新型箱式錨臺(tái)的設(shè)計(jì)研究

（中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海200011）

引 言

某大型絞吸式挖泥船， 首部采用肥胖型超大球鼻且折角線以上外飄不明顯；受各種大型定位樁、挖泥設(shè)施等影響，首部錨機(jī)及錨鏈艙的布置限定在固定的區(qū)域，且采用左右錨不對(duì)稱布置設(shè)計(jì)，如下頁(yè)圖1所示。干舷較小，錨收存的位置離水面高度很小；為保證在船舶不利橫傾3°時(shí)，任何一個(gè)艏錨收起時(shí)，錨爪不鉤住首柱、龍骨，碰撞球鼻艏，采用在舷側(cè)錨鏈筒出口處加裝凸臺(tái)，把錨鏈筒出口外移［1-2］。

根據(jù)以上基本思路，結(jié)合本船實(shí)際特點(diǎn)和各種限制條件，我們做了以下幾種錨布置方案、分析及對(duì)比。

1 設(shè)計(jì)過程及分析決策

1.1 方案1

圖1 錨泊設(shè)備平面布置圖

圖2 錨鏈輪與錨鏈筒中心線不在一條直線

如下頁(yè)圖2所示，錨設(shè)備布置采用常規(guī)的帶圓形凸臺(tái)的錨鏈筒，錨鏈輪中心與錨鏈筒中心不在一條直線上，左、右舷錨的收放雖能滿足不碰球鼻艏的要求，錨的存放高度距離設(shè)計(jì)吃水約500 mm，但明顯的不足是甲板上錨鏈筒出口處導(dǎo)鏈滾輪約28°（見圖 3）。

圖3 導(dǎo)鏈滾輪傾斜角度示意

根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，還從來沒有過大鏈徑（60 mm）下，導(dǎo)鏈滾輪有這么大的傾斜角度（一般傾斜角度會(huì)控制在不大于15°），這樣會(huì)導(dǎo)致收錨時(shí)錨鏈在錨鏈筒筒口處發(fā)生翻鏈，并且會(huì)增加錨鏈經(jīng)過導(dǎo)鏈滾輪時(shí)，錨鏈與導(dǎo)鏈滾輪兩側(cè)支架摩擦的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致跳鏈并加劇錨鏈磨損［3］。

方案一在錨收放過程中，錨十分靠近船首部外板，這樣會(huì)導(dǎo)致：

（1）在起錨時(shí)，受風(fēng)、浪、錨鏈等綜合影響，船首向?qū)⒆笥移D(zhuǎn)，從而加大了錨碰撞船體外板的風(fēng)險(xiǎn)；

（2）一點(diǎn)錨抗臺(tái)時(shí)，由于兩錨鏈孔的距離更近，船舶在風(fēng)浪作用下偏蕩，加大了兩錨鏈絞纏的風(fēng)險(xiǎn)［4］；

（3）錨收存狀態(tài)下，如果錨拉得不緊，錨冠撞擊船體外板的風(fēng)險(xiǎn)加大。

1.2 方案2

圖4 錨鏈輪與錨鏈筒中心線在一條直線

圖5 左、右錨收放示意圖

如圖4、圖5所示錨設(shè)備布置圖，錨鏈輪中心、錨鏈筒上口及下口三點(diǎn)成一直線，并采用常規(guī)的帶圓形凸臺(tái)的錨鏈筒，以保證在不利橫傾的情況下，錨爪不碰球鼻艏，且錨的收存高度距離設(shè)計(jì)水線約800 mm。然而，這種收放形式明顯的缺陷是錨臺(tái)及收存狀態(tài)下的錨均嚴(yán)重超出船寬，容易造成其他船舶或碼頭的損壞。

1.3 方案3

鑒于受種種因素限制，以上兩種常規(guī)的錨布置形式都不能滿足該船錨起、拋及收存的基本要求，在重新設(shè)計(jì)中，我們打破常規(guī)，充分利用空間概念，把錨的起拋和錨的收存作為兩種狀態(tài)分別考慮，設(shè)計(jì)新型箱式錨臺(tái)，然后以上下疊加的形式來解決上述矛盾，如下頁(yè)圖6和圖7所示。

