某型船舶錨裝置優化改進研究

王東濤，童小衛

（1. 海軍駐上海滬東中華造船（集團）有限公司軍事代表室，上海 200129；2. 滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

某型船舶錨裝置優化改進研究

王東濤1，童小衛2

（1. 海軍駐上海滬東中華造船（集團）有限公司軍事代表室，上海 200129；2. 滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

某型船舶的錨裝置在拋錨時分別出現了錨不能初始下滑和錨桿卡滯在錨鏈筒內等問題，通過錨鏈筒、錨卸扣、錨穴和錨唇等的優化改進，使問題得以解決，取得了滿意的效果。

大抓力錨；錨卸扣；錨鏈筒；錨唇；錨穴

0 引言

船舶錨裝置是實現船舶錨泊的所有設備和裝置的總稱，它由錨、錨鏈、錨鏈筒、錨唇、掣動和固定裝置、錨機等組成，典型的船舶錨裝置布置圖如圖 1所示[1]。由于大抓力錨的質量相對較輕，約為其它普通錨重的 75%，為減輕整套錨裝置的質量，許多船舶優先選用大抓力錨作為艏錨和邊錨。AC-14大抓力錨是目前國際上獲得認可的大抓力錨，且AC-14大抓力錨能適應各種泥、砂底質，穩定性好，收藏方便[1]，但在新造船舶實際的設計應用中，也發現存在很多設計上的難點和問題。某型船舶采用國內標準(GB/T3972-2005[2]）的 AC-14大抓力錨作為艏錨，該型首制船的錨裝置在碼頭系泊試驗時，分別出現了在拋錨過程中錨不能初始下滑和錨桿卡滯在錨鏈筒內等問題，由于此時錨裝置已訂貨并制造，在錨鏈筒處船體結構與外板已開孔，錨鏈筒已安裝，若要對錨裝置進行重新設計改進，工作量和難度都很大，時間上也不允許。經與設計單位溝通后，通過認真分析研究，對錨鏈筒、錨卸扣、錨穴和錨唇等進行了優化設計，并反復試驗、改進，最終使落錨獲得成功，避免了大的返工，確保了研制工程的質量和進度，取得了滿意的效果。

1 主要問題和原因分析

1.1 主要問題

1）錨桿卡滯在錨鏈筒內

圖1 船舶錨裝置側視圖

一般新型船舶的首制船應制作錨裝置的錨、錨鏈筒及其凸緣、錨穴等操作模型，并按錨裝置的設計布置和角度等進行木模拉錨試驗，驗證它們與艏部線型的配合尺寸及安裝位置的合理性、正確性，以保證錨能順利收放。某型船舶錨裝置的原設計方案中錨鏈筒傾斜角度α1（錨鏈筒中心線與水平線的夾角）為35°，根據以往的經驗，該角度偏小，會阻礙落錨。與設計單位進行溝通后，該型首制船在木模拉錨試驗時，將α1調整為36°，錨（木模）能順利下滑，但在錨裝置碼頭系泊試驗時，錨下滑一定距離后，錨桿端部（錨卸扣）抵住錨鏈筒上表面，出現了阻錨現象。

2）錨不能初始下滑

在碼頭系泊試驗過程中，錨收到位后，偶爾會出現錨鏈完全放松后，錨不能靠自身重力下滑，當起錨終速度較大時，發生卡錨的機會也越大，頻繁多次收緊、放松錨鏈，錨仍然不能下滑，需用撬棒施加外力后，才能下滑。

3）在碼頭系泊試驗過程中，發現錨桿卡滯在錨唇鑄鋼件處。

4）在木模拉錨試驗時，發現錨爪在收入錨穴端板后，沒有完全固定住，錨爪會晃動。

1.2 原因分析

經過多次試驗，反復觀察，并進行了具體的分析研究后，發現問題的主要原因有以下幾個方面：

1）當錨鏈筒傾斜角度α1（錨鏈筒中心線與水平線的夾角）小于36°時，錨在下滑過程中，錨自重產生的下滑力偏小，其自重產生的下滑力分量不足以克服錨桿及錨卸扣與錨鏈筒之間產生的摩擦力，錨不能依靠自重下滑，會導致拋錨困難，以往建造的其它船舶就出現過此類情況；

