82 000噸散貨船掣鏈器安裝分析及工藝改進

摘要：本文介紹了82000噸散貨船掣鏈器的安裝調試過程，以及遇到的問題進行分析和工藝改進。

關鍵詞：散貨船；掣鏈器；分析；工藝改進

1 引言

82000噸散貨船是我公司自主研發(fā)的新船型，兼顧巴拿馬型和好望角型。首制船船東是丹麥的諾登公司，包括后續(xù)船L0018船。船東在船舶建造過程中對設備檢驗要求相當嚴格，尤其對本船掣鏈器的安裝相當嚴格，船廠通過不懈的努力，改進了掣鏈器安裝工藝，最終達到船東的標準，取得了很好的效果，縮短了整個錨系安裝施工周期。

本文主要對首制船掣鏈器安裝過程中遇到的問題進行分析和工藝改進，并對后續(xù)船的應用進行了闡述。

2 掣鏈器的安裝要求

掣鏈器在艏錨系統(tǒng)中的主要功能：

（1）船舶在航行或拋錨時夾住錨鏈；

（2）作為錨鏈在錨機鏈輪與錨鏈筒之間的導向器；

（3）調整錨機鏈輪出鏈角度，承受錨鏈收放時的壓力；

（4）調整錨機鏈輪與錨唇之間的夾角以及中心線偏差的角度，使錨鏈能收放自如；

（5）收錨后掣鏈器上的夾板或閘刀要與錨鏈環(huán)貼合并能靈活開合，承受剩余錨鏈和錨爪的重力，使錨機解壓。因此，掣鏈器的安裝必須能滿足以上功能的要求。

2.1 錨機鏈輪出鏈角度

本船要求錨機鏈輪與掣鏈器夾角θ為10°～20°，施工圖紙要求為～15°。從圖1可以看出，對掣鏈器的高度和與錨機的水平距離都有一定的要求。掣鏈器的高度越高，θ就越小；與錨機水平距離越大，θ也越小。

圖1 掣鏈器安裝的各種參數(shù)

2.2 錨機鏈輪與錨鏈筒中心線的變差角度

圖2所示，錨機鏈輪與錨鏈筒中心線設計上是在同一平面上的，但由于錨機和錨鏈筒安裝過程中難免會產(chǎn)生誤差，造成實際上它們的中心線不在同一平面。錨鏈工作時與錨鏈筒的接觸其實是在錨唇某一位置。錨唇是線型比較復雜鑄件，制造及安裝難免有誤差，這樣錨鏈從錨機鏈輪到錨唇的過程是很復雜的，錨鏈的中心線既要滿足錨機鏈輪中心線夾角α，也要滿足與錨鏈筒中心線的夾角α，見圖2。

因此要達到錨系收放功能只有通過調整掣鏈器，即調整它使得錨鏈中心線經(jīng)過錨機鏈輪、錨唇、掣鏈器上的3點在同一個平面上，且不能出現(xiàn)錨鏈在錨機鏈輪和掣鏈器上出現(xiàn)咬邊的現(xiàn)象，這使掣鏈器的安裝并不是單純調好高度和距離就垂直安裝的作業(yè)，必須傾斜一定的角度β才能達到要求。而這個傾斜角度必須結合錨鏈邊調邊看，經(jīng)常反復調試才能定下來，工作量很大。

圖2 掣鏈器的傾斜參數(shù)

2.3 掣鏈器上的閘刀要與錨鏈環(huán)貼合并能靈活開合

調整錨閘的前后距離，使錨收緊的狀態(tài)下放下閘刀時，閘刀與錨鏈的距離L滿足要求，如果錨爪是與船體外板接觸的，L約為5 mm；錨爪是與錨唇接觸的（本型船），L約為15 mm。不滿足時調整掣鏈器的高度和與錨機的距離來達到要求，降低高度可以使L增大，減少與錨機的距離可以使L減少。

錨在收緊的狀態(tài)下要求錨與船體或錨唇的接觸必須是三個點，也是常說的三點一個面，只有三個點貼實了才能減少錨在船舶行駛過程中遇到風浪時的移動，減少磨損。船舶在行駛過程中遇到風浪時錨會上下移動，L的大少決定錨上下移動的距離，如果錨爪是與船體外板接觸的，當L值越大時，錨爪移動距離就越大，很容易磨穿船體外板；如果錨爪是與錨唇接觸的，L值允許稍大一些，因為錨爪上方是空的，不會和船體外板摩擦。

3 常用的安裝工藝

3.1 安裝程序

掣鏈器常用的安裝程序見圖3。

圖3 掣鏈器安裝流程圖

安裝位置是根據(jù)錨機的鏈輪中心到錨鏈筒中心拉線確定，高度根據(jù)錨機鏈輪的高度取θ較小值，先去除部分余量，傾角β調整確定比較困難，一般不能調大以防余量割除造成掣鏈器座架報廢。

由于要滿足θ又不確定傾角β的情況下就需要逐步調整掣鏈器，總余量要分多次切除，不能把所有余量一次就切完，以免切割過量，使掣鏈器報廢，此過程工作量很大，對船舶建造周期帶來較大的影響。

同時掣鏈器是強受力的設備，必須有相應的加強結構。由于設計與現(xiàn)場實際存在誤差，使設計的加強結構必須相應的修改，這是船舶建造較難避免的問題。

3.2 首制船遇到的問題及分析

首制船的掣鏈器安裝船東要求非常嚴格，施工周期達3個多月。現(xiàn)場實際情況存在較多的誤差，錨機鏈輪與錨鏈筒的中心線的夾角α較大，對傾角β更難以確定，給掣鏈器調整造成極大的困難，反復調整無果。

