船舶總組階段錨系布置安裝研究

摘? ? 要：針對船舶在船臺階段錨系裝焊空間受限問題，基于控制生產(chǎn)成本和改善施工環(huán)境，將錨系安裝節(jié)點優(yōu)化到總組階段。結(jié)合實船錨系三維動態(tài)仿真、錨系安裝工藝技術(shù)評審和現(xiàn)場技術(shù)跟蹤，確保各個環(huán)節(jié)合理、有序、可控。本文通過研究錨系在船舶總組階段布置安裝的技術(shù)特點，希望為后續(xù)各類分段建造船舶錨系提前工序安裝積累經(jīng)驗和技術(shù)參考。

關鍵詞：角度；布置；三維模型；分段

中圖分類號：U675.92 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Research on Anchor Arrangement and Installation

During General Assembly Stage

HUANG Chunyang

（ Shanghai Bestway Marine Engineering Design Co.，Ltd.，? Shanghai 201600 ）

Abstract： In view of the problem of limited space for anchor installation and welding during the slipway stage due to changes in ship line type， based on controlling production costs and improving the construction environment， the anchor installation nodes are optimized to the general assembly stage. Combining 3D dynamic simulation of a actual ship anchor system， and technical review of anchor system installation process and on-site technical tracking， it was ensured that all links during installation were reasonable， orderly and controllable. By studying the technical characteristics of the arrangement and installation of the anchor system in the general assembly stage of ships， this paper hopes to accumulate experience and technical reference for the installation of the anchor system in advance for the subsequent stages of construction of various types of ships.

Key words： Angle; Arrangement; Three-Dimensional Model; Block

1? ? ?前言

錨系的精確安裝可確保船舶順利實現(xiàn)錨的收放，保證船員操作便捷，實現(xiàn)各種海況環(huán)境下船舶安全系留，為船舶啟停提供穩(wěn)定服務，保證船舶營運安全。傳統(tǒng)的錨系安裝設計理念和技術(shù)工藝，為我們積累了許多優(yōu)秀案例和有效經(jīng)驗，但都無法改變狹小空間作業(yè)環(huán)境的弊端。在當前的技術(shù)條件下，采用水火彎板結(jié)合樣箱修正外板線型、余量切割和精度控制，極易造成錨鏈筒和錨臺結(jié)構(gòu)安裝角度偏差，無法避免高空作業(yè)和仰焊漏焊等安全隱患。

鑒于以上錨系安裝技術(shù)難點，本文分析錨系特點并優(yōu)化焊接工藝，結(jié)合設備安裝階段重點工序狀態(tài)跟蹤、過程監(jiān)控，使船舶錨系安裝生產(chǎn)計劃盡量前移和平行展開，縮短船塢搭載周期，有效增強了現(xiàn)場裝焊質(zhì)量。

2? ? 錨泊布置要點

2.1? ?錨絞車安裝角度

根據(jù)規(guī)范要求，錨絞車出鏈角度需滿足甲板機械設備廠家錨絞車和掣鏈器推薦值。通常錨鏈筒傾斜角在30°～60°，錨鏈筒的甲板開孔中心、掣鏈器中心、導鏈滾輪中心及錨機鏈輪的中心應布置在同一直線上，確保錨鏈筒在甲板面上開孔中心與錨機鏈輪中心線距離與錨泊設備圖一致，避免后期生產(chǎn)設計和現(xiàn)場大量返工；錨鏈筒開孔中心與錨機鏈輪中心線距離和甲板面空間較大時，在設備之間單獨布置掣鏈器及導鏈滾輪為佳。

錨絞車布置位置和底座高度，影響纜繩的出繩角度，在考慮錨絞車布置時應綜合三維模型檢查系泊附件布置和甲板通道空間，確保系泊附件位置滿足規(guī)范和船員使用需求。

2.2? ?錨鏈筒及錨鏈管定位

錨鏈筒的位置布置是整個錨系統(tǒng)布置的關鍵[1]。根據(jù)船舶線型肥瘦程度和變化曲率，調(diào)整錨鏈筒角度控制外板與錨的間距，確認收拋錨時不會對主要結(jié)構(gòu)造成機械損傷，保證錨距離船體外板、首柱、球鼻艏和船底的安全距離，避免發(fā)生碰撞或鉤掛，進一步驗證錨臺或錨穴的設計位置和外形尺寸合理性。

在滿足錨鏈輪上的錨鏈收放角度合理的前提下，錨鏈管盡量布置在錨鏈艙的中心位置，確保收錨時錨鏈能夠靠自身重力均勻的堆放到錨鏈艙內(nèi)；錨鏈管安裝高度，在方便收放的原則下盡可能上提，避免錨機剎車時錨鏈產(chǎn)生翻鏈現(xiàn)象。