2）錨鏈筒直徑與錨桿及錨卸扣大小尺寸不匹配，錨桿和錨卸扣尺寸過大，而錨鏈筒直徑偏小。與等重的普通錨相比，國內標準的AC-14大抓力錨的錨桿尺寸較大，該型船舶的錨鏈筒直徑為φ320mm，落錨過程中，錨在下滑一定距離后，錨桿端部抵住錨鏈筒上表面；與錨桿適配的錨卸扣尺寸偏大，AC-14大抓力錨自帶的錨卸扣與標準的錨卸扣（GB/T 547-1994[3]）存在一定差異，相對來說，顯得較寬較短。以1845kg的AC-14大抓力錨為例，其自帶錨卸扣寬299mm，而對應的標準錨卸扣a16的寬度為256mm，如圖 2、圖 3所示（圖中的尺寸單位為mm）。錨卸扣變寬導致其較易與錨鏈筒接觸，從而增加與錨鏈筒內壁的摩擦力，對拋錨不利；

3）由于錨唇放樣前突不夠，使錨進入錨穴的過程中，錨爪先與錨穴頂板接觸，然后錨冠與錨唇接觸，造成錨爪與錨穴頂板之間存在一定的作用力，導致錨爪與錨桿夾住錨穴頂板與錨鏈筒，使錨不能依靠自身重力下滑；

圖2 國內標準的AC-14大抓力錨[2]

圖3 國外AC-14大抓力錨[5]

4）錨唇設計不合理。在落錨過程中，錨桿卡在錨唇的加強鑄鋼件處，導致錨無法下落；

5）錨爪收回錨穴時與錨穴端板有一定的距離，錨穴端板不能牢固固定住錨爪。

2 改進研究

經與設計單位溝通后，決定采取通過對錨鏈筒、錨卸扣、錨穴和錨唇等的優化改進來解決卡錨等問題。

2.1 錨鏈筒

經實船勘驗，錨裝置的錨、錨卸扣、錨鏈筒、錨穴和錨唇等都已制作、安裝完畢，且都符合施工圖紙要求。由于錨桿端部抵住錨鏈筒上表面的主要原因是錨鏈筒直徑與錨桿及錨卸扣大小尺寸不匹配（錨桿和錨卸扣尺寸過大、而錨鏈筒直徑過小），因此需采取減小錨桿和錨卸扣的尺寸或放大錨鏈筒直徑的方法來解決。船舶的錨裝置設計應根據《舾裝數計算書》計算結果進行選取。如果減小錨桿的尺寸，將不能滿足以上規定和要求；而采取直接放大錨鏈筒直徑的方法，雖然能解決該問題，但是錨鏈筒開孔處的艏部船體線型非常復雜，工作量和難度都很大。因此，采取對錨鏈筒進行局部修改的措施，主要是通過加大錨鏈筒中間部分的直徑，將原來直徑 320mm的圓筒改成440mm×320mm的腰圓，該方法不需重新制作錨鏈筒，也無需對外板、船體內部結構進行較大改動，避免了放樣、切割、裝焊等大量返工工作。

經現場測量，卡錨處距錨鏈筒在 1甲板的出口距離約為1400mm，經反復試驗，并對卡滯點進行了測量，測量結果如下：1400mm（3次），1500mm（3次），1600mm（2次），以上距離均為卡滯點距錨鏈筒上半部與 1甲板交點的尺寸。根據以上測量結果，確定錨鏈筒改進方案，如圖4所示。

從圖 5實船錨鏈筒圖片中可以看出，該改進方案無需改動外板和其它船舶構件，可以在實船上實施。經過修改的局部錨鏈筒直徑明顯加大，并且過渡合理，通過反復試驗證明，錨桿端部不再與錨鏈筒上表面發生碰撞。

圖4 錨鏈筒改進方案示意圖

圖5 實船錨鏈筒圖

2.2 錨卸扣

該型船舶 AC-14大抓力錨自帶的錨卸扣尺寸較大，也是造成卡錨的原因之一，該錨卸扣的具體尺寸見圖 6。該船錨重 1080kg，如果選用普通錨，其重應為 1440kg（1080kg/0.75=1440kg）。根據錨卸扣標準（GB/T547-94），應選用規格為a14的錨卸扣，具體尺寸見圖7。在保證錨卸扣強度滿足要求的情況下，設計出外部尺寸同a14、內部尺寸能與1080kg大抓力錨錨桿匹配的錨卸扣。通過減小錨卸扣外部尺寸，可增加錨下滑過程中錨桿中心線與水平面的夾角，增大錨自重沿錨下滑方向的分量，有利于錨的下滑。

