)当天气较差时,若风速为20m/s(约8级风),出链长度为3倍水深+90m;若风速为30m/s(约9级风),出链长度为4倍水深+145m。当外部环境变化,船舶所受的综合外力大于锚和锚链产生的制动力时,船舶会发生走锚现象,特别是海流和风力的增大会导致外力成几何级增大,加大船舶发生走锚的可能性。因此,当海上风力超过10级时,不选择抛锚而采用滞航的方式保证船舶安全,因为要求的抛锚锚链长度远大于船舶所配置的锚链长度。在恶劣天气、风和流变化较大的海区,船舶受到的外力不断变化,容易造成船首向不断变化,发生偏荡现象,加大船舶走锚的可能性。

2船舶锚机损坏原因

在船舶锚机液压马达系统中,液压泵不断将高压油输入液压马达,然后由低压腔排出。根据工作原理,液压马达可分为轴向柱塞式和叶片式2种,2种形式的马达结构见图3和4。本文所述事故锚机采用轴向柱塞式马达。锚机液压马达发生故障,主要有以下3种情况。(1)在收绞锚链时,液压马达处于单向转动工作状态,当受到的外力等于液压马达的收绞力时,马达停止转动,即“绞不动”,锚链处于非常紧张的状态。此时如果船舶发生剧烈的上下颠簸现象,锚链将被动性地反向拉动链轮,并带动锚机液压马达反转。(2)在松放锚链时,液压马达同样处于单向转动状态,并以一定的速度匀速转动。当外力将锚链拉出的速度大于马达转速时,锚机液压马达将被动性地瞬间高速转动。(3)在液压马达处于锁止状态,即控制手柄处于“零”位时,因风浪影响造成船舶大幅上下颠簸时,锚链的向外拉力大于锚机的制动力,锚机链轮随即发生被动性外转。在故障情况(1)和(2)中,由于外力大于液压马达的输出力,使马达处于泵的工作状态。此时,液压马达的内部吸收容量小于输出容量,造成油泵向系统输油不足,出现马达内部部分腔室呈真空状态。此种现象持续时间越久或产生的真空现象严重时,会造成马达内部结构损坏。在故障情况(3)中,操纵阀处于联锁关闭状态,系统不向马达输油,也没有进油和排油,只有少量的循环油(约10%)通过安全阀流动。当锚机被动性向外转动时,将产生被动性排油现象,而此时没有进油,如果持续时间久、排油量多时,将产生真空现象,造成马达内部结构损坏。本文锚机液压马达损坏事故的部分照片见图5和6。

3事故分析

在本文事故中,不仅风力增强(9~10级),而且流也因为涨潮和风的影响达到3~4kn,锚周围的海砂在流的影响下发生移位,大大降低锚的抓力。因此,船舶容易发生走锚,且一旦走锚,仅凭锚和锚链与海底产生的摩擦力,无法抵抗船舶所受的外力。此时,船舶必须采取应急措施保证不再移位,包括用船舶动力顶住(效果较明显)、松锚链(效果不明显)或重新抛锚等。本文事故的原因总结以下几方面。(1)首次选择抛锚作业时,船长没有针对性地对驾驶员等值班人员进行预防性培训和指导,对天气预报信息和发生走锚的可能性预估不足。抛锚时只有7级风,认为在水深22m时10节锚链入水足够,未预料到第2天的风力增大到9~10级,也未考虑流的变化。(2)抛锚后,船长没有指示值班驾驶员密切注意天气变化和影响锚泊安全的风险意识,包括应该采取的措施,如通知船长、通知机舱备车等。船长也未考虑到在流的不断冲刷下,砂底质会影响锚的抓力。(3)当第2天上午风力已经增大到10级以上时,虽然还未发生走锚现象,但船长仍未预估到风险,直至船舶走锚时才想通过松出锚链增加制动力。但是船舶一旦发生走锚,其产生的惯性无法通过松出有限的锚链产生作用,并且在锚泊船密度较大的水域如此操作非常危险。(4)当船长发现松出锚链无法制动时,又命令收绞锚链以重新抛锚。由于锚链在风流作用下处于非常紧张的状态,而船舶受风浪影响发生大幅颠簸(达到6m以上),锚链的拉力远大于锚机液压马达的收绞力,使锚链被动性地快速外滑,导致锚机液压马达损坏。(5)当发现右锚机无法动作时,未确定是否损坏和分析原因,而是试图通过加抛左锚控制船舶。在松出锚链到预定长度时,仍未使用车舵配合使锚链适当松弛,在船舶的剧烈颠簸下,左锚机发生与右锚机相同的现象,再次损坏左锚机液压马达。

4正确选择抛锚方式

船舶抵港前,一般已收到代理通知直接进港靠泊或者抛锚等泊,包括可能抛锚等待的时间等。船长应做好如下几点。(1)根据雷达的远距离扫描,分析锚地拥挤情况,并根据船舶特性、代理或港口交通管制中心的通知等,在指定锚地抛锚;如果没有指定,根据相应的信息选择合理的抛锚点。(2)充分考虑船舶吃水、船舶特性、锚地水深、海底底质、当时的天气和预报、流的情况等决定抛锚方式和锚链长度。(3)在抛锚稳定后,充分考虑可能发生走锚的因素和采取的措施,并指示值班驾驶员注意天气和流的变化、备妥主机和用车的时机、通知船长等。(4)当预见天气不良时,值班驾驶员应及时报告船长,采取适当松弛锚链、抛双锚、起锚漂航或滞航等措施。6正确进行抛锚和起锚在恶劣天气下,特别是大风浪下、船舶剧烈颠簸时,船舶一般不抛锚,而是漂航和滞航。但在受限水域,只能选择抛锚保证船舶安全。(1)如果选择抛双锚(抗击台风等大风天气时采用的方式),包括一点锚、八字锚、长短锚等,具体操作方式可借鉴其他经验和介绍,不赘述。关键要考虑如何避免损坏锚机的液压马达、制链器等设备。(2)为避免后续被动性操作,在抵达锚地前船长要决定抛锚或在合适水域滞航。如果判断抛锚操作可行,在松出锚链时注意天气情况和船舶颠簸情况,避免在船舶发生颠簸时锚链受力过大导致锚链被动性快速拉出,损坏锚机液压马达。(3)一旦完成锚泊作业,船长需指示值班驾驶员密切关注天气预报的接收和分析,判断是否存在走锚的可能性和应采取的预防措施,如备车、及时用车减轻锚链受力等。(4)当发现船舶存在走锚现象时,尤其是在恶劣天气下,应果断决定起锚和滞航,避免损坏锚设备。在收绞锚链时,利用车舵配合保证锚链不处于紧张状态。船首处大副需随时告知驾驶台锚链的受力情况和方向,避免锚链过分紧张,直至锚和锚链完全离开海底并收妥,防止锚在船舶的颠簸和晃动中损坏船首。(5)当需要松出锚链增加锚的制动力时,须提前使用车、舵动作,使锚链处于一定的松弛状态,并逐渐松出锚链至合适长度。(6)及时脱开锚机的离合器,使锚链仅在制链器和锚机刹车作用下受力;合理使用车舵配合,减轻锚链受力,避免因制链器损坏导致锚链外滑,带动液压马达被动性转动,损坏液压马达。

作者:朱夏忠 单位:上海中波国际船舶管理有限公司

陇东学院学报责任编辑:杨雪    阅读:人次
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