2.3? ?掣鏈器位置和高度

錨系布置時結(jié)合操作甲板處系泊設備和反向甲板構(gòu)架，可適當調(diào)整掣鏈器位置和高度。進行動態(tài)模擬仿真，避免錨冠錨爪與錨唇不貼合現(xiàn)象和快拋時跳鏈情況，避免爬鏈、倒鏈、收鏈位置不定[2]；錨鏈筒開孔中心與錨機鏈輪中心線距離較近甲板面空間不富裕時，在設備之間布置滾輪閘刀掣鏈器為宜。

掣鏈器位置和高度決定錨鏈收放角度，角度過平緩會引起收放不順利，而角度過大則易造成快放跳鏈情況，通常錨鏈輪引出錨鏈方向與水平面的夾角不小于15°。

2.4? ?錨臺及基座

結(jié)合船艏線型與初步布置角度，充分研討基座和錨臺安裝位置，提前預留施焊空間和緊固件操手空間，滿足船廠裝焊和涂裝技術(shù)要求；首部外板和甲板板通常是平面鋼板，需經(jīng)過精確的加工工藝制作成所需的外形；甲板梁拱和曲面外板與腹板交界處，盡量避開分段接縫線，開孔位置錯開甲板與外板板厚過渡和增厚區(qū)域。

錨臺內(nèi)加強隔板分布較為密集，艙內(nèi)反向支撐結(jié)構(gòu)極易造成與船體結(jié)構(gòu)干涉問題，錨鏈筒在外板出口位置和錨臺定位，應結(jié)合模型反復優(yōu)化局部結(jié)構(gòu)加強形式；參考梁拱曲度修整設備基座余量，使基座肘板下沿平面與甲板密切接觸，間隙應不大于 5 mm，同時檢查基座上平面的水平要求。

錨系布置應滿足船員操作要求，設備底座間距能夠滿足施焊要求，確認各設備安裝后可以方便船員操作和日常檢修。

3? ? 錨系三維仿真模擬檢查

根據(jù)船東認可和船級社批準的錨泊布置圖，結(jié)合生產(chǎn)設計建模模型和三維動態(tài)仿真，檢查設計圖紙中錨泊設備布置是否合理，考慮臨界點錨系設備進行的收拋錨狀態(tài)，用于驗證錨收放狀態(tài)和貼合情景和錨收放時與錨臺錨唇線型設計合理性，進一步優(yōu)化錨系布置的合理性。

3.1? 拋錨狀態(tài)檢查

檢查拋錨時錨和錨鏈距船體距離，測量錨桿距錨鏈筒的危險距離：錨桿從和錨鏈筒角度接近變化到垂直狀態(tài)，放錨過程可能出現(xiàn)錨爪晃動或失穩(wěn)極限狀態(tài)；錨冠和錨爪角度變化及錨鏈偏移垂落過程，是否影響到船艏外板主要結(jié)構(gòu)。提前排除局部外板觸碰的可能性，并提前反饋給設計人員修改布置角度或錨臺錨唇外形。

3.2? ?拉錨狀態(tài)檢查

檢查錨與錨唇貼合情況、錨的張合角度，使錨達到最大張合角度（35°±1°）；模擬收鏈過程和錨運動軌跡可靠性；提前優(yōu)化設計方案，限制不良運動狀態(tài)，避免后期耗費大量精力調(diào)整錨系，確保錨鏈在收取過程中錨唇最低點為平衡點，避免后期對錨唇鑄鋼件一側(cè)過渡磨損，從而影響起錨機和掣鏈器滾輪的使用壽命；核對錨鏈起錨角度與退審圖紙保持一致。

3.3? ?動態(tài)檢查錨系合理性

三維仿真模擬動態(tài)檢查收放錨過程錨不會觸碰船舶主要結(jié)構(gòu)，確認錨運動時與船體距離隨著錨的上升而減小，直到最終狀態(tài)時達到最小值；模擬錨桿進入錨鏈筒過程是否有異常觸碰，確保錨爪、錨冠與錨唇貼合度滿足技術(shù)要求，錨系運動軌跡角度滿足設計圖紙和廠商要求；確認錨絞車、掣鏈器和導鏈滾輪位置合理。動態(tài)模擬檢查可以更有效地在建造前選擇最佳設備位置，通過結(jié)合布置圖紙和結(jié)構(gòu)模型，及時發(fā)現(xiàn)并處理相關疑慮。

