本發(fā)明涉及制動距離計算，尤其涉及一種船舶應急拖錨制動距離測算方法。

背景技術(shù)：

1、當船舶航行需要緊急制動時，常規(guī)的根據(jù)不同的工作原理和技術(shù)手段，船舶制動可以分為以下幾種主要形式：

2、倒車制動：當需要快速減速或停船時，可以通過將主機切換到倒車模式，利用反向推力來實現(xiàn)制動效果。這種方式在緊急情況下特別有效。

3、旋回制動：船舶向左或右操滿舵后，船舶斜航阻力和舵阻力增加，船速明顯降低。這種方式適用于開闊水域。

4、z形制動：為保護主機，首先通過反復操左舵、右舵降低船速，船速降至較低時倒車，將船盡快停住。這種方式在初速度較高時尤為有效。

5、拖錨制動：在緊急情況下，可以拋下錨以產(chǎn)生阻力，幫助船舶更快減速或及時停住。因此，錨是船長和引航員的“第二生命”，當在限制水域，船舶出現(xiàn)突發(fā)機器故障導致失控、遭遇極端惡劣天氣導致無法安全航行、與他船或設施存在緊迫危險時，為避免海上交通事故或降低事故損失，駕引人員通常拋短鏈錨，進一步控制船舶的運動狀態(tài)。而在用錨實踐中，無論應急避險還是操縱安全，駕引人員最關(guān)注的就是船舶拖錨制動距離。然而現(xiàn)有技術(shù)中，對于拖錨制動距離的計算，大多依賴駕引人員的經(jīng)驗值，沒有規(guī)范清晰的計算標準。因此本申請?zhí)岢鲆环N船舶應急拖錨制動距離測算方法，解決以上問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的在于提供一種船舶應急拖錨制動距離測算方法，為應急拖錨操縱提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種船舶應急拖錨制動距離測算方法，包括以下步驟：

3、s1、根據(jù)船舶對水運動時的作用于船體的水阻力、拖錨制動時錨的動抓力和牛頓第二定律，建立船舶減速運動方程

4、

5、式中：為拖錨制動距離；被稱為慣性系數(shù)；為水阻力系數(shù)；為初始速度，為錨的動抓力；為運動船舶的縱向附加質(zhì)量；

6、s2、獲取運動船舶的縱向附加質(zhì)量經(jīng)驗值，根據(jù)運動船舶的縱向附加質(zhì)量經(jīng)驗值，得到水阻力系數(shù)關(guān)系式；

7、s3、擬合錨在不同出鏈長度與拋錨深度之比下，對應的錨動抓力系數(shù)，得到普通無桿錨的動抓力函數(shù)和大抓力錨的動抓力函數(shù)；

8、s4、將s2和s3得到的水阻力系數(shù)關(guān)系式和錨的動抓力函數(shù)，帶入s1的船舶減速運動方程中，得到

9、普通無桿錨船舶的拖單錨制動距離的估算公式

10、

11、大抓力錨船舶的拖單錨制動距離的估算公式

12、

13、進一步優(yōu)選的，?所述水阻力包括興波阻力、摩擦阻力和渦流阻力；所述摩擦阻力與船舶對水速度的1.852次方成正比；興波阻力與船舶對水速度的4次方成正比；渦流阻力與船舶對水速度的平方成正比；

14、根據(jù)船舶進出港時，船舶對水運動速度小，簡化為水阻力；為水阻力系數(shù)；為船舶對水的運動速度。

15、進一步優(yōu)選的，所述運動船舶的縱向附加質(zhì)量經(jīng)驗值的范圍為0.07m～0.1m，淺水中，運動船舶的縱向附加質(zhì)量選取，為船舶質(zhì)量。

16、進一步優(yōu)選的，?在s3中，獲取錨在不同出鏈長度與拋錨深度之比下，對應的錨動抓力，進行擬合包括以下步驟：

17、s301、根據(jù)錨的動抓力一般公式：

18、

19、s302、?對錨在不同出鏈長度與拋錨深度之比下的錨的動抓力進行擬合，得到錨的動抓力系數(shù)擬合公式

20、

21、n為出鏈倍數(shù)，不同出鏈長度與拋錨深度之比；

22、s303、將錨的動抓力系數(shù)擬合公式代入錨的動抓力一般公式，得到普通無桿錨的動抓力函數(shù)

