對(duì)“海洋石油720”物探船錨系布置的改進(jìn)

賀衛(wèi)東

（中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七○八研究所 上海 200011）

對(duì)“海洋石油720”物探船錨系布置的改進(jìn)

賀衛(wèi)東

（中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七○八研究所 上海 200011）

錨系；錨穴；錨鏈筒；摰鏈器

通過(guò)對(duì)SKIPSTEKNISK公司的錨系設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)其所設(shè)計(jì)的錨系存在諸多弊端，在此基礎(chǔ)上對(duì)該錨系方案進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。改進(jìn)設(shè)計(jì)的錨機(jī)布置使系泊設(shè)備的布置更為合理，系泊作業(yè)更方便快捷。

0 引言

錨系作為船舶的保船設(shè)備之一，在船舶設(shè)計(jì)工作中占有重要地位，特別是對(duì)于某些需要進(jìn)行錨泊作業(yè)的船舶，諸如海洋調(diào)查船、海洋測(cè)量船等。

一些在冰區(qū)航行和作業(yè)的工作船，由于干舷小、艏錨的收藏位置離水面高度不大。為了避免浮冰對(duì)艏錨撞擊而導(dǎo)致艏錨受損甚至脫落，以及船舶航行時(shí)，艏錨受到船舶掀起的艏波沖擊而導(dǎo)致船舶航行阻力增大，通常采用暗式錨穴將錨收存其內(nèi)，使錨頭底面與船體外板齊平。這樣不但外形美觀，而且能有效減小波浪對(duì)錨的沖擊、減小附加阻力，對(duì)錨也起到了有效保護(hù)［1］。

“海洋石油720”物探船（以下簡(jiǎn)稱(chēng)720船）由挪威SKIPSTEKNISK公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)ST公司）進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。本文通過(guò)對(duì)ST公司錨系設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)ST公司設(shè)計(jì)的錨系存在諸多弊端，在此基礎(chǔ)上對(duì)720船錨系進(jìn)行成功的改進(jìn)設(shè)計(jì)，得到船東和船廠的肯定和認(rèn)可?，F(xiàn)將720船錨系設(shè)計(jì)過(guò)程中的體會(huì)介紹給讀者，以期對(duì)讀者在設(shè)計(jì)類(lèi)似錨系時(shí)有所啟發(fā)和幫助。

1 ST公司錨系設(shè)計(jì)方案

720船是在無(wú)限航區(qū)進(jìn)行物探作業(yè)的專(zhuān)用工作船，其船艏采用球鼻線型。連續(xù)甲板共6層，錨機(jī)甲板在第4甲板，第4、5甲板間層高2 800mm，第5甲板下的強(qiáng)橫梁高度250mm，設(shè)計(jì)吃水6 000mm，錨重5 610 kg。

ST公司錨系方案采用暗式錨穴且錨機(jī)常規(guī)布置的格局。錨鏈筒布置于錨鏈筒軸線位置，在第4甲板上距甲板中心線的橫向距離為3 405mm，縱向位置Fr.153+229。錨鏈筒軸線在船體外板上出口點(diǎn)的坐標(biāo)，距船體中心線的橫向位置4 164 mm，縱向位置Fr.154+94，垂向位置距基線的高度H=13 294mm。錨鏈筒軸線從第4甲板至船體外板的長(zhǎng)度L=2 055mm。錨穴下緣距船體中心線的寬度B=4 580mm，出口點(diǎn)所在橫剖面球鼻最大寬度Bb=3 682mm，5 610 kg斯貝克錨錨頭底部半寬b=1 974/2=987mm。圖1為ST公司設(shè)計(jì)的錨系。

圖1 ST公司設(shè)計(jì)的錨系

當(dāng)錨爪翻轉(zhuǎn)到最大角度40°時(shí)，錨頭繞錨桿中心線的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑Rt=1 173mm，錨爪繞錨桿中心線的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑Rz=1 159mm。錨穴下沿與球鼻最大寬度的差值為：