4? ? ?錨系安裝特點

對比項目分段劃分圖及錨泊布置圖，可知錨系設備主要分布在艏部首樓分段，錨鏈艙、錨臺結(jié)構(gòu)分布在上下跨首樓和首部上甲板分段。根據(jù)錨系收放過程運動軌跡，錨系設備在艏部總段形成后進行安裝調(diào)試是可行的，圍繞工序前移擬定施工工藝程序，盡可能地在總組階段完成船臺和碼頭的安裝及部分調(diào)試工作。

4.1? ?分段階段錨系安裝

在分段階段安裝錨系設備，主要考慮不影響船首艙室密性和翻身吊裝的錨鏈艙眼環(huán)、棄錨器、拉手、拉手復板、錨鏈艙軟梯眼板和錨鏈管，棄錨器安裝需注意方便船員后期遇險操作便捷性，設備與錨鏈艙焊接后能確保錨鏈艙結(jié)構(gòu)的完整性和水密性。

由于首部結(jié)構(gòu)通常以甲板面為胎架反造，錨鏈管在錨鏈艙內(nèi)部加強結(jié)構(gòu)更容易在分段翻身前施焊裝配；基于分段自身正常的建造高度和較為寬敞的作業(yè)空間，錨系鐵舾件拉手、墊板和錨鏈艙軟梯眼板在分段結(jié)構(gòu)定位更為精確。

4.2? ?總組階段錨系安裝

在錨絞車所在甲板平臺，繪制出錨鏈筒上口與甲板或平臺、下口與外板的相貫線，并結(jié)合模型核查相貫線坐標尺寸是否與實物相符，精準記錄相關坐標點信息；根據(jù)在甲板或平臺及外板上繪制的錨鏈筒與甲板、外板的相貫線圖線進行開孔，以錨鏈筒中心線與外板的交點為基準，量取該點至出口截面中心的尺寸并記錄。開孔修正參考木模放樣，在錨鏈筒上標記筒體相交面各坐標點，用光滑曲線連接，現(xiàn)場修割錨鏈筒開口邊緣。

按筒體外卡樣板檢驗焊接加工完成的錨鏈筒外形，在輔助樣板上標記出錨臺面板八個點的位置，同時在錨唇上堪劃A～H位置的標記線，便于后期錨臺圍板、錨臺內(nèi)隔板、錨臺面板、錨唇鑄鋼件、加強筋和反向加強結(jié)構(gòu)的安裝；根據(jù)修正后的木模樣板對錨臺的圍板、加強板進行取樣、劃線、下料，圍板加工余量約80～100 mm；錨唇由技術(shù)人員根據(jù)三維動態(tài)仿真修正后的模型數(shù)據(jù)給鑄鋼件廠家，光順放樣后開模加工制作。

錨鏈筒由外板開口吊裝插入，穿過艙壁甲板開孔，檢查位置和布置角度后將錨鏈筒上口、下口點焊固定；根據(jù)外板上的定位線安裝錨鏈筒加強肘板，加強結(jié)構(gòu)根據(jù)輔助樣板，在錨唇、錨鏈筒上找出A～H對應標記，復查外板上標記的各個肘板的位置裝配焊接。

根據(jù)相關圖紙和模型確認錨機基座距船體中心線、肋位號、甲板高度坐標等定位尺寸信息，按船體甲板梁拱線形切割基座高度余量，并重新調(diào)正定位按要求施焊；參考錨機基座圖和安裝圖，將固定墊塊焊接在基座面板上。

錨機、掣鏈器、導鏈滾輪、錨鏈和錨，最終在船臺階段結(jié)合拉線角度吊裝到位，調(diào)整墊片現(xiàn)場配鉆安裝螺栓固定；錨系設備安裝完工后船臺調(diào)試，檢驗各項技術(shù)參數(shù)準確性和錨系運動軌跡精確性。

4.3? ?船臺安裝錨系存在的問題

船臺階段各船體主要結(jié)構(gòu)已焊接成型，錨系設備及反向加強結(jié)構(gòu)施焊空間受限，為了確保金屬面清潔度艙內(nèi)油漆工作已完成大部分。船臺階段進行錨鏈筒和錨鏈管開孔，若提前預留錨系舾裝件安裝位置，會造成大量結(jié)構(gòu)焊接變形而引起累積誤差和角度偏差，艙內(nèi)不富裕的作業(yè)空間為后期焊接收縮變形修正和油漆損傷修補帶來作業(yè)難度，焊縫的表面裂紋和焊瘤打磨修補現(xiàn)場也很難操作，局部結(jié)構(gòu)腐蝕、變形、裂紋、損傷等結(jié)構(gòu)表面缺陷不易直觀修補，現(xiàn)場焊接工藝要求和緊固件安裝到位很難達標。

