CN105253251B - 一种测定锚与船体外板最小距离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测定锚与船体外板最小距离的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：A)以锚的最大半径R作为其最大作用半径，锚竖直移动时的最大作用范围呈圆柱体结构；B)以某一高度处的水平切面分别与船体外板和所述圆柱体相交，得到该平面下的船体外板交线S1和圆柱体剖切圆C1；C)找到船体外板交线S1上的一点P1，使该点到剖切圆C1的距离最小；D)改变水平切面的高度值，重复步骤B)‑C)，直到得到从船底到锚台位置所有高度处的最近距离点；E)将所有所述最近距离点连接，形成三维空间曲线S；F)选取该曲线S与锚链线L之间的最小距离D，所述距离D即为锚与船体外板最小距离。
Description
技术领域
本发明涉及一种测定锚与船体外板最小距离的方法，属于船舶设计技术领域。
背景技术
船舶锚泊设计时，锚在收放过程中不与外板碰撞，特别是与球鼻艏之间保持一定距离，是判断锚泊设计成功的重要因素。该条件一般描述如下：船舶在横倾3°时，锚在收放过程中与船舶球鼻艏有不小于400的距离，若无距离要求，应确保横倾5°时不碰球首。
目前，锚泊设计时，首先获得锚链筒所在剖面，并在此基础上确定锚与船体外板的间距，即在A-A剖面中获得锚与外板剖面线的最小间距，如图1、2所示。或者在此基础上考虑船舶横倾和纵倾是锚与外板的间距情况。而锚台和锚唇尺寸应在上述基础上进行设计。
然而船体外板是一个三维曲面，再加上球鼻艏的影响，使得锚与外板间隙的判定变得复杂。现有技术所求得的最小距离是基于锚与船体外板剖面线的间距为直接依据，属于二维距离，因此是不精确的，如果误差偏大很容易造成实际收放锚过程中锚对船体的损坏。
综上，现有技术中，如图1、2所示，通常在A-A剖面基础上，以锚和与船体外板剖面线的最小距离作为锚与船体外板的最小间距，忽略了船体三维曲面的特点。而具有球鼻艏的船体外板将更加复杂，上述最小间距判断更为复杂。在考虑船舶横倾和纵倾时，由于该剖面既不是横剖面也不平行于中纵剖面，上述距离只能是近似值。也就是说现有技术所求得的最小距离是基于锚与船体外板剖面线的间距为直接依据，属于二维距离，因此是不精确的，如果误差偏大很容易造成实际收放锚过程中锚对船体的损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以精确获得锚与船体外板最小距离的方法，并建立一种结构模型，从而一是能够避免作业过程中锚对船体造成的损坏，另外也可以根据该距离对凸台尺寸进行迭代。
本发明采取以下技术方案：
一种测定锚与船体外板最小距离的方法，依次包括以下步骤：
A)以锚的最大半径R作为其最大作用半径，锚竖直移动时的最大作用范围呈圆柱体结构；
B)以某一高度处的水平切面分别与船体外板和所述圆柱体相交，得到该平面下的船体外板交线S1和圆柱体剖切圆C1；
C)找到船体外板交线S1上的一点P1，使该点到剖切圆C1的距离最小；
D)改变水平切面的高度值，重复步骤B)-C)，直到得到从船底到锚台位置所有高度处的最近距离点；
E)将所有所述最近距离点连接，形成三维空间曲线S；
F)选取该曲线S与锚链线L之间的最小距离D，所述距离D即为锚与船体外板最小距离。
进一步的，所述锚台凸出的尺寸根据所述最小距离D进行设定。
进一步的，所述船体是球鼻艏式的船体。
本技术方案通过找出不同高度处外板距离锚的最小距离点，从而得到整个作业过程中最小距离点的集合，进而可以找出最小距离D。
本发明的有益效果在于：
1)充分考虑到船体三维曲面的特点，尤其适用于船体外板曲面结构复杂的球鼻艏式船舶。
2)当船舶横倾和纵倾时，最小距离的判定也有较高准确性，具有判定价值。
3)大大提高了锚的设计安全性，从根本上避免了收放锚过程中锚对船体的损坏。
