論“大型船舶剎車式直角拋錨法”

單 凱（中國能源船舶管理公司　中國香港　999077）

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論“大型船舶剎車式直角拋錨法”

單 凱
（中國能源船舶管理公司中國香港999077）

摘 要：當(dāng)今，世界各大航運(yùn)公司為了降低營運(yùn)成本，增加規(guī)模效益，提升在全球航運(yùn)市場的競爭力，其所擁有的專業(yè)船舶正在朝著大型化、遠(yuǎn)程化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。相反大型船舶一旦出現(xiàn)安全事故造成經(jīng)濟(jì)損失、人身安全和海洋環(huán)境污染都是不可估量的。因此在保障船舶安全過程中，拋錨作業(yè)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。筆者長期服務(wù)超大型船舶，經(jīng)過不斷的實(shí)踐和總結(jié)認(rèn)為剎車式直角拋錨法是保障大型船舶安全、有效的方法。本文主要通過對大型船舶拋錨法的簡介、剎車直角式拋錨法原理的分析和剎車直角式拋錨法拋錨程序的闡述，以此證明剎車直角式拋錨法是大型船舶拋錨的最佳方法。

關(guān)鍵詞：大型船舶 剎車式直角拋錨法 松鏈?zhǔn)綊佸^法 深水拋錨

1　大型船舶拋錨法簡介

大型船舶在淺水區(qū)域拋錨時，可以參考普通船舶拋錨方法。但是，這類船舶通常需要在較深的水域錨泊。加之大型船舶的錨和錨鏈均偏大、偏重，若采用普通拋錨法則會造成錨鏈和錨的嚴(yán)重?fù)p壞，所以大型船舶通常都采用深水拋錨法。深水拋錨法又以松鏈拋式錨法和剎車式拋錨法為主。

1．1松鏈?zhǔn)綊佸^法

松鏈?zhǔn)綊佸^法也稱“錨機(jī)拋錨法”是用錨機(jī)松錨鏈并放錨至海底的一種拋錨方法。

1．2剎車式拋錨法

剎車式拋錨法又稱“重力拋錨法”是采用剎車松鏈放錨至海底的一種拋錨方法。

剎車式直角拋錨法是剎車式拋錨法的一種特殊的拋錨法，在整個拋錨過程中保持錨鏈和船首尾線成直角。

1．3松鏈?zhǔn)綊佸^法和剎車式直角拋錨法利弊關(guān)系的討論

大型船舶拋錨主要是以松鏈拋錨法和剎車拋錨法為主,而剎車拋錨法又以剎車直角拋錨法為最安全、有效。現(xiàn)對“松鏈拋錨法”和“剎車直角拋錨法”利弊的關(guān)系進(jìn)行多方面比較分析以證明“剎車式直角拋錨法”是最為安全、有效的拋錨方法，相反“松鏈?zhǔn)綊佸^法”看似簡單卻潛在著巨大的危險。

1．4錨機(jī)設(shè)備參數(shù)的設(shè)置

松鏈?zhǔn)綊佸^法：右圖1-1為15萬噸大型船舶錨設(shè)備系數(shù)。錨鏈止鏈器安全負(fù)荷約是剎車控制負(fù)荷的1．7倍（650/395=1．7）。剎車控制工作負(fù)荷是錨機(jī)馬達(dá)工作負(fù)荷12倍（395/32=12．3）。從錨設(shè)備配備參數(shù)可以看出剎車的設(shè)計是為控制錨和錨鏈的動能量距而不是為控制船舶的動能矩。

圖1-1　15萬噸大型船舶錨設(shè)備系數(shù)

剎車式直角拋錨法：圖1-2為船體受力圖說明剎車式直角拋錨法可以有效的避免船舶所受合力分散到錨鏈上。當(dāng)錨鏈與船舶首尾線成直角時，船體的受力和錨鏈的受力沒有任何關(guān)系

（船首尾向受的力Fa = Fc Cos θ=Fc Cos 90=0）。

圖1-2　船體受力圖

結(jié)論：從以上船體受力分析可以看出，松鏈?zhǔn)綊佸^法主要依靠錨機(jī)馬達(dá)來完成操作，而剎車式直角拋錨法是以剎車來完成錨泊作業(yè)，剎車的安全負(fù)荷是錨機(jī)額定負(fù)荷的12倍。所以說剎車式直角拋錨法的可靠性是有絕對理論依據(jù)的。

