1400TEU集裝箱船的錨泊系統(tǒng)設(shè)計

曹進(jìn)超 郭良樹 何珍 李大飛

摘 ? ?要：傳統(tǒng)的錨泊系統(tǒng)設(shè)計，為錨與船首方向成銳角拋出。本船采用不同于傳統(tǒng)的設(shè)計方案，錨機(jī)先向船尾方向出鏈，再轉(zhuǎn)一角向船首方向拋錨。此方案將為船舶的錨泊設(shè)備布置積累有關(guān)數(shù)據(jù)資料，為以后解決此類錨泊設(shè)計問題提供參考。

關(guān)鍵詞：錨泊設(shè)備布置;錨;錨鏈筒;錨鏈艙

中圖分類號：U674.14?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： In traditional mooring system design， normally thrown at an acute angle between the anchor and bow direction. The mooring scheme of the 1400TEU container ship is different from the traditional design scheme， the windlass thrown a chain first to the stern and then to the bow. The study of this scheme will accumulate data in this aspect for the arrangement of the ship's mooring equipment in the future and provide reference for solving such mooring design in the future.

Key words： Mooring equipment arrangement; Anchor; Hawse pipe; Chain locker

1 ? ? 概述

傳統(tǒng)的錨泊設(shè)備布置，一般為錨機(jī)出鏈的方向與船首的方向成銳角，向船舶的兩舷拋錨。錨泊系統(tǒng)通常由錨、錨鏈、掣鏈器、錨鏈筒、錨唇、錨臺、錨穴等部分組成。本船首樓甲板面積狹窄，布置空間不足，采用傳統(tǒng)的錨泊設(shè)備布置方式無法滿足使用要求，所以采用了錨機(jī)向船尾方向出鏈、轉(zhuǎn)角向兩舷船首方向拋錨的設(shè)計方案。

2 ? ? 錨泊系統(tǒng)設(shè)計

2.1 ? ?船舶概況

1 400TEU集裝箱船為雙燃料國際遠(yuǎn)洋集裝箱船系列船，入級ABS、滿足1A冰區(qū)等級，設(shè)計航速可達(dá)19.15 kn（設(shè)計吃水）。

主要參數(shù)如下：

船長 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?～170 m

兩柱間長 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 160 m

型深 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?14.85 m

型寬 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?26.9 m

設(shè)計吃水 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 8.5 m

2.2 ? 錨泊系統(tǒng)布置原則

（1）錨拉起收藏后，應(yīng)高出滿載水線2 m以上;

（2）拋錨時錨依靠自身重量能毫無阻礙地從錨鏈筒拋出;

（3）錨鏈筒在船體外板出口位置要盡可能避開船體分段焊縫;

（4）起錨時，在錨鏈的拉力作用下錨桿能順利地拉入錨鏈筒，且錨爪應(yīng)緊貼外板，錨唇、錨臺藏于錨穴中;

（5）錨鏈筒的長度，應(yīng)能容納全部錨桿和部分錨鏈?zhǔn)锥随湱h(huán);

（6）油船起錨機(jī)的布置，須考慮起錨機(jī)鏈輪接觸點后邊緣在危險區(qū)域外;

（7）如無特殊要求，船體與錨的間隙要滿足船舶縱傾2%Lpp和橫傾1°時錨收放都不碰到船體，且在正態(tài)時船體與錨的間隙不小于300 mm。

2.3 ? 本船錨不能直接朝船首方向拋出的原因

（1）首樓甲板在錨機(jī)后方有船體結(jié)構(gòu)以及風(fēng)道結(jié)構(gòu)阻礙：錨機(jī)剛好在風(fēng)道結(jié)構(gòu)的前面，如果采用向船首方向拋錨的方式，則人無法到達(dá)錨機(jī)的操作位置對錨機(jī)進(jìn)行操作，且錨機(jī)與船體結(jié)構(gòu)靠得太近沒有維護(hù)保養(yǎng)的空間（見圖1）。