另外，船東提到一個我們沒有考慮的問題，就是作用在掣鏈器上的受力方向。掣鏈器是強受力的設備，它受到的力F必須以最小的力矩傳到加強結構上，并要均勻分布。F主要是掣鏈器兩端的錨鏈拉力F1（同一節(jié)錨鏈兩端作用力基本相同為F1）分解合成的，作用力的夾角分別是φ和ω，也是基本相等，如圖2所示。

船東提出F的方向必須盡可能指向掣鏈器下腳的中心，如方向靠前了就會使掣鏈器B區(qū)域應力集中，如靠后了就使A區(qū)域應力集中，不管哪種情況都會供掣鏈器本身以及船體甲板受力不均勻，所以要使F的方向指向A和B中間，使A和B區(qū)域的受力均等。

經(jīng)過分析，F(xiàn)的方向可以通過切割余量來調整。現(xiàn)場M和N是不相等的，且N（約7.5米）大于M（約1.3米），所以當掣鏈器高度下調時φ和ω都會增大，但φ的變化量大于ω，由于φ和ω應該要基本相等，這就會使F往A區(qū)域移動，為使F不變化，切割余量時就要盡量靠前。當掣鏈器往錨鏈筒方向移動時φ和ω都會減少，但φ的變化量大于ω，這樣就會使F往B區(qū)域移動，為使F不變化，切割余量時就要盡量靠后。所以當調整掣鏈器高度和位置時，就要注意余量切割的部位。

對于θ，由于范圍較大，一般可以滿足，故不重點分析。對于β，受影響因素較多，一般的方法是根據(jù)錨鏈的運走情況逐漸調整。錨鏈本身很粗狂，錨鏈行走時，垂直和水平鏈環(huán)交替與掣鏈器輪邊緣的距離不斷變化，對β的確定帶來很大影響，如傾斜度不能準確定出的話，就會出現(xiàn)咬邊，在拋錨時容易出現(xiàn)卡鏈現(xiàn)象，這是比較危險的，如圖3所示。 所以安裝的關鍵是在于如何找出傾斜度β。

圖4 錨鏈在掣鏈器輪產(chǎn)生咬邊情況

4 改進安裝工藝方案

4.1 改進方案

由前面分析得到，掣鏈器安裝的關鍵在于如何調整好傾斜度β。本船利用工裝代替錨鏈進行調整，即用鋼絲繩和重塊代替錨鏈和錨爪，如圖4所示。

鋼絲繩可以很好的反映錨鏈的中心線，在重塊的作用下也很好找出錨鏈與錨唇接觸的位置。這樣只要調整好鋼絲繩，確保它在錨機鏈輪和掣鏈器導輪的中心就可以把傾斜度β基本確定，然后量出H1和H2，在后面再調整切割余量時只要保證H1-H2不變，傾斜度β基本不變化。另外，鋼絲繩和重塊較錨鏈貓爪輕很多，在調整過程中比較容易把握。

如圖5所示，在調整時只要把鋼絲繩和粉線調到a1=a2，a3=a4就可以基本定下β，包括錨機鏈輪也是。粉線是用于檢驗，確保導輪中心平面與鋼絲繩CDE在同一個面。粉線的E點和D點要求EC=CD，這樣粉線的中心就在F方向上，同時可以為調整F提供很好的標準。

掣鏈器在工裝的幫助下很快就能基本確定位置、高度、傾斜角。接著上錨鏈再進行高度和前后位置調整，使L滿足要求，過程都不會影響β，因此掣鏈器的調整也基本完成。

此方法得到很好的效果，并得到船東的認同，掣鏈器的安裝速度也由此加快完成，并順利通過報驗。

圖4 工藝改進示意圖

圖5 檢驗方法圖示

4.2 取得的效果

（1） 用鋼絲繩和鐵塊代替錨鏈和錨爪，減少了頻繁吊錨鏈的起重作業(yè)，方便移動掣鏈器以及改善作業(yè)安全環(huán)境。

（2） 鋼絲繩檢驗掣鏈器傾角β比錨鏈精確很多，同時利用粉線檢驗掣鏈器受力方向F也容易確定。

（3） 減輕了工作量和提高了作業(yè)效率，為錨系安裝提供很好的條件。

（4）該方案在后續(xù)船也得到很好的效果，L0018船在施工周期上比首制船節(jié)省一半多，船東都比較認可，包括秦發(fā)、海興、宏發(fā)等不同船東。

此安裝工藝不僅適用于82000噸散貨船，也適用于后面320000噸原油船和115000噸原油船，可有效縮短建造周期，提高生產(chǎn)效率。

5 結束語

我司成立時間不長，一些建造技術還存在不完善的地方，在承傳經(jīng)驗豐富的老船廠的技術的基礎上，還需要不斷探索和創(chuàng)新。在建造過程中，聽取船東和船檢部門的意見也對我們有很好的幫助。只有不斷提升技術水平才能造出質量好的產(chǎn)品，才能為我司降本增效，提高船舶的市場競爭力。

參考文獻

[1] 刁玉峰，《船舶舾裝工程》， 哈爾濱工程大學出版社， 2006

[2] 范欽珊， 劉燕， 王琪，《理論力學》， 清華大學出版社， 2004