1．5船舶建造規(guī)范要求

松鏈?zhǔn)綊佸^法：中國船級社《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》規(guī)定，錨機(jī)應(yīng)能以平均速度不小于每分鐘9米將錨從水深82．5米處拉起至27．5米。但是，船級社并沒有強(qiáng)制規(guī)定對錨機(jī)剎車進(jìn)行測試，所以許多船廠都不一定按照錨機(jī)設(shè)備設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)水深測試剎車。船舶錨機(jī)海試的報告通常也都按設(shè)計的計算強(qiáng)度記錄。計算的依據(jù)也是錨機(jī)馬達(dá)能否在82．5米水深將錨和錨鏈?zhǔn)栈?。所以從船舶建造?guī)范上都不能十分確定錨機(jī)可以在82．5米處將錨和錨鏈?zhǔn)掌穑绻缅^機(jī)拋錨超過這樣的水深（82．5米）發(fā)生錨絞不起和丟錨的事情也是必然的。

剎車式直角拋錨法：中國船級社《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》規(guī)定，錨機(jī)馬達(dá)設(shè)計主要目的是絞錨而不是拋錨。而剎車式直角拋錨法主要是靠錨和錨鏈的重力拋錨。

結(jié)論：松鏈?zhǔn)綊佸^法與《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》錨機(jī)馬達(dá)使用的用途相沖突，而剎車式直角拋錨法滿足規(guī)范的要求。

1．6船舶后退速度控制

松鏈?zhǔn)綊佸^法：通常大型船舶拋錨是頂風(fēng)頂流駛向計劃拋錨地點(diǎn)。然后停車，倒車，將錨松至海底上，脫開離合器，用剎車或者是用錨機(jī)松出錨和錨鏈。如果不能夠有效控制船舶后退速度，很可能會導(dǎo)致錨鏈纏繞在一起。錨鏈本應(yīng)該沿著錨的方向向后移動。若船不能有效后退，會導(dǎo)致錨鏈向前。當(dāng)錨鏈?zhǔn)芰r，錨鏈會將錨拉翻過來造成錨鏈纏繞或者是錨打橫。假設(shè)錨地水深50米，最終錨鏈松出的長度是10節(jié)，錨鏈從水平臥底到拉直需要移動大概49．0米（如圖1-3所示）。如果采用松錨鏈的方式將很難保證錨鏈一直垂直在船舶移動49．0 米的距離內(nèi)。如果不能夠有效的控制船舶的后退將會使止鏈器受力沒有緩沖的余地，船向后運(yùn)動船體的重量將會以超過剎車100倍的力作用至錨機(jī)上，很容易造成錨機(jī)的損壞，甚至錨和錨鏈都會全部丟掉。

圖1-3　錨鏈情況

剎車式直角拋錨法：若采取剎車式直角拋錨則很容易控制錨鏈在垂直方向船后退49．0米距離。因?yàn)閯x車式直角拋錨時間短，最多10分鐘可以完成。即使船舶后退速度不能控制，也會因?yàn)殄^鏈與船舶首尾線成90度角而不至于損壞錨設(shè)備。

結(jié)論：松鏈?zhǔn)綊佸^法不能有效控制船舶后退速度從而導(dǎo)致錨泊事故。而剎車式直角拋錨法則容易控制船舶后退的速度。所以剎車式直角拋錨法的安全性、可靠性是有實(shí)踐依據(jù)的。

1．7錨機(jī)馬達(dá)超負(fù)荷

松鏈?zhǔn)綊佸^法：如果錨機(jī)馬達(dá)提升錨和錨鏈的拉力超過設(shè)計額定的拉力，錨機(jī)的馬達(dá)就會出現(xiàn)持續(xù)的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。馬達(dá)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)將會損壞相關(guān)設(shè)備，產(chǎn)生磨碎性金屬粒子在液壓系統(tǒng)中循環(huán)會造成錨機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)一步損壞。筆者曾服務(wù)的幾條超級油輪經(jīng)常出現(xiàn)此問題，不得不經(jīng)常提前更換錨機(jī)液壓油。松鏈?zhǔn)綊佸^不當(dāng)還會使錨機(jī)液壓馬達(dá)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致馬達(dá)損壞，輕者造成錨泊作業(yè)終止，重者造成丟錨事故。

