錨與錨架匹配存放優(yōu)化設計

劉正亮 段謨簿 張濤 付永麗

摘? ? 要：錨泊系統(tǒng)是船舶的重要組成部分，該系統(tǒng)的設計成功與否關系到船舶的安全停泊，錨與錨臺錨唇和錨架的合理匹配是該系統(tǒng)設計的重點。本文從實際項目建造過程中出現(xiàn)的典型問題展開分析研究，總結出不同形式錨與錨架的優(yōu)缺點，供各船型的錨與錨架存放方式設計及應用參考。

關鍵詞：錨；錨架；匹配；設計優(yōu)化

中圖分類號：U664.43 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Optimized Design of Anchor and Anchor

Frame Matching Storage

LIU Zhengliang，? DUAN Mobu，? ZHANG Tao，? FU Yongli

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited，? Guangzhou 511462 ）

Abstract： The anchoring system is an important part of the ship. The success of the system design is related to the safety of the ship berthing. The anchor and anchor chock & anchor mouth matching fairly with the anchor rack is the key point of the system design. This paper analyzes and compares the advantages and disadvantages of different anchors and anchor racks from several typical problems appeared in the construction process of actual projects， providing reference for the design and application of anchors and anchor rack storage of various types of ships.

Key words： anchor;? anchor rack;? matching;? design optimization

1? ? ?前言

錨泊系統(tǒng)是船舶的重要組成部分，錨泊系統(tǒng)應滿足錨收放自如、順暢，使用安全方便，避免損傷船體。根據使用要求不同，錨泊設備主要有航行錨泊設備、定位錨泊設備及深海系留錨泊設備3種：航行錨泊設備，主要供船舶在錨地、港內或遮蔽水域內等待泊位或潮水時臨時停泊之用；定位錨泊設備：是在作業(yè)時需要控制船位，或在有限范圍內改變船位時使用，通常以船舶本身為中心，向四周拋出若干條錨索系住船舶。本文主要探討航行錨泊設備和定位錨泊設備錨與錨架的匹配問題。

2? ? 錨泊系統(tǒng)組成

航行錨泊系統(tǒng)主要由錨、錨鏈、錨唇、錨臺、錨鏈筒及蓋、錨絞車、錨鏈管及蓋、錨鏈艙等組成；定位錨泊系統(tǒng)主要由錨、錨索、錨架、導纜器、定位錨絞車等組成。兩套錨泊系統(tǒng)的工作原理，均是操作錨絞車將錨從泥土中拉出，最終將錨與錨唇/錨架存放貼緊，防止船舶或平臺在航行/拖航工況下晃蕩。若航行過程中無法處理錨與錨唇/錨架的存放，會影響首部區(qū)域的船體結構，錨的撞擊噪音還會影響船員的居住環(huán)境，因而在設計錨泊系統(tǒng)時應充分考慮錨的存放。

2.1? ?錨的選型

傳統(tǒng)的三大主力船型的錨泊系統(tǒng)設計，首錨一般選用斯貝克錨或AC-14大抓力錨，并且采用錨與錨臺錨唇匹配存放方式：

1）斯貝克錨

斯貝克錨是普通無桿錨，已有相關的行業(yè)標準CB/T711-1995，其主要特點是錨頭重心略低于轉軸，當錨吊起時錨爪處于豎直狀態(tài)與錨桿大致在同一平面內，從而在收錨過程中避免錨爪剮蹭船殼外板。

2）AC-14大抓力錨

AC-14大抓力錨也是普通無桿錨，已有相關的行業(yè)標準CB/T3972-2005，其性能十分優(yōu)良，抓力大，能適應各種泥砂地質，穩(wěn)定性好，便于收藏。按CCS《鋼質海船入級規(guī)范》要求，當采用大抓力錨作為首錨時，每只錨的質量可為普通無桿首錨質量的75%，因船廠采購錨的成本是按錨的質量來核算，因此設計首選大抓力錨。

3）德爾泰錨

工程船或海工平臺的錨泊系統(tǒng)設計，按具體項目和使用用途選型，一般可選AC-14大抓力錨、德爾泰錨等。德爾泰錨的構造不同于一般的無桿錨，它的錨爪較尖，兩爪尖之間的空隙較小，拖曳時容易嚙入土中，錨爪為鋼板焊接結構，錨桿和錨卸扣為鑄鋼件或鍛鋼件，德爾泰錨的收緊方式一般與錨架匹配存放。

2.2? ? 錨的存放形式

1）運輸船的錨，一般與錨臺錨唇或錨穴匹配存放，如圖1、圖2所示。

2）工程船或海工平臺的錨，一般與錨架匹配存放。錨架一般由鋼管制作成桁架結構，安裝在船舶或平臺的外板上。

錨與錨架存放的形式有兩種：一種是錨爪張開到一定角度，錨桿在錨架上方，錨爪在錨架下方，錨爪張開與錨架卡住，如圖3所示；另一種是錨爪張開到一定角度，錨整體存放在錨架上方，如圖4所示。

2.3? ?錨與錨架匹配存放存在的問題

1）斯貝克錨主要是與錨臺錨唇或錨穴匹配，技術比較成熟；

2）AC-14大抓力錨與錨架匹配存放，可分為兩種情況：一種是錨爪處于張開狀態(tài)，錨爪卡在錨架下方；另一種是錨存放在錨架上方，通過錨冠與錨架橫桿卡住存放，在拉錨過程中錨桿沿著錨架上移滑動，錨在運動過程中會呈現(xiàn)錨桿翻轉和不翻轉兩種情況，兩種情況均無法將錨爪與錨架卡住，使收錨失敗，見圖5所示。

