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重力抛锚的锚下落运动数学模型研究
| 论文题名： | 重力抛锚的锚下落运动数学模型研究 |
| 关键词： | 船舶操纵;重力抛锚;锚链受力;锚泊技术 |
| 摘要： | 锚泊是船舶营运中不可避免的停泊方式之一，具有操作简单、机动性和抗风浪能力强等优点。然而船舶抛锚时易出现的安全问题亦不可忽视，如抛锚时由于锚链下落速度过快导致锚机刹不住车，造成的丢失锚链或锚触底时因受力过大变形损坏等。船舶丢锚断链事故时有发生，应急抛锚时锚触底贯入量对海底管线亦造成很大威胁，这均与锚下落速度有着密切的关系。鉴于此现状，有必要对抛锚时的下落速度进行研究。 本文在对锚和锚链进行受力分析的基础上，推导出锚下落运动微分方程，并给出相应的边界条件和初始条件。为求取方程中所需的合外力，对锚与锚链所受的重力、锚入水冲击力、锚与锚链在水中的阻力和附加惯性阻力、锚链与锚链筒的摩擦力、锚机链轮与导链滚轮的惯性阻力与轴摩擦力以及锚机刹车力进行分析。根据锚入水的过程把抛锚过程分为锚冠入水前、锚击水、击水结束锚链入水前和锚链入水后四个阶段，并给出了各力在每个阶段的表达式。代入上述所得的微分方程中，建立锚下落运动的数学模型。建立模型后，通过代入三个不同锚重的数据进行模拟计算，直观显示了锚下落速度、加速度的变化规律。进一步分析表明，锚入水冲击力、锚机链轮和导链滚轮的惯性阻力、锚与锚链在水中的附加惯性阻力等只对锚下落过程中的速度变化有影响，对最终状态即最大下落速度没有影响。锚的最大下落速度主要与锚和锚链的质量、二者在水中的阻力、锚机链轮与导链滚轮的轴摩擦力以及锚链与锚链筒的摩擦力有关。该运动模型的建立为下一步进行锚下落试验和海底管线埋深问题研究打下了基础。 |
| 作者： | 房家胜 |
| 专业： | 航海科学与技术 |
| 导师： | 于洋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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