小于錨頭繞錨桿中心線的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑Rt=1 173mm和錨爪繞錨桿中心線的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑Rz=1 159mm。因此在拋錨時(shí)，存在錨沖撞球鼻，造成船體、球鼻損傷的隱患。

為此，ST公司沿船體外板在錨穴下設(shè)置了R500 mm的圓弧導(dǎo)板。因此導(dǎo)板外緣距船體中線的距離增大到Bmax=4 710mm，與球鼻最大寬度的差值Δ=4 710-3 682=1 018mm，與錨頭的間隙a=1 018-987=31mm（考慮到鏈徑，故a=32+58=90mm）。

這樣，理論上似乎拋錨時(shí)的錨頭不會(huì)碰球鼻，其實(shí)不然。當(dāng)船舶橫傾時(shí)，錨就會(huì)碰到球鼻艏。起拋錨時(shí)，對(duì)船舶的浮態(tài)或船舶橫傾的要求一般為5°［2］，最小為2.5°?；蛞箦^與球鼻最大寬度的間隙應(yīng)大于300mm。按ST公司的錨系方案，只能滿(mǎn)足船舶橫傾arctan（90/6 993）=0.74°，而不能滿(mǎn)足船舶起拋錨作業(yè)的要求，對(duì)船的安全帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)。而且錨的底部未能完全收進(jìn)錨穴，航行時(shí)會(huì)導(dǎo)致附加阻力的增加。這是ST公司錨系方案的弊端之一。

弊端之二：錨鏈筒的長(zhǎng)度不夠。錨鏈筒軸線從第4甲板至船體外板的長(zhǎng)度L=2 055mm，而錨桿長(zhǎng)度為2 450mm，錨鏈筒長(zhǎng)度顯然容不下整個(gè)錨桿，差值為2 450-2 055=395mm。再考慮轉(zhuǎn)環(huán)卸扣的長(zhǎng)度，因此錨鏈筒的長(zhǎng)度還需增加422mm左右。

為滿(mǎn)足錨桿的收藏，ST公司將錨鏈筒長(zhǎng)度沿著錨鏈筒軸線向第4甲板上方延伸了898mm，垂向高度為789mm。這樣導(dǎo)致錨機(jī)、滾輪閘刀掣鏈器的安裝高度必須提高，因此，其在4甲板上搭設(shè)600mm高的錨機(jī)平臺(tái)。錨機(jī)的布置高度：從錨機(jī)鏈輪中心至4甲板為1 706 mm，至錨機(jī)平臺(tái)為1 106 mm；剎車(chē)手輪至錨機(jī)平臺(tái)的高度1 536 mm。

為方便操作，在錨機(jī)平臺(tái)上還需搭設(shè)300 mm高的錨機(jī)操作平臺(tái)。如以身長(zhǎng)1.8 m的操作人員為標(biāo)準(zhǔn)，其頭頂至第4甲板的高度為：600+300+1 800=2 700mm，而第5甲板下橫梁下沿距第4甲板的高度為：2800-250-12=2 538mm＜2 700mm。因此操作人員在操作錨機(jī)時(shí)將會(huì)碰頭，存在人身安全的隱患。

弊端之三：在第4甲板上搭設(shè)600mm高的平臺(tái)，增加了錨機(jī)甲板的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，而且平臺(tái)的施工有較大的難度。不但費(fèi)工費(fèi)料，而且使船艏的重量增加了不少，對(duì)船舶的浮態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響。

弊端之四：錨機(jī)布置在600mm高的錨機(jī)平臺(tái)上，而諸如導(dǎo)纜孔、帶纜樁等系泊設(shè)備均布置在第4甲板，導(dǎo)致錨機(jī)系泊卷筒與纜樁高差甚大。系泊作業(yè)時(shí)，操作人員需上下平臺(tái)，很不方便。尤其在空載收纜時(shí)，系泊纜繩極易擦刮錨機(jī)平臺(tái)的周邊棱角，對(duì)系泊纜繩帶來(lái)不必要的損傷［3］。