（2）本船作為集裝箱船，首樓甲板較短和狹窄（見圖2），船首的線形比較尖瘦，如果按照傳統(tǒng)的往船首方向拋錨的方案則會造成錨鏈筒過短，無法收藏錨桿和錨。

由于以上兩個主要原因，直接采用往船首拋錨的傳統(tǒng)布置方式是行不通的，只能考慮其他的布置方式。

2.4 ? 錨泊系統(tǒng)的布置

錨泊系統(tǒng)的布置需考慮如下幾方面情況：

（1）錨鏈艙的位置、大小和形式;

（2）錨機(jī)鏈輪與閘刀滾輪掣鏈器之間的距離;

（3）錨機(jī)鏈輪與掣鏈器滾輪中心線與船舯線的夾角;

（4）錨鏈筒水平投影與船舯中心線夾角;

（5）垂直于水平面的剖面經(jīng)過錨鏈筒中心線后錨鏈筒被剖面與船體結(jié)構(gòu)的夾角;

（6）采用暗式錨穴的形式。

2.4.1錨鏈艙尺寸

見圖3。

根據(jù)舾裝數(shù)計算書，本船選用錨鏈直徑為AM3 φ68 mm。

按照《船舶設(shè)計實用手冊·舾裝分冊》經(jīng)驗公式計算得出：

錨鏈直徑d ? ? ? ? ? ? ? 68 mm

錨鏈長度Ln（右舷錨鏈） ? ? ? ? ? ? ? 330 m

錨鏈艙直徑D ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 380 mm

形成錐形部分的錨鏈長度Lk ? ? ? ? ? ? ? =46.65 m

圓形錨鏈艙的有效容積V ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? =11.791 9m3

不包括錐度部分的錨鏈艙長度h1 ? ? ? =2.64 m

錨鏈艙的高度HA ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?6.604 m

由于船舶線形以及船體結(jié)構(gòu)設(shè)計的限制，錨鏈艙的最大高度只能為5 620 mm，所以必須對最初的方案進(jìn)行修改，修改后的錨鏈艙布置見圖4所示。

修改后錨鏈艙的錨鏈艙尺寸為：長X寬X高=3120 mm X 2030 mm X 5620 mm，其中污水井高度為500 mm。由于修改后的錨鏈艙尺寸布置與經(jīng)驗公式計算的結(jié)果差別較大，所以就此問題向船級社進(jìn)行了咨詢，船級社把他們的計算結(jié)果HA=5.10 m告知了船廠，即船級社是同意船廠方案的。為了保險起見，最終錨鏈艙的尺寸為：長X寬X高=3 120 mm X 2 705 mm X 5620 mm。

2.4.2 ?錨機(jī)鏈輪與閘刀滾輪掣鏈器之間的距離

選定好錨鏈艙的形式和大小并初步定好錨鏈管的位置后，確定錨鏈筒在首樓甲板的開口位置是非常重要的。錨鏈?zhǔn)峭ㄟ^錨鏈管后再經(jīng)過錨機(jī)的錨鏈輪，然后經(jīng)過閘刀滾輪掣鏈器進(jìn)入錨鏈筒，在錨鏈筒的錨穴處將錨拋出或收藏，所以需要按照錨鏈通過錨泊系統(tǒng)的各個設(shè)備或附件仔細(xì)考慮它們的布置情況。

（1）首先要了解錨機(jī)的廠家確認(rèn)圖，廠家推薦的錨機(jī)的鏈輪的安裝中心高度為1 088 mm、錨鏈的出鏈角度為水平下約15°;

（2）接著要確定閘刀滾輪掣鏈器的滾輪中心的安裝高度和偏角，偏角在允許的范圍內(nèi)則錨鏈在掣鏈器處扭轉(zhuǎn)就會順暢。錨機(jī)廠家推薦每個錨鏈環(huán)只能旋轉(zhuǎn)0.6°，然后根據(jù)《船舶設(shè)計實用手冊·舾裝分冊》初步確定錨鏈筒筒身的最小長度為L=3 700 mm;

（3）確定了這個值后，錨機(jī)與閘刀滾輪掣鏈器的距離也大概確定了;

（4）然后根據(jù)錨鏈的水平下約15°的角度就能確定掣鏈器滾輪的高度，那么錨機(jī)鏈輪和掣鏈器鏈輪之間的錨鏈環(huán)的個數(shù)也可以得出來了，再乘以0.6°就等于錨鏈筒與船體結(jié)構(gòu)的夾角，整個系統(tǒng)就確定了。本船錨機(jī)鏈輪中心與掣鏈器滾輪中心的距離為2901 mm，兩者之間可以布置12個鏈環(huán)（見圖5）。

