談海洋工程船舶錨穴的設(shè)計方法

王朝　鄭錦　章泉

摘 要：本文介紹了海洋工程船舶錨穴的設(shè)計方法，包括錨的選取，錨穴的尺度確定及錨穴的定位參數(shù)方法。以及在設(shè)計中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：船舶；錨穴；設(shè)計

中圖分類號：U674 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0066-02

1 引言

大型運輸船舶在非拋錨狀態(tài)下，通常用錨臺把錨支撐在船體外側(cè)。操錨供應(yīng)拖船（AHTS）、海洋平臺供應(yīng)船（PSV）等幾乎所有海洋工程船舶都是在非拋錨狀態(tài)下將錨收放在錨穴中。這樣設(shè)計主要是可以防止在靠近其他船舶及其他海洋構(gòu)造物時，凸起的錨與其發(fā)生碰撞。但錨穴又具有設(shè)計難度大，制造成本高的特點。本文介紹了一艘64.5m AHTS錨泊設(shè)計方法。

2 舾裝數(shù)計算及錨泊設(shè)備的選取

64.5m AHTS具有拖帶、消防、燃油回收、供應(yīng)淡水、供應(yīng)水泥漿及運輸物資等功能的多用途海洋拖船，無限航區(qū)，入ABS級，總長64.50m、水線長62.66m、垂線長58.50m、計算水線長60.15m、型寬B=16.0m、型深D=6.20m、設(shè)計吃水d=5.20m、排水量△=4031.3t。

根據(jù)舾裝數(shù)的計算公式：

EN=k△2/3+mBh+nA=792.4

式中，k=1，m=2.0，n=0.1，h=15.9m，A=302.6m2

查ABS關(guān)于舾裝數(shù)的規(guī)范，舾裝數(shù)780≤EN<840應(yīng)選擇U20檔，對應(yīng)的取錨3只（其中一只為備用），每只不小2460kg，取錨鏈Φ38mm×467.5m。在這里，我們選用AC-14大抓力錨代替普通錨。AC-14錨的折角為35°，錨的錨頭和錨柄為鑄鋼件，錨卸扣為鑄鋼件或鍛鋼件，小軸、橫銷和封頭為鍛鋼件。它具有性能十分優(yōu)良，抓力大，能適應(yīng)各種泥沙底質(zhì)，穩(wěn)定性好，收藏方便的特點。根據(jù)ABS的規(guī)范要求，選用大抓力錨時，錨重選取可按舾裝數(shù)要求選取的基礎(chǔ)上最大折減25%，即錨重不小于2460kg×75%= 1845kg。實取錨1845kg，見圖1（CB/T 3972-2005）。

3 錨鏈管及錨穴主要角度的確定

錨鏈艙的大小及位置一般在總布置的設(shè)繪時，已經(jīng)做了考慮，在錨泊布置時，僅需根據(jù)所選錨鏈直徑及錨鏈長度對錨鏈艙容進(jìn)行校核，確保錨鏈艙能收藏所有錨鏈，這里不再論述。

錨泊的布置需先做大致定位，在后面的設(shè)計中，如發(fā)現(xiàn)定位有不合理的地方，再做調(diào)整，并不斷完善。在這里我們先以錨鏈艙中心點（Fr93+300，距中縱1250mm）做為錨機定位點，并把錨鏈管中心點設(shè)在此位置，將錨鏈中心線沿中縱線向左右舷35°，此角度應(yīng)結(jié)合錨機外形尺寸及型線確定，以保證在拋錨過程中，不會碰球鼻艏。中心線投影到型線圖如圖2中的L-L線（圖2為左舷，右舷對稱）。

將圖2中，L-L縱剖線圖見圖3。在設(shè)計時，應(yīng)充分考慮錨鏈筒上口與導(dǎo)鏈滾輪的夾角α，確保錨鏈進(jìn)入錨鏈筒時，不與船體結(jié)構(gòu)發(fā)生摩擦。通?？梢哉{(diào)整導(dǎo)鏈滾輪的高度及位置來滿足，但在設(shè)計過程中，還應(yīng)考慮錨鏈在錨機滾輪（各廠家要求可能不同）和導(dǎo)鏈滾輪滾輪上的包角，結(jié)合本船選用的HAM-63801錨機，包角不小于25°，最后定錨機軸心距上首樓甲板為1250mm。

