劉正亮 段謨簿 張濤 付永麗

摘? ? 要：錨泊系統(tǒng)是船舶的重要組成部分，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功與否關(guān)系到船舶的安全停泊，錨與錨臺(tái)錨唇和錨架的合理匹配是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本文從實(shí)際項(xiàng)目建造過(guò)程中出現(xiàn)的典型問(wèn)題展開(kāi)分析研究，總結(jié)出不同形式錨與錨架的優(yōu)缺點(diǎn)，供各船型的錨與錨架存放方式設(shè)計(jì)及應(yīng)用參考。

關(guān)鍵詞：錨；錨架；匹配；設(shè)計(jì)優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：U664.43 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Optimized Design of Anchor and Anchor

Frame Matching Storage

LIU Zhengliang，? DUAN Mobu，? ZHANG Tao，? FU Yongli

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited，? Guangzhou 511462 ）

Abstract： The anchoring system is an important part of the ship. The success of the system design is related to the safety of the ship berthing. The anchor and anchor chock & anchor mouth matching fairly with the anchor rack is the key point of the system design. This paper analyzes and compares the advantages and disadvantages of different anchors and anchor racks from several typical problems appeared in the construction process of actual projects， providing reference for the design and application of anchors and anchor rack storage of various types of ships.

Key words： anchor;? anchor rack;? matching;? design optimization

1? ? ?前言

錨泊系統(tǒng)是船舶的重要組成部分，錨泊系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足錨收放自如、順暢，使用安全方便，避免損傷船體。根據(jù)使用要求不同，錨泊設(shè)備主要有航行錨泊設(shè)備、定位錨泊設(shè)備及深海系留錨泊設(shè)備3種：航行錨泊設(shè)備，主要供船舶在錨地、港內(nèi)或遮蔽水域內(nèi)等待泊位或潮水時(shí)臨時(shí)停泊之用；定位錨泊設(shè)備：是在作業(yè)時(shí)需要控制船位，或在有限范圍內(nèi)改變船位時(shí)使用，通常以船舶本身為中心，向四周拋出若干條錨索系住船舶。本文主要探討航行錨泊設(shè)備和定位錨泊設(shè)備錨與錨架的匹配問(wèn)題。

2? ? 錨泊系統(tǒng)組成

航行錨泊系統(tǒng)主要由錨、錨鏈、錨唇、錨臺(tái)、錨鏈筒及蓋、錨絞車(chē)、錨鏈管及蓋、錨鏈艙等組成；定位錨泊系統(tǒng)主要由錨、錨索、錨架、導(dǎo)纜器、定位錨絞車(chē)等組成。兩套錨泊系統(tǒng)的工作原理，均是操作錨絞車(chē)將錨從泥土中拉出，最終將錨與錨唇/錨架存放貼緊，防止船舶或平臺(tái)在航行/拖航工況下晃蕩。若航行過(guò)程中無(wú)法處理錨與錨唇/錨架的存放，會(huì)影響首部區(qū)域的船體結(jié)構(gòu)，錨的撞擊噪音還會(huì)影響船員的居住環(huán)境，因而在設(shè)計(jì)錨泊系統(tǒng)時(shí)應(yīng)充分考慮錨的存放。

2.1? ?錨的選型

傳統(tǒng)的三大主力船型的錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首錨一般選用斯貝克錨或AC-14大抓力錨，并且采用錨與錨臺(tái)錨唇匹配存放方式：

1）斯貝克錨

斯貝克錨是普通無(wú)桿錨，已有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T711-1995，其主要特點(diǎn)是錨頭重心略低于轉(zhuǎn)軸，當(dāng)錨吊起時(shí)錨爪處于豎直狀態(tài)與錨桿大致在同一平面內(nèi)，從而在收錨過(guò)程中避免錨爪剮蹭船殼外板。

2）AC-14大抓力錨

AC-14大抓力錨也是普通無(wú)桿錨，已有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T3972-2005，其性能十分優(yōu)良，抓力大，能適應(yīng)各種泥砂地質(zhì)，穩(wěn)定性好，便于收藏。按CCS《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》要求，當(dāng)采用大抓力錨作為首錨時(shí)，每只錨的質(zhì)量可為普通無(wú)桿首錨質(zhì)量的75%，因船廠采購(gòu)錨的成本是按錨的質(zhì)量來(lái)核算，因此設(shè)計(jì)首選大抓力錨。

