新型箱式錨臺的設計研究

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海200011）

引 言

某大型絞吸式挖泥船， 首部采用肥胖型超大球鼻且折角線以上外飄不明顯；受各種大型定位樁、挖泥設施等影響，首部錨機及錨鏈艙的布置限定在固定的區域，且采用左右錨不對稱布置設計，如下頁圖1所示。干舷較小，錨收存的位置離水面高度很小；為保證在船舶不利橫傾3°時，任何一個艏錨收起時，錨爪不鉤住首柱、龍骨，碰撞球鼻艏，采用在舷側錨鏈筒出口處加裝凸臺，把錨鏈筒出口外移［1-2］。

根據以上基本思路，結合本船實際特點和各種限制條件，我們做了以下幾種錨布置方案、分析及對比。

1 設計過程及分析決策

1.1 方案1

圖1 錨泊設備平面布置圖

圖2 錨鏈輪與錨鏈筒中心線不在一條直線

如下頁圖2所示，錨設備布置采用常規的帶圓形凸臺的錨鏈筒，錨鏈輪中心與錨鏈筒中心不在一條直線上，左、右舷錨的收放雖能滿足不碰球鼻艏的要求，錨的存放高度距離設計吃水約500 mm，但明顯的不足是甲板上錨鏈筒出口處導鏈滾輪約28°（見圖 3）。

圖3 導鏈滾輪傾斜角度示意

根據以往的設計經驗，還從來沒有過大鏈徑（60 mm）下，導鏈滾輪有這么大的傾斜角度（一般傾斜角度會控制在不大于15°），這樣會導致收錨時錨鏈在錨鏈筒筒口處發生翻鏈，并且會增加錨鏈經過導鏈滾輪時，錨鏈與導鏈滾輪兩側支架摩擦的風險，從而導致跳鏈并加劇錨鏈磨損［3］。

方案一在錨收放過程中，錨十分靠近船首部外板，這樣會導致：

（1）在起錨時，受風、浪、錨鏈等綜合影響，船首向將左右偏轉，從而加大了錨碰撞船體外板的風險；

（2）一點錨抗臺時，由于兩錨鏈孔的距離更近，船舶在風浪作用下偏蕩，加大了兩錨鏈絞纏的風險［4］；

（3）錨收存狀態下，如果錨拉得不緊，錨冠撞擊船體外板的風險加大。

1.2 方案2

圖4 錨鏈輪與錨鏈筒中心線在一條直線

圖5 左、右錨收放示意圖

如圖4、圖5所示錨設備布置圖，錨鏈輪中心、錨鏈筒上口及下口三點成一直線，并采用常規的帶圓形凸臺的錨鏈筒，以保證在不利橫傾的情況下，錨爪不碰球鼻艏，且錨的收存高度距離設計水線約800 mm。然而，這種收放形式明顯的缺陷是錨臺及收存狀態下的錨均嚴重超出船寬，容易造成其他船舶或碼頭的損壞。

1.3 方案3

鑒于受種種因素限制，以上兩種常規的錨布置形式都不能滿足該船錨起、拋及收存的基本要求，在重新設計中，我們打破常規，充分利用空間概念，把錨的起拋和錨的收存作為兩種狀態分別考慮，設計新型箱式錨臺，然后以上下疊加的形式來解決上述矛盾，如下頁圖6和圖7所示。

圖7所示新型箱式錨臺主要由上錨臺、錨凸臺、錨唇等組成，其設計的基本原則為：

（1）上錨臺用于錨的收存，設計過程中應控制其外形尺寸與選型的錨相匹配，使2個錨爪和錨冠在收錨時均可貼緊于上錨臺面板上，既穩妥又美觀。

圖6 新型箱式錨臺布置圖

（2）為保證船舶不利橫傾時，防止起拋錨時，錨與球鼻艏碰撞，在上錨臺下方加裝錨凸臺。錨凸臺的設計應滿足［1］：應有足夠的強度，能承受拋起錨時及錨拉緊后作用在錨凸臺上的負荷；錨鏈通過部分有足夠大的圓弧，使錨鏈受的彎折為最小；錨凸臺的形狀應能保證，起錨時處于任何位置的錨鏈，均能順著錨凸臺移動到將錨拉起后存放于規定的位置；錨凸臺應離開水面有足夠的高度，以盡量避免航行（或拖航）時的阻力；錨收存時，錨冠距離錨凸臺上導板的距離不宜太遠導致拋錨時，由于錨自重急速墜落在錨凸臺面板上；根據經驗錨凸臺外形最遠離船體外板處應控制在最大船寬以內不小于10 mm。

圖 7 新型錨臺錨收放示意圖

（3）首先根據經驗，通過模擬分析拉錨時，錨干、錨爪和錨冠通過錨凸臺、錨鏈筒、錨唇等處的運動軌跡以及錨收緊時錨的狀態，初步選定錨唇的線型，即錨唇所在上錨臺面板距離錨凸臺前端部導緣的位置；經初步作圖、綜合考慮后，再對這些參數適當優化。錨唇及其所在上錨臺面板位置的正確尺寸須經模型試驗后確定，試驗時錨能順利收放并緊貼錨唇。［5］

2 放樣及模型試驗

基于以上的討論，錨鏈筒及箱形錨臺的布置和設計，各參數的選擇是否恰當，將直接影響拋起錨的優劣，尤其錨唇的線型及其所在上錨臺面板位置的正確尺寸須經模型試驗后確定，試驗時錨應能順利收放并緊貼錨唇［6］。

船廠根據設計圖紙制作了1 : 4的左右舷的船首和錨鏈筒及箱式錨臺的木質模型，再用同樣的比例尺寸做一個錨的模型，在模型上進行收錨與放錨試驗。試驗中，收、放錨都很順利，略顯美中不足的是收錨過程中的錨爪會刮擦上錨臺面板（見圖8），上錨臺面板上有明顯的錨爪刮擦痕跡。

不過，通過對錨唇線型進行修正，而后墊高了錨唇高度，最終解決了這個問題，并在錨收緊狀態下，錨爪和錨冠和錨唇貼合良好，見圖9。

圖8 拉錨試驗模型圖

圖9 修正后的拉錨試驗模型圖

3 結 語

本文通過多個錨收放設備布置方案及分析，對錨的新型收放形式及箱式錨臺的設計進行研究，為受限于首部線型及甲板復雜的錨布置研究開創了新的設計思路。