密閉艙室內(nèi)主要通過結(jié)構(gòu)工藝孔和抽風機來完成施焊作業(yè)，存在諸多錨系泊甲板反面結(jié)構(gòu)仰焊和表面處理工作，艙內(nèi)焊前作業(yè)條件很難達到干燥清潔狀態(tài)，同時也為現(xiàn)場工人施工帶來很多安全隱患；工人施焊環(huán)境較差及艙室結(jié)構(gòu)局部變形難于修正，極易造成錨系設備安裝角度和位置不理想，難于保證后期錨鏈順利通過和有效存放錨設備；加強結(jié)構(gòu)錯位和漏焊，會引起甲板平臺或外板出現(xiàn)大面積變形，引起局部積水和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，大大降低了后期船舶使用壽命。

船臺艙內(nèi)作業(yè)油漆受熱容易產(chǎn)生過量的煙氣或毒性成分，艙室中氣瓶、電纜和油管構(gòu)成著火危險的著火源，溫度升高會產(chǎn)生著火和爆炸性危險隱患，而危險氣體沒有足夠通風驅(qū)除有毒物質(zhì)，工人安全的危險沒有得到有效保障。

5? ? 錨系設備總組安裝

5.1? ?錨系附件

總組階段安裝錨系附件，提升了錨泊附件加強結(jié)構(gòu)焊接裝配的精準度，避免工人現(xiàn)場施工高空作業(yè)和密閉空間施焊危險工況，可以更直觀及時的發(fā)現(xiàn)缺陷和解決問題，有效控制由于后期安裝難度造成的結(jié)構(gòu)位置偏差；焊接飛濺、焊瘤和表面裂紋等外觀缺陷，表面處理更為方便，利于施工打磨后的殘渣和現(xiàn)場余料的及時清理，為涂裝工作營造一個清潔干燥的環(huán)境；縮短了船臺階段的使用周期，降低了設備吊裝和運輸工作量的生產(chǎn)成本，可以提前完成現(xiàn)場作業(yè)進度并滿足涂裝工藝技術(shù)要求。

5.2? ?錨系特點

總組階段安裝錨鏈筒、錨臺、錨唇，加強肘板和反向加強結(jié)構(gòu)可更方便的在外板、甲板、平臺和艙壁處定位監(jiān)控焊接，有效控制安裝角度和布置定位，減少局部變形，完成無損檢測和船舶密性要求。在上船臺之前發(fā)現(xiàn)問題及時修正和調(diào)整，大大減少后期累積誤差造成局部返工的損失。

船臺階段安裝錨系設備，在操作平臺或甲板面施工外部設備檢查，包括平面角度對比、設備之間的操作空間核實，而艙內(nèi)錨鏈管、錨鏈筒、結(jié)構(gòu)加強和反向支撐很容易錯位，造成局部應力集中，錨臺和錨唇由于特殊的安裝位置，很難確保角度和安裝位置一致性。

總組階段安裝大部分錨泊甲板機械，讓船廠施工前準備工作更充分，及時發(fā)現(xiàn)問題在船臺階段前及時變更和優(yōu)化；在最終施焊前，多次進行相關復查工作，進一步提升了現(xiàn)代造船精度控制和焊接質(zhì)量要求，及時避免質(zhì)量不合格產(chǎn)品匯集到后期船舶交付階段，降低船臺階段品質(zhì)報驗差錯量，提前暴露錨系相關技術(shù)問題，在后續(xù)序列船中提前規(guī)避偏差源頭。

6? ? 結(jié)語

錨系布置和安裝是一項復雜的重要工作，本文的研究可為緩解企業(yè)船塢船臺緊張及滿足船東交船計劃提供參考，避免在船臺階段出現(xiàn)由于前期考慮不周的錨系安裝技術(shù)問題，節(jié)省大量的吊裝作業(yè)和油漆返工工作。另外，通過緊密地將錨系圖紙、采購規(guī)格書、技術(shù)協(xié)議、設備認可圖、三維動態(tài)模擬和現(xiàn)場安裝反復查驗，將船臺安裝提前到分段和總組階段，反饋到設計研發(fā)的圖紙更可靠合理，避免多次重復誤差而產(chǎn)生安裝偏差，為現(xiàn)場工人塑造了更安全有效的施工環(huán)境。

參考文獻

[1]蘇延浩，劉志強，王曉，劉少朋．船舶錨系三維放樣設計與拉錨虛?擬實驗分析[J].造船技術(shù)，2011（6）：21-24

[2]閻焱，盧曉翔．大型船舶錨系不良運動狀態(tài)解決方案[J].船舶與海洋工程，2015（3）：64-68

作者簡介：黃春陽（1983-），男，工程師。主要從事船舶設計與制造工作。

收稿日期：2022-12-06