圖7所示新型箱式錨臺(tái)主要由上錨臺(tái)、錨凸臺(tái)、錨唇等組成，其設(shè)計(jì)的基本原則為：

（1）上錨臺(tái)用于錨的收存，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)控制其外形尺寸與選型的錨相匹配，使2個(gè)錨爪和錨冠在收錨時(shí)均可貼緊于上錨臺(tái)面板上，既穩(wěn)妥又美觀。

圖6 新型箱式錨臺(tái)布置圖

（2）為保證船舶不利橫傾時(shí)，防止起拋錨時(shí)，錨與球鼻艏碰撞，在上錨臺(tái)下方加裝錨凸臺(tái)。錨凸臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足［1］：應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，能承受拋起錨時(shí)及錨拉緊后作用在錨凸臺(tái)上的負(fù)荷；錨鏈通過部分有足夠大的圓弧，使錨鏈?zhǔn)艿膹澱蹫樽钚?；錨凸臺(tái)的形狀應(yīng)能保證，起錨時(shí)處于任何位置的錨鏈，均能順著錨凸臺(tái)移動(dòng)到將錨拉起后存放于規(guī)定的位置；錨凸臺(tái)應(yīng)離開水面有足夠的高度，以盡量避免航行（或拖航）時(shí)的阻力；錨收存時(shí)，錨冠距離錨凸臺(tái)上導(dǎo)板的距離不宜太遠(yuǎn)導(dǎo)致拋錨時(shí)，由于錨自重急速墜落在錨凸臺(tái)面板上；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)錨凸臺(tái)外形最遠(yuǎn)離船體外板處應(yīng)控制在最大船寬以內(nèi)不小于10 mm。

圖 7 新型錨臺(tái)錨收放示意圖

（3）首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過模擬分析拉錨時(shí)，錨干、錨爪和錨冠通過錨凸臺(tái)、錨鏈筒、錨唇等處的運(yùn)動(dòng)軌跡以及錨收緊時(shí)錨的狀態(tài)，初步選定錨唇的線型，即錨唇所在上錨臺(tái)面板距離錨凸臺(tái)前端部導(dǎo)緣的位置；經(jīng)初步作圖、綜合考慮后，再對(duì)這些參數(shù)適當(dāng)優(yōu)化。錨唇及其所在上錨臺(tái)面板位置的正確尺寸須經(jīng)模型試驗(yàn)后確定，試驗(yàn)時(shí)錨能順利收放并緊貼錨唇。［5］

2 放樣及模型試驗(yàn)

基于以上的討論，錨鏈筒及箱形錨臺(tái)的布置和設(shè)計(jì)，各參數(shù)的選擇是否恰當(dāng)，將直接影響拋起錨的優(yōu)劣，尤其錨唇的線型及其所在上錨臺(tái)面板位置的正確尺寸須經(jīng)模型試驗(yàn)后確定，試驗(yàn)時(shí)錨應(yīng)能順利收放并緊貼錨唇［6］。

船廠根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制作了1 : 4的左右舷的船首和錨鏈筒及箱式錨臺(tái)的木質(zhì)模型，再用同樣的比例尺寸做一個(gè)錨的模型，在模型上進(jìn)行收錨與放錨試驗(yàn)。試驗(yàn)中，收、放錨都很順利，略顯美中不足的是收錨過程中的錨爪會(huì)刮擦上錨臺(tái)面板（見圖8），上錨臺(tái)面板上有明顯的錨爪刮擦痕跡。

不過，通過對(duì)錨唇線型進(jìn)行修正，而后墊高了錨唇高度，最終解決了這個(gè)問題，并在錨收緊狀態(tài)下，錨爪和錨冠和錨唇貼合良好，見圖9。

圖8 拉錨試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D

圖9 修正后的拉錨試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D

3 結(jié) 語

本文通過多個(gè)錨收放設(shè)備布置方案及分析，對(duì)錨的新型收放形式及箱式錨臺(tái)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，為受限于首部線型及甲板復(fù)雜的錨布置研究開創(chuàng)了新的設(shè)計(jì)思路。