3）德?tīng)柼╁^

工程船或海工平臺(tái)的錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)，按具體項(xiàng)目和使用用途選型，一般可選AC-14大抓力錨、德?tīng)柼╁^等。德?tīng)柼╁^的構(gòu)造不同于一般的無(wú)桿錨，它的錨爪較尖，兩爪尖之間的空隙較小，拖曳時(shí)容易嚙入土中，錨爪為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，錨桿和錨卸扣為鑄鋼件或鍛鋼件，德?tīng)柼╁^的收緊方式一般與錨架匹配存放。

2.2? ? 錨的存放形式

1）運(yùn)輸船的錨，一般與錨臺(tái)錨唇或錨穴匹配存放，如圖1、圖2所示。

2）工程船或海工平臺(tái)的錨，一般與錨架匹配存放。錨架一般由鋼管制作成桁架結(jié)構(gòu)，安裝在船舶或平臺(tái)的外板上。

錨與錨架存放的形式有兩種：一種是錨爪張開(kāi)到一定角度，錨桿在錨架上方，錨爪在錨架下方，錨爪張開(kāi)與錨架卡住，如圖3所示；另一種是錨爪張開(kāi)到一定角度，錨整體存放在錨架上方，如圖4所示。

2.3? ?錨與錨架匹配存放存在的問(wèn)題

1）斯貝克錨主要是與錨臺(tái)錨唇或錨穴匹配，技術(shù)比較成熟；

2）AC-14大抓力錨與錨架匹配存放，可分為兩種情況：一種是錨爪處于張開(kāi)狀態(tài)，錨爪卡在錨架下方；另一種是錨存放在錨架上方，通過(guò)錨冠與錨架橫桿卡住存放，在拉錨過(guò)程中錨桿沿著錨架上移滑動(dòng)，錨在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)呈現(xiàn)錨桿翻轉(zhuǎn)和不翻轉(zhuǎn)兩種情況，兩種情況均無(wú)法將錨爪與錨架卡住，使收錨失敗，見(jiàn)圖5所示。

3）德?tīng)柼╁^與錨架的匹配情況與AC-14大抓力錨情況相同，同樣存在錨桿翻轉(zhuǎn)和不翻轉(zhuǎn)兩種情況，均無(wú)法將錨爪與錨架卡住，使收錨失敗，見(jiàn)圖6所示。

2.4? ?錨與錨架匹配存放優(yōu)化方案

錨為標(biāo)準(zhǔn)件，由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家按CB或GB生產(chǎn)；設(shè)計(jì)錨爪與錨架卡住存放形式時(shí)，需注意選非平衡錨；錨存放在錨架上方時(shí)，選平衡錨；錨架為自制件，由船廠設(shè)計(jì)制作；確定了錨與錨架的存放形式后，錨與錨架設(shè)計(jì)是否匹配是保證錨泊系統(tǒng)正常使用的重要條件。

1）錨與錨架不匹配原因分析

（1）錨爪與錨架橫桿卡住存放形式

錨會(huì)隨著錨絞車(chē)的起錨從泥土中被錨鏈或錨索拉起，錨鏈或錨索會(huì)沿著錨架向上移動(dòng)，首先是錨卸扣與錨架接觸，錨卸扣拉著錨桿在錨架向上滑動(dòng)，錨爪出水后與錨架橫桿卡?。诲^卸扣由于長(zhǎng)寬尺寸差異較大，是平躺著沿錨架上升，而錨桿的橫截面為長(zhǎng)方形，四邊有倒角，錨桿與錨架為線(xiàn)接觸，受錨卸扣平躺著向上拉，導(dǎo)致錨桿與錨架橫桿接觸為錨桿截面的短邊，錨卸扣向上離開(kāi)錨架后，錨桿容易產(chǎn)生側(cè)向力會(huì)突然翻轉(zhuǎn)，使得錨桿長(zhǎng)邊與錨架接觸，因而在拉錨過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)圖5和圖6所示的不匹配情況。

由于選型的錨為非平衡錨，在錨爪出水時(shí)會(huì)存在錨爪朝上和朝下兩種情況，當(dāng)錨爪朝上出水時(shí)，錨爪始終無(wú)法與錨架接觸，因而拉錨過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)圖5的不匹配情況。

（2）錨存放在錨架上方存放形式

錨存放在錨架上方存放形式，同樣存在錨爪出水時(shí)錨爪朝上和朝下兩種情況，當(dāng)錨爪朝下出水時(shí)，錨爪與錨架卡住，無(wú)法翻轉(zhuǎn)至錨架上方，無(wú)法達(dá)到圖4的效果。