基于ST公司錨系方案存在上述諸多弊端，我們多次與船東介紹、說(shuō)明和溝通，終于得到了船東的同意，在此基礎(chǔ)上對(duì)720船的錨系進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2 七○八所的錨系方案

2.1 需解決的主要問(wèn)題

720船新錨系設(shè)計(jì)主要需解決下述問(wèn)題：

（1）取消第4甲板上600mm高的錨機(jī)平臺(tái)；

（2）解決拋錨時(shí)錨碰船艏球鼻的問(wèn)題。

這二大問(wèn)題解決了，其他問(wèn)題也就迎刃而解了。

2.2 新的錨系方案

球鼻艏船線型的特點(diǎn)是，從橫剖面可以看出，在船艏球鼻位置，球鼻的寬度相對(duì)于該處的錨機(jī)甲板寬度較大；隨著橫剖面后移，錨機(jī)甲板的寬度迅速增加，而球鼻的寬度變化不大。因此，如將錨鏈筒和錨穴的位置往船后方向移動(dòng)調(diào)整，不但能增加錨鏈筒的長(zhǎng)度，而且錨機(jī)甲板的寬度與球鼻寬度差將有較大的增加，對(duì)解決拋錨時(shí)錨頭擦碰球鼻是極其有效的。

但是由于船舶錨機(jī)甲板的長(zhǎng)度是一定的，錨鏈筒和錨穴的位置后移給錨機(jī)的布置帶來(lái)困難。為解決錨機(jī)布置，只能采用錨機(jī)倒向布置的模式，即錨機(jī)向側(cè)后向出鏈。

720船新錨系方案就是基于上述原由考慮的。

2.3 設(shè)計(jì)結(jié)果

改進(jìn)設(shè)計(jì)后，錨鏈筒和錨穴的位置，如圖2所示。

圖2 錨鏈筒和錨穴的位置

錨鏈筒軸線在第4甲板的坐標(biāo)：橫向（距甲板中心線）4 216mm，縱向?yàn)镕r.150+297。

錨鏈筒軸線在船體外板的坐標(biāo)：橫向（距甲板中心線）5 173mm，縱向?yàn)镕r.160+159，垂向距基線高度12 858mm。

圖3 錨鏈筒和錨穴

如圖3所示，錨鏈筒長(zhǎng)度（從第4甲板至船體外板）2 913mm，大于錨桿長(zhǎng)度2 450mm，錨鏈筒能夠容下整個(gè)錨桿。

Fr.151+227橫剖面錨穴下沿至船體中心線的橫向距離：4 614mm。

Fr.151+227橫剖面球鼻艏最大半寬：3 495mm。

Fr.151+227橫剖面錨穴下沿與球鼻的間距：

4 614-3495=1 119mm

錨拋落時(shí)錨頭與球鼻的間隙：

1 119-1974/2=132mm

不過(guò)1 119 mm小于錨爪翻轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑1 173mm，不能絕對(duì)保障拋錨時(shí)錨不擦碰球鼻。為此，在錨穴下沿增加了R=350mm的導(dǎo)向圓弧板，使錨與球鼻的間隙增加到516mm，以確保船舶橫傾5°錨爪翻轉(zhuǎn)時(shí)拋錨不擦碰球鼻。

為了保護(hù)錨頭，在錨穴的上底板、下底板和側(cè)板向船體外板外延伸了360 mm，與錨穴下沿圓弧導(dǎo)板連接成一個(gè)凸臺(tái)，使錨完全收藏在錨穴內(nèi)。錨機(jī)布置如圖4所示。

圖4 錨機(jī)布置

錨鏈筒和錨穴后移，受錨機(jī)甲板后端壁的限制，錨機(jī)不能按常規(guī)布置隨著錨鏈筒和錨穴一同后移。為此，錨機(jī)采用倒置布置，即將錨機(jī)鏈輪的出鏈方向改為船舷、船艉方向，錨機(jī)位置向船艏調(diào)整。調(diào)整后的錨機(jī)位置如下：