4)设计巧妙，彻底改变了现有技术中对锚与船体外板最小距离判定的习惯性办法。
附图说明
图1是现有技术中船舶锚链筒设置部位的俯视图。
图2是图1中A-A向剖视图。
图3是锚的最大半径R的示意图。
图4是锚竖直移动时的最大作用范围的圆柱体结构与船体外板部位的立体示意图。
图5是与图4对应的线框图，由于船体外板是平滑的曲面，纯线框图较难表达立体结构，所以将图5与图4结合进行结构展示。
图6是水平切面与圆柱体及船体外板相交的立体示意图。
图7是与图6对应的线框图，由于船体外板是平滑的曲面，纯线框图较难表达立体结构，所以将图7与图6结合进行结构展示。
图8是水平切面与圆柱体及船体外板相交时交线的俯视图。
图9是多个水平切面与与圆柱体及船体外板相交的立体示意图。
图10是与图9对应的线框图，由于船体外板是平滑的曲面，纯线框图较难表达立体结构，所以将图10与图9结合进行结构展示。
图11是图8中所有最近点P1集合后形成三维空间曲线S的立体示意图。
图12是与图11对应的线框图，由于船体外板是平滑的曲面，纯线框图较难表达立体结构，所以将图12与图11结合进行结构展示。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。
假定锚在作业过程中是缓慢平稳的，即排除由于锚的前后左右摇晃造成的最小距离不确定性。
首先，确定锚的最大作用范围，如图3所示的标示R。当锚竖直移动时，锚的作用范围为圆柱体形状，或者换句话说，用不同高度的无数水平切面对锚进行剖切，可以得到其水平面上的最大作用距离R，因为锚可以绕着锚链做360°旋转，可以认为锚在水平面上的最大作用范围是以该水平面与锚链的交点为原点，以R为半径的圆。因此在整个作业过程中，其作用范围是以锚链为轴，以R为半径的圆柱体，如图4、5所示。
其次，得到任意高度处圆柱体与船体外板的最近点。如图8所示，以某一高度处的水平切面分别与船体外板和上述圆柱体相交，得到该平面下的船体外板交线S1和圆柱体剖切圆C1，找到外板交线S1上的一点P1，使该点到剖切圆C1的距离最小。改变高度值，如图9所示，重复上述步骤，直到得到从船底到凸台位置所有高度处的最近距离点P2，P3，……。
最后，将上述各点按照高度顺序依次连接，得到一条光滑的三维空间曲线S，如图11、12所示，计算该曲线S与锚链线L之间的最小距离D，那么该距离D即为所需要计算的最小距离。
本发明彻底改变了现有技术中对锚与船体外板最小距离判定的习惯性办法，考虑了船体外板三维曲率的变化，尤其对于加装球艏的船舶，该方法能够获得准确的最小距离，尤其适用于船体外板曲面结构复杂的球鼻艏式船舶；当船舶横倾和纵倾时，最小距离的判定也有较高准确性，具有判定价值；大大提高了锚的设计安全性，从根本上避免了收放锚过程中锚对船体的损坏。
Claims (3)
1.一种测定锚与船体外板最小距离的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
A)以锚的最大半径R作为其最大作用半径，锚竖直移动时的最大作用范围呈圆柱体结构；
B)以某一高度处的水平切面分别与船体外板和所述圆柱体相交，得到该水平切面下的船体外板交线S1和圆柱体剖切圆C1；
C)找到船体外板交线S1上的一点P1，使该点到剖切圆C1的距离最小；
D)改变水平切面的高度值，重复步骤B)-C)，直到得到从船底到锚台位置所有高度处的最近距离点；
E)将所有所述最近距离点连接，形成三维空间曲线S；
F)选取该曲线S与锚链线L之间的最小距离D，所述距离D即为锚与船体外板最小距离。
2.如权利要求1所述的测定锚与船体外板最小距离的方法，其特征在于：所述锚台凸出的尺寸根据所述最小距离D进行设定。
3.如权利要求1所述的测定锚与船体外板最小距离的方法，其特征在于：所述船体是球鼻艏式的船体。
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