剎車式直角拋錨法：剎車式直角拋錨法主要靠剎車拋錨，不存在錨機(jī)馬達(dá)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況。

結(jié)論：剎車式直角拋錨法可以有效的保護(hù)錨機(jī)馬達(dá)而松鏈拋錨法常造成錨機(jī)系統(tǒng)的損壞和崩潰。

1．8走錨的風(fēng)險

松鏈?zhǔn)綊佸^法：在超大型油輪上錨機(jī)送出錨鏈的速度通常是每秒7．5 厘米，松出10節(jié)錨鏈通常需要30～45分鐘。一些船長為節(jié)約拋錨時間會盡量選用最少的錨鏈下水，這也是導(dǎo)致很多船舶走錨主要原因之一。在巴西“伊塔基”發(fā)生過類似的事故。一艘大的散貨船在她處女航航次用松鏈?zhǔn)綊佸^，由于送出錨鏈不足造成船舶走錨擱淺。盡管許多大型船舶船長都十分小心謹(jǐn)慎用錨機(jī)松鏈拋錨，但還是很難避免上述事故。其根本原因是對錨設(shè)備使用的不當(dāng)理解。

剎車式直角拋錨法：剎車式直角拋錨可以在較短的時間內(nèi)拋出需要的錨鏈數(shù)。從而保證錨和錨鏈有足夠抓力，減少船舶走錨的危險。

結(jié)論：松鏈?zhǔn)綊佸^法走錨的風(fēng)險機(jī)率比剎車直角拋錨法高很多。

2　剎車式直角拋錨法原理

2．1剎車直角拋錨法的起源

早年,英國海軍船舶到港后為了能夠去盡情享受威士忌，他們必須把船穩(wěn)穩(wěn)拋在錨地里。他們便發(fā)明這種比較安全的拋錨方法，使船頂風(fēng)、頂流,向頂風(fēng)、流一側(cè)操滿舵。當(dāng)船首開始轉(zhuǎn)動的時候，拋下船舶旋轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè)的錨，松錨鏈至計劃錨鏈長度，放下止鏈器。讓錨和錨鏈在風(fēng)、流的作用下把船拉住。今天，英國海軍很多還是以這樣傳統(tǒng)的方式拋錨。

2．2剎車直角拋錨法的物理原理

曾經(jīng)，一艘25萬超級油輪以19節(jié)的速度駛往伊朗卡克島（Kharg Island）裝貨。右錨意外滑落。船舶被錨拖著旋轉(zhuǎn)180度而錨最終沒有脫離船體。該案例揭示安全的拋錨的秘訣——船舶前進(jìn)的動力矩對錨鏈橫向力矩所分割的為零（直角拋錨法）。通過以下的推理將會更容易明白“直角拋錨法”的原理。假設(shè)駕駛一輛重載的卡車，將車停產(chǎn)下來將取決于車速度，汽車沖程的距離和貨車的重量。因此，能否及時把錨鏈剎住主要取決于拋出錨鏈的速度，錨鏈艙剩下錨鏈的重量，錨地的水深和錨的重量。

2．3船舶橫向移動的距離和船舶受力成反比關(guān)系

錨鏈在海底拖動起到滯緩船舶運(yùn)動的作用。如果在水深50米錨地，計劃拋出10節(jié)錨鏈，有效滯緩船舶的長度大概是10節(jié)錨鏈加上49米的船寬。因船舶的滯緩有效力和所經(jīng)過的距離成反比例（F=WV·/2gS），所以滯緩的距離越大分出的橫向力越大，增加船寬的距離49是整個有效長度的6．6倍。還有一個船首轉(zhuǎn)動力因素，一般取3．5。因此直角拋錨減少的力是首尾向力矩的 23倍，這也是直角拋錨法很少發(fā)生事故合理物理原因。

圖2-1　計算依據(jù)

3　剎車直角拋錨法的程序

3．1拋錨前的準(zhǔn)備工作

（1）錨設(shè)備檢查

在船舶拋錨前要參照船舶管理公司安全管理體系（SMS）做好必要檢查。檢查工作雖然很簡單，但是錯誤的操作和設(shè)備故障產(chǎn)生的后果是很嚴(yán)重的，所以一定要在拋錨前確認(rèn)相關(guān)的檢查已經(jīng)真正落實(shí)。

