4000t舉力浮船塢配錨規格分析

鄭 孟，張曉勇

（廣東新船重工有限公司，廣州511258）

1 前言

浮船塢入級規范對浮船塢的錨泊設備未作具體要求,通常按照鋼質內河船舶建造規范（簡稱“內規”）的規定進行配置，即根據船舶舾裝數確定首、尾錨數量和總質量、錨鏈鏈徑和長度。 “內規”在確定錨設備時，是選取船首迎風、迎流的狀態，而浮船塢的實際錨泊作業工況與“內規”不完全相符。浮船塢作為非自航工程船舶，錨設備除了滿足一般船舶停航錨泊作用外，還需兼做移船絞車滿足浮船塢移船定位的功能，可能會出現側向迎風迎流的工況。

2 浮船塢介紹

主要參數：塢長89.8 m，塢寬34 m，凈內寬27 m，型深4.6 m，塢深14.6 m，作業吃水4.2 m，最大沉深吃水12.1 m，舉力為4 000 t，作業航區為內河B級。

實船首錨配置：霍爾錨2個，規格為C3060；配192.5 m長、φ46鋼絲纜2根。塢尾2根鋼絲纜連接岸上帶纜柱，用于對接船臺。

實際應用中，浮船塢吃水約1 m，僅縱向靠泊無作業，在6、7級風況下側向迎風迎流，出現了走錨現象。而在絞纜移船作業過程中，也發現錨泊力明顯偏小。

3 按舾裝數配置錨

4 000 t舉力浮船塢作業航區為內河B級，舾裝數按下式計算：

式中：K1、K2——系數， K1=0.50，K2=5.0；

Ls——滿載設計水線長度，m；

B——船寬，m；

d——滿載設計吃水，m；

b——上層建筑及甲板室圍壁的最大寬度，m；

H——船體中縱剖面處滿載水線以上主體及上層建筑（甲板室）各層寬度大于B/4艙室的高度之和，m；

S——滿載設計水線以上主體及上層建筑（甲板室）的側投影面積，m2。

經過代入相關數值，求得舾裝數：

N=2 318。

按“內規”對應舾裝數2 200～2 400范圍，應配置：首錨2個，質量為2 650 kg；有檔焊接首錨鏈330 m，鏈徑φ34 mm（AM2級）。

DNV《海船規范》規定：如果鋼絲繩接受代替有檔錨鏈，則至少應具有錨鏈同樣的破斷力。在錨與鋼絲繩之間配一段錨鏈，其長度為12.5 m，錨的質量應比按舾裝數確定的質量增加25%，鋼絲繩應比按舾裝數確定的錨鏈長度增加50%。

該浮船塢原設計配置一段錨鏈，但因與導鏈器不匹配而取消，所選用錨重僅為舾裝數規定的1.15倍，φ34鋼絲繩與所要求錨鏈破斷力相當，實際配置φ46，單位重量增加83%，長度增加17%。該浮塢僅用于廠區碼頭作業，環境因素相對穩定，因此未完全參照DNV《海船規范》配備相應規格。

4 按錨泊力計算校核

錨泊系統計算通常需要在各種環境組合條件下進行，由于沒有足夠的資料來進行風、流、波浪的方向組合，故考慮最有可能的惡劣的迭加條件。從工程應用的角度，這可保證系統的安全性。對于本浮塢來說，因波浪很小，不計其對浮塢的影響，有影響作用的主要是風壓力和水流力。

錨泊工況：風速12 m/s（6級風）,水流1.0 m/s；吃水4.2 m，側向迎風迎流無作業，如圖1所示。

圖1

（1）風壓力計算

式中：ρ—空氣密度，1.22 kg/m3；

Vx—風速，12 m/s;

Ai—水線以上正向受風面積，Ai=828 m2;

Csi—受風面積Ai的形狀系數，為1.2；

ΣCsAi=1.2×828=994 m2。

求得：R風=87.3 kN

（2）水流阻力計算

式中：Ai—水下濕表面積，Ai=1 040 m2;

V—相對速度，V=1 m/s

求得：R摩擦阻力=1.7kN

式中：CB—方形系數，CB=0.98；

A—浸水部分的船體橫剖面積，A=377.2 m2;

V—相對速度V=1 m/s。

求得：R摩擦阻力=54.3 kN

因此，作用在船上的外力為：

由以上計算可知，風壓力為主要影響因素，按照安全規定，超過6級風則要求停止作業。

浮船塢一般按八字錨泊方式錨泊，依據角度及分力合成，錨泊力簡化為按單錨泊方式計算。錨泊力主要由錨提供的抓力和臥底錨鏈提供的錨鏈摩擦力組成。

浮船塢在受到外力移位時，懸垂的鋼絲繩索相對錨鏈更易被拉直，吸收緩沖的功能低得多，使得作用在錨桿的拉力不再是正常的水平狀態，而是向上拉引，角度越大，錨的抓力越小，因此以索代鏈應適當增加錨重，參照DNV《海船規范》，按25%比例增加。

霍爾錨按抓重比3計，R/3=5 t ，5×（1+25%）=6 t，故 6 t錨可滿足6級風況下的錨泊要求。

5 比較分析

（1）浮船塢根據舾裝數計算來配錨，規格偏小，這是因為舾裝數對以側面受力為主的狀態考慮得不夠；

（2）浮船塢下潛直至下水船舶起浮之前，浮船塢一直受到下水船舶的重力和靜摩擦力，下水船舶也會承受環境的風載與水流力的作用，所以舾裝數計算時還應該把下水船舶納入其中；

（3）按舾裝數配置6 t錨，可滿足于浮船塢在8級風下（風速18 m/s）縱向迎風迎流的錨泊。因工作狀態需要橫向迎風迎流時，則可滿足6級風以下的正常錨泊。而浮船塢作業時，錨泊力是否足夠則還需要考慮該工況下其他影響因素。

6 作業工況影響因素

浮船塢錨機拉力除與風、水流、波浪等外部環境力持平外，還需要增大拉力，通過絞纜移動調整浮船塢自身位置，實現對接船臺、定位下潛等功能。

浮船塢下潛作業，與河床間距往往非常小，形成很大的淺水阻力，考慮該工況下的錨泊力必須將其計算在內。

7 解決方案

針對目前配錨規格偏小的問題，在不改變錨機等其他錨泊設備的前提下，提出以下解決方案：

（1）在錨和錨索之間局部增設配重，以加強錨基，保證錨桿對泥底仰角為0°，使錨的抓力系數為最大值；

（2）針對錨泊區域為沙質河底，增加錨爪長度，以增加錨抓土深度，提高錨抓力；

（3）將目前2只3t錨分別更換為6t錨。

經過比較分析，相對增大抓力系數，加大錨重更為有效改善錨泊力。因此，公司決定更換為6t錨，并在錨與索之間增加配重以補償取消的錨鏈重量，保證錨的抓土穩定性。經過實際應用，改善效果明顯。

風是影響浮船塢安全的主要因素，在合理配置錨的同時，應明確浮船塢移船及下潛等作業時風的等級，必要時可由拖輪輔助作業，在6級以上風況時應停止作業，并采取有效的避風措施。

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