2.3 錨唇

解決了錨桿端部抵住錨鏈筒上表面的問題后，在錨桿下落至錨鏈筒與錨唇連接處時，又卡在錨唇（鑄鋼件）上。卡住錨桿的鑄鋼件（錨唇上卡住錨桿的部位如圖8中波浪線處所示）約為90mm，通過與設計單位的溝通，確認割除該部分鑄鋼件不會對主體結構強度產生影響，割除后通過反復試驗證明，錨桿不再與錨唇發生碰撞，這一問題得到了徹底解決。

2.4 錨穴和錨唇

經實船勘驗，發現在錨進入錨穴的過程中，錨爪先與錨穴頂板接觸，然后錨冠與錨唇接觸，錨爪及錨穴頂板上接觸處有特別明顯的劃痕。反復觀察錨進入錨穴后的運動情況，發現錨到位瞬間錨爪先與錨穴頂板接觸，在錨機拉力作用下，錨進一步往錨鏈筒內運動，直至錨冠與錨唇接觸使錨收緊固定。在此過程中，錨爪住與錨穴頂板之間存在較大的擠壓力，使錨“卡”在錨穴內，再次放錨時錨的自重無法克服該“擠壓力”，造成卡錨。

圖6 AC-14大抓力錨自帶的錨卸扣尺寸

圖7 a14錨卸扣的具體尺寸

圖8 錨唇上卡住錨桿的部位

經過研究，決定在錨唇上增加一塊墊板，如圖 9所示，并對鑄鋼閘刀鏈器的安裝位置相應進行適當調整，使錨進入錨穴的過程中，錨冠先與錨唇接觸，然后錨爪翻轉貼緊錨唇頂板，避免錨爪與錨穴頂板出現擠壓。

圖9 在錨唇上增加墊板的位置圖

2.5 錨穴端板

船舶航行過程中，遇到風浪較大的情況時，錨爪如果固定不牢，會與船體產生碰撞，產生巨大的噪音，情況嚴重時還會破壞船舶的結構，因此，在錨穴中一般都會安裝一塊錨穴端板來固定錨爪，這樣即使在大風浪的情況下，依然可以確保其牢固的固定在錨穴處。原設計方案中，錨穴端板沒有完全固定住錨爪。將錨穴端板向船艏方向平移了60mm后，錨爪在收入到錨穴端板后，使其正好卡住錨爪，將錨爪牢固的固定住，解決了錨爪搖晃的問題，如圖10所示。

圖10 實船上的錨穴端板

3 結論

經試驗和交付后使用證明，通過錨鏈筒、錨卸扣、錨穴和錨唇等的優化改進，某型船舶的錨裝置的問題得到徹底解決。在后續同類型船的錨裝置改進中，該方法得到了推廣應用，其它船廠在解決相似的錨裝置問題時，也都取得了滿意的效果。

經了解，其它型號的船舶錨裝置的設計也出現過類似的問題，因此，選用大抓力錨作為船舶錨裝置的艏錨時，大抓力錨錨桿及錨卸扣的尺寸、錨鏈筒傾斜角度α1等涉及錨收放的設計問題應引起足夠的重視，在選取錨鏈筒的直徑時，建議在經驗公式的基礎上適當加大，錨鏈筒傾斜角度α1也宜取36°或適當加大。

[1] 楊洪剛, 黃廣明, 孫寶國, 李松玲. 水面艦船錨裝置設計[J]. 艦船工程, 2013(S1): 78-81, 162.

[2] CB/T 3972-2005. AC-14大抓力錨[S]. 北京: 國防科學技術工業委員會, 2005.

[3] GB/T 547-1994. 錨卸扣[S]. 北京: 國家技術監督局, 1994.

[4] 鎮江漢森. AC-14大抓力全平衡錨[OL] .http://gb.zjhansen.com.

[5] 陳金發. 船舶錨鏈筒的設計和放樣[M]. 北京: 國防工業出版社, 1978.

[6] 中國船級社. 鋼質海船入級與建造規范[M]. 北京:人民交通出版社, 2012.

[7] 中國船舶工業總公司. 船舶設計使用手冊[M]. 北京: 國防工業出版社, 2002.

A Certain Type of Ship's Anchor Device Optimization Improvement Research

WANG Dong-tao1, TONG Xiao-wei2
(1. Navy Representative Office at Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China;2. Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China)

Anchor device of a ship cannot be initially dropt and the bolt is stuck in the hawse pipe.Aiming to solve such problems, the hawse pipe, anchor shackle, anchor pit and anchor mouth are optimized. Satisfactory results are achieved.

high holding power anchor; anchor shackle; hawse pipe; anchor mouth; anchor pit

U664.4

A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.06.009

王東濤（1967-），男，高級工程師，研究方向：艦船總體建造。