·錨機(jī)鏈輪中心位置

橫向（距甲板中心線）2 045mm，縱向?yàn)镕r.151+69，距4甲板高度1 125mm錨機(jī)鏈輪出鏈夾角為16°。

·滾輪閘刀掣鏈器橫斜角

滾輪面與垂面夾角19.8°，如圖5所示。

·錨鏈艙位置調(diào)整

錨機(jī)出鏈方向調(diào)整后，錨鏈艙由Fr.149移到船艏Fr.152，有利于錨機(jī)油泵機(jī)組的布置。

3 錨系的制造、安裝和試驗(yàn)

圖5 夾角

720船于2009年11月開(kāi)工建造，錨系通過(guò)拉模試驗(yàn)驗(yàn)證后進(jìn)行錨穴和錨鏈筒的制造和安裝，設(shè)計(jì)準(zhǔn)確到位，無(wú)返工和修改。錨機(jī)和閘刀滾輪掣鏈器安裝也按設(shè)計(jì)圖紙要求。碼頭系泊試驗(yàn)，起、拋錨過(guò)程中無(wú)發(fā)生跳鏈和翻鏈的現(xiàn)象，錨與錨穴貼合良好。720船于2011年4月13日進(jìn)行海上航行試驗(yàn)，通過(guò)海上起、拋錨試驗(yàn)，無(wú)發(fā)生異常情況，得到了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)船師、船東和船廠的認(rèn)可，并于2011年4月22日順利交船。實(shí)船錨系拍攝的照片如圖6。

圖6 實(shí)船拍攝照片

4 結(jié)語(yǔ)

720船錨系改進(jìn)設(shè)計(jì)后，達(dá)到了預(yù)期的效果。它取消了第4甲板上600mm高的平臺(tái)，不但減輕了重量，而且在起錨作業(yè)時(shí)，操作人員頭頂距第5甲板下縱梁下沿的距離增大到441mm，消除了操作人員碰頭的危險(xiǎn)，保障了操作人員的安全。

錨拋落時(shí)，當(dāng)錨翻轉(zhuǎn)到最大角度40°、且船舶橫傾5°的浮態(tài)條件下，保障錨不擦碰球鼻艏，確保了拋錨時(shí)船體的安全。改進(jìn)設(shè)計(jì)的錨機(jī)布置使系泊設(shè)備的布置更合理，系泊作業(yè)更方便快捷。

在錨系設(shè)計(jì)中，不能僅滿(mǎn)足于規(guī)范要求，還應(yīng)考慮實(shí)際操作、使用、外界環(huán)境等因素。希望本文能夠拋磚引玉，使大家加深對(duì)錨系設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題的理解，共同進(jìn)步，真正做好錨系的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

［1］船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)（舾裝分冊(cè)）［M］.國(guó)防工業(yè)出版社，2002.

［2］中國(guó)船級(jí)社.鋼制海船入級(jí)規(guī)范［M］.人民交通出版社，2009.

［3］葉邦全譯.船舶設(shè)備［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1976.

Improvement on anchor arrangement of“Haiyang shiyou 720”

HEWei-dong
（Marine Design&Research Institute of China，Shanghai 200011，China）

anchor system；anchor recess；haw se pipe；chain stopper

By analyzing the anchor design plan of SKIPSTEKNISK Co.，the disadvantages therein are revealed，and the improvement scheme of the anchor arrangement system is presented in this paper，which makes the mooring system arrangement more reasonable and mooring operation more convenient.

U667

A

1001-9855（2011）06-0062-05

國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助（國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)資金編號(hào)：2008ZX05027-003）。

2011-04-27；

2011-05-23

賀衛(wèi)東（1984-），男，漢族，工程師，主要從事船舶舾裝設(shè)計(jì)研究工作。