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[科普中国]-锚抓力

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锚入土后所能承受的最大水平拉力。拉力超过抓力就会使锚在海底滑动,即所谓走锚现象。锚抓力受海底土质、锚的结构和入土状态等因素的影响变化很大,大约可考虑为锚重的5~7倍左右,最大可达10倍。

定义锚泊船的锚抓力指的是正常锚泊情况下锚的系留力。单锚泊方式的锚抓力在数值上等于锚的抓力和链的抓力之和,其中链的抓力为卧底锚链与海底之间的摩擦力。双锚泊方式的锚抓力则为双锚、双链抓力的几何和。1

影响因素影响锚抓力大小的因素有很多,除取决于锚的重量和外形外,还有底质、水深、出链长度、海底地形及抛锚方法等。

1.锚重和每米链重

锚重和每米链重与锚抓力成正比。锚和链在海水中的重量仅为其空气中重量的87%。

2.水深和出链长度

根据试验,当底质为泥沙时,锚的抓力与出链长度、水深的关系如表所示。

表—锚的抓力与链长、水深的关系

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由上表可知,出链长度大而水深小,则卧底链长大,抓力就大;反之,抓力就小。

3.锚型、底质、抓底姿态

锚、链的抓力系数越大,锚抓力越大。锚、链的抓力系数大小除与锚和锚链的形状结构有关外,还与海底底质条件、锚的抓底姿态密切相关。

(1)锚型与抓力系数:锚的种类很多,形状各异,对抓力影响很大。

(2)底质与抓力系数:海底的底质多为沙与黏土混合底质。沙质土(沙中含黏土量20%及以下)锚抓力大,在黏性土(沙中含黏土量在40%以上)中,黏着力越大,抓力亦大;而在泥底(沙中含黏土量在20%~40%之间)中,随软硬程度不同而变化较大。

(3)锚抓底姿态与抓力系数:锚抛下后,抓底姿态正常且有部分锚链平卧海底时,抓力达到最大,此时锚杆仰角为零。若出链长度不足,即相对于水深不够充分时,随着船舶的运动或外力的增加,不得不使其锚杆仰起一个角度,锚链几乎没有卧底链长。实验表明,抓底的锚,其锚杆仰角越大,则抓力系数越小。

4.卧底链长和悬垂链长

卧底链长越长,锚抓力越大。对某一船舶而言,锚泊水域确定后,唯一可变因素就是出链长度,如欲增大锚抓力,可增大出链长度。悬垂链长虽不直接产生抓力,但由于它的重量下坠使锚杆的仰角为零,使拉力呈水平方向,从而保证锚能发挥稳定的最大抓力。同时它像弹簧一般,对阵发性作用于船体的外力起一定的缓冲作用。1

计算锚抓力同样规格的锚,其抓力因底质、水底坡度、锚链长度与水深比例的不同而有差别。表示某种锚的抓力,其环境条件二般为水底平坦、锚链长度大于水深的3倍(如用钢丝缆代替锚链,钢丝缆的长度以保持锚杆向水平奇向直拉为准)。锚的抓力,可按下列公式计算:

P=CW;

式中:P——锚的抓力;

W——锚的重量;

C——锚的抓力系数。2

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学