2）優(yōu)化方案

（1）錨爪與錨架卡住存放形式

① 由上所述可知，錨與錨架不匹配的主要原因之一，是由于錨桿在上升過(guò)程中發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致錨爪無(wú)法與錨架卡住存放。由于錨為標(biāo)準(zhǔn)件，無(wú)法修改相關(guān)參數(shù)尺寸，因而解決措施應(yīng)從限制錨桿翻轉(zhuǎn)的角度考慮。

如何通過(guò)優(yōu)化錨架結(jié)構(gòu)來(lái)限制錨桿在上升過(guò)程中的翻轉(zhuǎn)：錨架由鋼管彎制，錨桿與錨架的水平管為線(xiàn)接觸，錨桿與水平管接觸點(diǎn)位置由錨泊系統(tǒng)確定，因而可在接觸點(diǎn)兩側(cè)增加鋼管導(dǎo)板來(lái)限制錨桿的翻轉(zhuǎn)，將鋼管導(dǎo)板設(shè)計(jì)一定角度起到導(dǎo)向作用，具有恢復(fù)錨桿翻轉(zhuǎn)的能力；或者，通過(guò)改變錨架的水平管形狀，制作成凹字形的水平管，限制錨桿的活動(dòng)范圍，防止錨桿的翻轉(zhuǎn)。兩種解決方案均得到了實(shí)船驗(yàn)證，效果較理想，見(jiàn)圖7所示。

② 由上所述可知，錨與錨架不匹配的主要原因之二，是在起錨過(guò)程中錨爪始終處于打開(kāi)狀態(tài)，錨爪會(huì)存在向上和向下兩種形式。當(dāng)錨爪處于向下時(shí)起錨，錨爪會(huì)很好的與錨架水平管卡住存放；但當(dāng)錨爪處于向上時(shí)，錨爪無(wú)法卡住，因而解決措施應(yīng)從當(dāng)錨爪向上起錨時(shí)如何調(diào)整錨爪的方向角度考慮。

如何通過(guò)優(yōu)化錨架結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整錨爪的方向：改變錨爪的方向，需要額外提供外力，在錨冠處提供支撐，使銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)改變錨爪朝向，隨著錨桿提升使錨爪與錨架匹配卡緊。該優(yōu)化方案需要制作兩套錨架，分上下布置，下錨架用于卡住錨爪提出水面向下的狀態(tài)，而上錨架用于卡住錨爪提出水面向上的狀態(tài)。該方案已得到實(shí)船驗(yàn)證，效果較理想，見(jiàn)圖8所示。

（2）錨存放在錨架上方存放形式

訂貨錨的選型為平衡錨，平衡錨是當(dāng)錨桿處于豎直狀態(tài)時(shí)，錨爪始終朝上，能較好規(guī)避錨爪朝下的情況；當(dāng)錨爪朝上起錨時(shí)，通過(guò)在常規(guī)錨架上增加結(jié)構(gòu)，達(dá)到存放錨的目的。錨架優(yōu)化要點(diǎn)為：在錨架水平管下方設(shè)計(jì)導(dǎo)向板，錨架上方斜撐管設(shè)計(jì)調(diào)整墊片和止動(dòng)角鋼。導(dǎo)向板主要給錨冠提供翻轉(zhuǎn)支撐力，讓錨在上升過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，使錨爪朝下與止動(dòng)角鋼頂住卡死；錨冠與錨架之間的間隙，通過(guò)調(diào)整墊片調(diào)整。具體優(yōu)化方案，如圖9所示。

3）小結(jié)

通過(guò)對(duì)錨與錨架匹配存放存在的問(wèn)題進(jìn)行原因分析，提出錨的選型建議和錨架的優(yōu)化設(shè)計(jì)，較好的滿(mǎn)足了錨與錨架的匹配存放，并經(jīng)實(shí)船驗(yàn)證，效果較好。

3? ? 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)錨與錨架存放形式的探討，綜合了多個(gè)項(xiàng)目出現(xiàn)的典型問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試反饋，優(yōu)化多種設(shè)計(jì)方案，查閱相關(guān)規(guī)范資料，咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)院、船東等多方意見(jiàn)總結(jié)而成，在解決施工和船東使用時(shí)遇到問(wèn)題的同時(shí)，可提供多種可選方案供船東選擇，并得到了實(shí)船驗(yàn)證。本文的各種優(yōu)化方案對(duì)錨泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有重要的參考意義。

參考文獻(xiàn)

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