23、；

24、根據(jù)大抓力錨的抓力為普通無桿錨抓力的2倍，大抓力錨的動抓力函數(shù)。

25、進一步，優(yōu)選的，還包括s5、采用油船s輪、c輪、k輪和集裝箱船w輪為樣本船舶，對所有樣本船舶在不同初速度、不同出鏈長度條件下的拖錨制動距離進行估算；根據(jù)拖錨制動距離估算結(jié)果，判斷拖錨制動距離實際影響因素，繪制不同出鏈長度與拋錨深度之比下，出水阻力和單錨動抓力的變化圖驗證估算準確性。

26、本申請公開的船舶應急拖錨制動距離測算方法，相比于現(xiàn)有技術(shù)，至少具有以下優(yōu)點：

27、1、本申請公開的船舶應急拖錨制動距離測算方法，考慮了船舶附加質(zhì)量、水阻力等物理參數(shù)對拖錨制動距離的影響和現(xiàn)有的船舶低速拖錨制動距離估算式相比，更加科學合理、計算結(jié)果更加可靠。

28、2、本申請公開的船舶應急拖錨制動距離測算方法，估算方法簡單實用，駕引人員只需借助手機內(nèi)置的秒表、計算器等工具，即可獲得本船的拖錨制動距離。

29、3、按照本申請公開的船舶應急拖錨制動距離測算方法，駕引人員可預先估算出本船在典型載態(tài)下的拖錨制動距離，并以松鏈至計劃鏈長時的船位為圓心，以拖錨制動距離為半徑，即可確定船舶拖錨制動運動的最大領(lǐng)域，以便在船舶突遇異常狀況時，能夠及時有效的做出正確的決策。

技術(shù)特征：

1.一種船舶應急拖錨制動距離測算方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶應急拖錨制動距離測算方法，其特征在于，?所述水阻力包括興波阻力、摩擦阻力和渦流阻力；所述摩擦阻力與船舶對水速度的1.852次方成正比；興波阻力與船舶對水速度的4次方成正比；渦流阻力與船舶對水速度的平方成正比；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶應急拖錨制動距離測算方法，其特征在于，所述運動船舶的縱向附加質(zhì)量經(jīng)驗值的范圍為0.07m～0.1m，為船舶質(zhì)量，淺水中，運動船舶的縱向附加質(zhì)量選取。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶應急拖錨制動距離測算方法，其特征在于，在s3中，獲取錨在不同出鏈長度與拋錨深度之比下，對應的錨動抓力，進行擬合包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶應急拖錨制動距離測算方法，其特征在于，還包括s5、采用油船s輪、c輪、k輪和集裝箱船w輪為樣本船舶，對所有樣本船舶在不同初速度、不同出鏈長度條件下的拖錨制動距離進行估算；根據(jù)拖錨制動距離估算結(jié)果，判斷拖錨制動距離實際影響因素，繪制不同出鏈長度與拋錨深度之比下船舶所受水阻力和單錨動抓力的變化圖。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種船舶應急拖錨制動距離測算方法，包括：根據(jù)作用于船體的水阻力、制動時錨的動抓力和牛頓第二定律，建立船舶減速運動方程；獲取運動船舶的縱向附加質(zhì)量經(jīng)驗值，據(jù)此得到水阻力系數(shù)關(guān)系式；擬合出錨在不同出鏈長度與拋錨深度之比下，對應的錨動抓力系數(shù)，得到普通無桿錨和大抓力錨的動抓力函數(shù)；將得到的水阻力系數(shù)關(guān)系式和錨的動抓力函數(shù)，代入船舶減速運動方程中，得到普通無桿錨船舶的拖單錨制動距離的估算公式和大抓力錨船舶的拖單錨制動距離的估算公式。本申請的測算方法，考慮了船舶附加質(zhì)量、水阻力等物理參數(shù)對拖錨制動距離的影響和現(xiàn)有的拖錨制動距離估算式相比，更加科學合理，適用船速范圍更大、計算結(jié)果更加可靠。

技術(shù)研發(fā)人員：張東,石利勇,婁友明
受保護的技術(shù)使用者：天津港引航中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23