本船定錨鏈筒與錨穴面EFGH的夾角為44°（對于AC-14錨取40°～45°為宜），定錨鏈筒中心線與水平面為70°，此角度太小，可能使錨穴下端HDCG面（錨穴空間點ABCDEFGH參見圖4圖5）與外板夾角y以及錨鏈垂向與外板夾角β不易確定。通常情況下，角y角β的設(shè)定，必須保證在收錨時，錨爪不被外板卡住，錨需翻轉(zhuǎn)自如，錨桿在受錨鏈拉力時應(yīng)不受阻礙的進(jìn)入錨鏈筒內(nèi)，且錨爪與錨穴面BFGH緊密相貼。拋錨時，錨在僅受自身重力時，順利離開錨穴。另外角y角β的設(shè)定，應(yīng)結(jié)合型線保證錨在收拋時，不會碰到球鼻艏，且至少保證錨在正常收放時離球鼻艏不下于300mm。在圖2中，所示的圓為錨以錨鏈為圓心的回轉(zhuǎn)范圍，可見錨在正常情況下，不會碰球鼻艏。結(jié)合本船實際，我們?nèi)〗莥為120°角β為30°。

4 錨穴位置參數(shù)的確定

我們把錨穴內(nèi)面EFGH定義是一個等腰梯形，其中EF∥GH，我們?nèi)F=1600mm，GH=2200mm，它們的距離為1740mm，取值均大于錨爪寬度1783mm尺度1527mm有充足的橫向空間收藏錨。在圖3中，可見錨全部收于錨穴中，沒有露出船體外板的部分。但在實際中，由于船體型線可能變化較大，僅根據(jù)圖3不能確保錨在收入錨穴后，所有錨爪均不露出舷側(cè)，必須進(jìn)行驗證。如圖2，將錨鏈筒中心線分別向內(nèi)外側(cè)偏移900mm，得到N-N與W-W兩條直線，以這兩條線與在水平面上的投影線為面，可以得到類似圖3的兩個剖面（篇幅原因，剖面詳圖本文略去），將圖3中的錨穴剖面放入由直線N-N與W-W得到的剖面中，檢查錨爪是否有露出舷側(cè)的可能。如果貓爪露出，則應(yīng)調(diào)整錨穴。如果錨的整個部分仍可處于錨穴中，則錨穴剖面形狀確定（圖3），接下來要確定構(gòu)成錨穴空間點ABCDEFGH的位置。

在前面提到定義EF=1600mm，GH=2200mm，我們再定義AB=1800mm，CD=2400mm，因EF、GH的水平投影線是垂直錨鏈筒中心線的，且與水平面平行，故在圖3剖面中，點E、F點G、H是分別交匯一點，他們距基線距離易在圖中量取。EF、GH間的距離已經(jīng)做了定義，方便得出在俯視圖（圖4）上的投影，再分別量取各點至Fr93的距離，并投影到側(cè)視圖（圖5）上。已定義過點A、B間的直線距離為1800mm，那么在包含偏移線N-N、W-W的垂直水平面剖視圖上，頂板線與舷側(cè)外板的交點即為點A、B，分別量取點A、B至剖面與船體中線面交線的距離（并可量取點A、B距基線的高度），即可得到點A、B在俯視圖上的位置，根據(jù)俯視圖上距Fr93的距離以及點A、B距基線的高度，可得到點A、B在側(cè)視圖的位置。點C、D的位置確定要稍微復(fù)雜一些，假設(shè)圖3上錨穴底板與舷側(cè)的交點為O，包含偏移線N-N的垂直水平面剖視圖上錨穴底板與舷側(cè)的交點為C，包含偏移線W-W的垂直水平面剖視圖上錨穴底板與舷側(cè)的交點為D。按前面的方法將點C、O、D投影到俯視圖，三點可以確定一段弧線，并將弧線適當(dāng)延伸。前面已定義過C、D間的直線距離為1800mm，將錨鏈筒中心線L-L分別偏移1200mm，則偏移線與圓弧延長線的交點即為C、D點在俯視圖上的投影。同理，可得到C、D點在側(cè)視圖上的投影。但實際中錨穴底板與舷側(cè)板的交線并不一定是標(biāo)準(zhǔn)圓弧線，故點C、點D的投影可能有一定誤差。根據(jù)以上方法可以得到錨穴各定位點參數(shù)（見表1）。

5 結(jié)語

本文探討的海洋工程船舶錨穴設(shè)計方法，具有簡便易懂、可操作性強、無需計算機三維建模定位等特點。但在實際設(shè)計中，船舶錨穴的布置對艏部線型要求較高，船舶總體線型方案設(shè)計時就需要考慮，使船艏線型在滿足其他性能要求下盡可能滿足錨穴布置的要求。在錨泊設(shè)計過程中，因受線型、錨機型號、結(jié)構(gòu)布置、其他甲板機械等多因素的影響，大多數(shù)海洋工程船舶錨穴的設(shè)計很難一蹴而就，一次達(dá)到完美，設(shè)計者可按本文的方法對錨機定位、錨鏈筒中心線角度、錨穴定位參數(shù)等多次調(diào)整，以趨完美。

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