閘刀滾輪掣鏈器與垂線的夾角為12X0.6°=7.6°，經(jīng)過錨鏈筒中心線并且垂直于水平面的平面中，錨鏈筒與船體剖面的夾角也應(yīng)為7.6°，使掣鏈器和錨鏈筒為同一角度，這樣拋錨時錨鏈才會順暢地經(jīng)過掣鏈器再轉(zhuǎn)向拋出，見圖6所示。

如果錨機(jī)鏈輪中心與掣鏈器鏈輪的之間距離發(fā)生變化，則它們之間所布置的錨鏈鏈環(huán)的數(shù)量也隨之變化，經(jīng)過錨鏈筒中心線并垂直于水平面所切的錨鏈筒與船體剖面之間的夾角也會變化。這段錨鏈的扭轉(zhuǎn)角度必須大于或等于錨鏈筒的角度，并且掣鏈器在水平面上的傾斜角度與錨鏈筒的角度一致。

2.4.3 錨機(jī)鏈輪與掣鏈器滾輪中心線與船舯線的夾角α

錨機(jī)鏈輪凹槽中心與掣鏈器鏈輪凹槽中心布置在同一直線時，錨鏈通過此兩鏈輪拋錨是最順暢的，掣鏈器鏈輪的側(cè)向受力也最小，但是錨鏈在掣鏈器處扭轉(zhuǎn)時會受到一個比較大的力，為了減少掣鏈器鏈輪在扭轉(zhuǎn)錨鏈時側(cè)向力的疊加，那么就按兩凹槽中心線同一直線這個思路去考慮α角。先初步定好α角，然后把錨機(jī)、掣鏈器按1：1的比例布置在首樓甲板面上，檢查兩組合錨機(jī)之間的空間是否夠人進(jìn)去操作錨機(jī)及維護(hù)保養(yǎng)錨機(jī)的空間，若不夠就要調(diào)整α角，以錨鏈管的中心位置為圓心、以錨鏈管錨鏈筒在首樓甲板的出口中心線的水平投影距離為半徑進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過多次調(diào)整最后確定α=39°（見圖7）。

2.4.4 錨鏈經(jīng)過掣鏈器后在水平投影角β

若任錨鏈沿錨機(jī)鏈輪凹槽中心與掣鏈器鏈輪凹槽中心構(gòu)成的直線向船舶兩舷拋出，這樣無疑是最順暢的，但不能這樣來布置，原因如下：（1）錨與船舶外板的距離過小，拋錨或收錨時錨會撞擊船舶外板;（2）由于錨與船舶的距離過小，起錨時錨爪會勾住船底。

β角的選擇要保證錨鏈扭轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)彎不要太急，在此處拋出的錨距離船舶外板最遠(yuǎn)，一般錨鏈筒在首樓甲板的投影線垂直于甲板邊線或附近的船舶水線時，可以滿足此要求，本船β角β=115°（見圖7）。

2.4.5 錨泊系統(tǒng)布置的逐步完善

本船的錨泊系統(tǒng)布置經(jīng)過逐步完善后，模擬拋錨顯示錨的回轉(zhuǎn)半徑距離船舶外輪廓最小的距離為531 mm，滿足使用要求。1 400TEU雙燃料集裝箱船目前已經(jīng)交付使用，其錨泊系統(tǒng)在碼頭系泊試驗及航行試驗使用均比較順暢，滿足使用要求。

3 ? ?結(jié)束語

傳統(tǒng)錨泊系統(tǒng)的布置，是直接向船首方向的兩舷拋錨。本文1 400TEU集裝箱船采用了另外一種比較獨特的錨泊設(shè)備布置方式，經(jīng)過實踐證明是成功的，希望本文能夠給以后相關(guān)船舶的錨泊系統(tǒng)布置提供一些參考。

參考文獻(xiàn)

[1]中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司.船舶設(shè)計實用手冊（第3版）舾裝分冊[M]，? ? ?2013.

[2]CB/Z 280-2011 海船首錨泊設(shè)計導(dǎo)則.