（2）拋錨業(yè)務(wù)培訓(xùn)和工作會議

拋錨業(yè)務(wù)培訓(xùn)目的是熟悉錨泊設(shè)備的操作和程序。船長一般都認(rèn)為相關(guān)人員已經(jīng)熟悉錨泊作業(yè)全部業(yè)務(wù)，而忽略此項的培訓(xùn)。但是，筆者還是建議每次拋錨前都需要做必要的培訓(xùn)或簡短回顧。拋錨作業(yè)的培訓(xùn)最好由船長組織，除甲板得錨泊組成員外，輪機(jī)長和輪機(jī)員最好也要參加。錨泊作也是船上關(guān)鍵性的操作，如果不慎會造成巨大的損失，甚至是人命。拋錨前工作會議應(yīng)該嚴(yán)格參照公司安全管理體系（SMS）執(zhí)行。

3．2錨地的選擇

由于大型船舶一般船長都在200～300米以上，船寬50～60米，型深20～30米。無論風(fēng)或流對船影響都很大，因此選擇錨地除滿足盡量寬敞、避風(fēng)、底質(zhì)好、水深適宜和流速小外還應(yīng)該考慮深水錨機(jī)馬達(dá)負(fù)荷的極限。通常大型拋錨的最大水深不應(yīng)超過-82．5米。由于大型船舶吃水的限制，不得不在大于30米以上的錨地拋錨。所以在深水區(qū)域拋錨應(yīng)充分考慮拋錨水深限制。根據(jù)大型船所配單舷起錨及而定負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)計算，可拋錨水深深度為-110米是可取的。如果有可能，筆者從來不在超過-60米的水深拋錨。以上論述“剎車直角拋錨法”只限水深小于-60米有效。如果超過-60米水深，必須小心謹(jǐn)慎的用錨機(jī)將錨鏈送至海底，且始終保持錨鏈垂直，直至松夠需要的節(jié)數(shù)。盡管是不規(guī)范的做法，也不得不為之。一些航運(yùn)管理公司規(guī)定30米作為剎車拋錨的極限，否則需用錨機(jī)松或者20米，但是在深水里用馬達(dá)松錨要比在淺水松錨危險的多。

3．3剎車式直角拋錨駛進(jìn)錨地的方法和拋錨程序

（1）速度與風(fēng)流的控制

大型船舶“剎車式直角拋錨法”船舶以大概6節(jié)速度慢慢的駛向預(yù)計拋錨點(diǎn)的下風(fēng)、流側(cè)（船1狀態(tài)時）。

圖3-1　剎車式直角拋錨法

抵達(dá)錨地前必須嚴(yán)格控制船速。通常，超大型船速低于4節(jié)時，舵效會明顯下降。船速過慢時大型船舶因水深、水下面積過大，受流影響嚴(yán)重?？刂撇缓脛t會使船被流壓往下方而偏離航路。該速度取決于錨地的擁擠狀況。筆者的經(jīng)驗(yàn)大型船舶無論滿載還是空載，船速不宜超過6節(jié)速度但不低于4節(jié)的速度。船舶旋轉(zhuǎn)將會減掉很多速度。為控制速度，大型船在抵達(dá)錨地區(qū)附近需要用較長的時間快倒車來減少慣性，但在流速較大的水域長時間的倒車會導(dǎo)致船首嚴(yán)重偏轉(zhuǎn)，船舶很容易出現(xiàn)“打橫”。所以大型船舶不論滿載還是空載長久快速倒車都是不可取的。最好的方案是早減速、少用倒車，給操縱留有余地。

（2）旋轉(zhuǎn)減速

船頭到達(dá)計劃需要拋錨位置正橫時，約0．8～1海里，微速進(jìn)，向拋錨的一側(cè)操滿舵，船舶一旦轉(zhuǎn)動起來，停車（船2狀態(tài)時）。風(fēng)將會“推動”生活區(qū)使船轉(zhuǎn)動起來。由于船體周圍的亂流會消耗掉船舶大量速度，。假定開始微速進(jìn)的船速是6節(jié)，當(dāng)船舶轉(zhuǎn)過90度時，船舶的速度大概是3～4節(jié)。如果船舶吃水很小，在船轉(zhuǎn)的時候可使用倒車協(xié)助。