3）德爾泰錨與錨架的匹配情況與AC-14大抓力錨情況相同，同樣存在錨桿翻轉和不翻轉兩種情況，均無法將錨爪與錨架卡住，使收錨失敗，見圖6所示。

2.4? ?錨與錨架匹配存放優(yōu)化方案

錨為標準件，由專業(yè)生產廠家按CB或GB生產；設計錨爪與錨架卡住存放形式時，需注意選非平衡錨；錨存放在錨架上方時，選平衡錨；錨架為自制件，由船廠設計制作；確定了錨與錨架的存放形式后，錨與錨架設計是否匹配是保證錨泊系統(tǒng)正常使用的重要條件。

1）錨與錨架不匹配原因分析

（1）錨爪與錨架橫桿卡住存放形式

錨會隨著錨絞車的起錨從泥土中被錨鏈或錨索拉起，錨鏈或錨索會沿著錨架向上移動，首先是錨卸扣與錨架接觸，錨卸扣拉著錨桿在錨架向上滑動，錨爪出水后與錨架橫桿卡??；錨卸扣由于長寬尺寸差異較大，是平躺著沿錨架上升，而錨桿的橫截面為長方形，四邊有倒角，錨桿與錨架為線接觸，受錨卸扣平躺著向上拉，導致錨桿與錨架橫桿接觸為錨桿截面的短邊，錨卸扣向上離開錨架后，錨桿容易產生側向力會突然翻轉，使得錨桿長邊與錨架接觸，因而在拉錨過程中會出現(xiàn)圖5和圖6所示的不匹配情況。

由于選型的錨為非平衡錨，在錨爪出水時會存在錨爪朝上和朝下兩種情況，當錨爪朝上出水時，錨爪始終無法與錨架接觸，因而拉錨過程中會出現(xiàn)圖5的不匹配情況。

（2）錨存放在錨架上方存放形式

錨存放在錨架上方存放形式，同樣存在錨爪出水時錨爪朝上和朝下兩種情況，當錨爪朝下出水時，錨爪與錨架卡住，無法翻轉至錨架上方，無法達到圖4的效果。

2）優(yōu)化方案

（1）錨爪與錨架卡住存放形式

① 由上所述可知，錨與錨架不匹配的主要原因之一，是由于錨桿在上升過程中發(fā)生了翻轉，導致錨爪無法與錨架卡住存放。由于錨為標準件，無法修改相關參數尺寸，因而解決措施應從限制錨桿翻轉的角度考慮。

如何通過優(yōu)化錨架結構來限制錨桿在上升過程中的翻轉：錨架由鋼管彎制，錨桿與錨架的水平管為線接觸，錨桿與水平管接觸點位置由錨泊系統(tǒng)確定，因而可在接觸點兩側增加鋼管導板來限制錨桿的翻轉，將鋼管導板設計一定角度起到導向作用，具有恢復錨桿翻轉的能力；或者，通過改變錨架的水平管形狀，制作成凹字形的水平管，限制錨桿的活動范圍，防止錨桿的翻轉。兩種解決方案均得到了實船驗證，效果較理想，見圖7所示。

② 由上所述可知，錨與錨架不匹配的主要原因之二，是在起錨過程中錨爪始終處于打開狀態(tài)，錨爪會存在向上和向下兩種形式。當錨爪處于向下時起錨，錨爪會很好的與錨架水平管卡住存放；但當錨爪處于向上時，錨爪無法卡住，因而解決措施應從當錨爪向上起錨時如何調整錨爪的方向角度考慮。

如何通過優(yōu)化錨架結構來調整錨爪的方向：改變錨爪的方向，需要額外提供外力，在錨冠處提供支撐，使銷軸轉動改變錨爪朝向，隨著錨桿提升使錨爪與錨架匹配卡緊。該優(yōu)化方案需要制作兩套錨架，分上下布置，下錨架用于卡住錨爪提出水面向下的狀態(tài)，而上錨架用于卡住錨爪提出水面向上的狀態(tài)。該方案已得到實船驗證，效果較理想，見圖8所示。

（2）錨存放在錨架上方存放形式

訂貨錨的選型為平衡錨，平衡錨是當錨桿處于豎直狀態(tài)時，錨爪始終朝上，能較好規(guī)避錨爪朝下的情況；當錨爪朝上起錨時，通過在常規(guī)錨架上增加結構，達到存放錨的目的。錨架優(yōu)化要點為：在錨架水平管下方設計導向板，錨架上方斜撐管設計調整墊片和止動角鋼。導向板主要給錨冠提供翻轉支撐力，讓錨在上升過程中實現(xiàn)自動翻轉，使錨爪朝下與止動角鋼頂住卡死；錨冠與錨架之間的間隙，通過調整墊片調整。具體優(yōu)化方案，如圖9所示。

3）小結

通過對錨與錨架匹配存放存在的問題進行原因分析，提出錨的選型建議和錨架的優(yōu)化設計，較好的滿足了錨與錨架的匹配存放，并經實船驗證，效果較好。

3? ? 結束語

本文對錨與錨架存放形式的探討，綜合了多個項目出現(xiàn)的典型問題，結合實際現(xiàn)場安裝調試反饋，優(yōu)化多種設計方案，查閱相關規(guī)范資料，咨詢設計院、船東等多方意見總結而成，在解決施工和船東使用時遇到問題的同時，可提供多種可選方案供船東選擇，并得到了實船驗證。本文的各種優(yōu)化方案對錨泊系統(tǒng)的設計，具有重要的參考意義。

參考文獻

[1]中國船舶工業(yè)總公司.? 船舶設計實用手冊-舾裝分冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，2002.

[2]中國船級社.鋼質海船入級規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，? 2021.