（3）松錨至海底1米以上（walk back）

當(dāng)船速是2節(jié)的時候松錨鏈到海底1米以上（船3狀態(tài)時），然后倒車（船4狀態(tài)時）。選擇出鏈最佳時機(jī)可以參考ARPA 雷達(dá)上6 min 矢量所顯示的移動方向和速度和 DGPS及多普勒計程儀對地的速度。

（4）拋錨（Let go）

船相對于水的速度基本為0時，拋錨（Let go）直至計劃的長度。一般情況下，大型船舶在錨泊中出鏈長度為：水深20米左右，出鏈6節(jié)入水；水深30米時，出鏈7節(jié)入水；水深40米時8節(jié)入水；50米以上出鏈9節(jié)或更多。

（5）合上止鏈器

當(dāng)錨鏈松至計劃長度時，剎緊剎車，放下止鏈器，插上止鏈器安全銷。脫開離合器，微松剎車，保持從止鏈器到錨鏈輪的錨鏈微松弛，使錨和錨鏈的重量全部通過止鏈器來制動船舶（船5-6狀態(tài)時）。

（6）船沿著錨鏈以直角的方向向下風(fēng)流側(cè)移動

船會慢慢的向下風(fēng)、流側(cè)移動。船首拋錨組不斷的向駕駛臺報告錨鏈的方向，必要時刻用車以保持錨鏈90度方向，減少錨鏈?zhǔn)芰υ龃蟮臋C(jī)會（船7-9狀態(tài)時）。隨后錨鏈將會沿著船首尾向筆直被拉長，受力會逐漸傳到船上，使船舶沿著錨鏈開始旋轉(zhuǎn)。

圖3-2　船7-9狀態(tài)圖

（7）錨抓底

錨鏈?zhǔn)芰ψ兓倪^程是吃緊長鏈，中鏈，短鏈，最后錨鏈變成近似垂直這時候錨鏈?zhǔn)乔昂蟮姆较颍ù?0狀態(tài)時）。

如果整個拋錨的過程十分熟練大概需要12-15分鐘。

3．4拋錨時需要考慮的一些重要因素

拋錨時很多因素需要考慮，但是對于超大型船舶來說筆者以為最重要的是以下幾個因素：

（1）大型船錨的錨爪相對于其它萬噸船非常細(xì)小，因此避免拖錨。且不可以用它來拖錨減速，除非緊急情況下。

（2）為便于準(zhǔn)確的掌握拋出錨鏈的節(jié)數(shù)應(yīng)該始終保持錨鏈標(biāo)識的清晰度。

（3）如果發(fā)現(xiàn)錨鏈絞不起，且不可強(qiáng)行絞起，造成馬達(dá)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。必須用車協(xié)助，始終保持錨鏈垂直，減少錨機(jī)馬達(dá)受力。

（4）即使引水在船上操作時也可以推薦他使用剎車直角拋錨法。通常通過友好的溝通，引水也通常也會同意使用此拋錨方法。

（5）良好的習(xí)慣從開始培養(yǎng)。所以剎車式直角拋錨法應(yīng)該寫進(jìn)航海者培訓(xùn)的教材中去。只有將“剎車式直角拋錨法”的理念全部灌輸給航海者，且這些操作方法能夠被航海者實(shí)際操練過才能徹底改變拋錨不恰當(dāng)理念和習(xí)慣。

4　結(jié)束語

航海是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的科學(xué)。船舶拋錨在剎車直角拋錨法同樣也是在摸索中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)。此文只供同仁們參考，具體的操作還需結(jié)合船舶和當(dāng)?shù)丨h(huán)境做出合理的拋錨方法。介于筆者知識和時間的限制，不足之處在所難免，竭誠希望航海界專家、同行和讀者批評指正。

參考文獻(xiàn)

［1］ Anchoring systems and procedures for large tankers. OCIMF 1982.

［2］ Anchoring large vessel a new approach -The nautical Institute

［3］ 中國船級社鋼質(zhì)海船入級規(guī)范 2015.

［4］ 船舶操縱-孫琦，尤慶華.

［5］ 大型船舶操縱-人民交通出版社.