新型箱式锚台的设计研究

（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011）

引 言

某大型绞吸式挖泥船， 首部采用肥胖型超大球鼻且折角线以上外飘不明显；受各种大型定位桩、挖泥设施等影响，首部锚机及锚链舱的布置限定在固定的区域，且采用左右锚不对称布置设计，如下页图1所示。干舷较小，锚收存的位置离水面高度很小；为保证在船舶不利横倾3°时，任何一个艏锚收起时，锚爪不钩住首柱、龙骨，碰撞球鼻艏，采用在舷侧锚链筒出口处加装凸台，把锚链筒出口外移［1-2］。

根据以上基本思路，结合本船实际特点和各种限制条件，我们做了以下几种锚布置方案、分析及对比。

1 设计过程及分析决策

1.1 方案1

图1 锚泊设备平面布置图

图2 锚链轮与锚链筒中心线不在一条直线

如下页图2所示，锚设备布置采用常规的带圆形凸台的锚链筒，锚链轮中心与锚链筒中心不在一条直线上，左、右舷锚的收放虽能满足不碰球鼻艏的要求，锚的存放高度距离设计吃水约500 mm，但明显的不足是甲板上锚链筒出口处导链滚轮约28°（见图 3）。

图3 导链滚轮倾斜角度示意

根据以往的设计经验，还从来没有过大链径（60 mm）下，导链滚轮有这么大的倾斜角度（一般倾斜角度会控制在不大于15°），这样会导致收锚时锚链在锚链筒筒口处发生翻链，并且会增加锚链经过导链滚轮时，锚链与导链滚轮两侧支架摩擦的风险，从而导致跳链并加剧锚链磨损［3］。

方案一在锚收放过程中，锚十分靠近船首部外板，这样会导致：

（1）在起锚时，受风、浪、锚链等综合影响，船首向将左右偏转，从而加大了锚碰撞船体外板的风险；

（2）一点锚抗台时，由于两锚链孔的距离更近，船舶在风浪作用下偏荡，加大了两锚链绞缠的风险［4］；

（3）锚收存状态下，如果锚拉得不紧，锚冠撞击船体外板的风险加大。

1.2 方案2

图4 锚链轮与锚链筒中心线在一条直线

图5 左、右锚收放示意图

如图4、图5所示锚设备布置图，锚链轮中心、锚链筒上口及下口三点成一直线，并采用常规的带圆形凸台的锚链筒，以保证在不利横倾的情况下，锚爪不碰球鼻艏，且锚的收存高度距离设计水线约800 mm。然而，这种收放形式明显的缺陷是锚台及收存状态下的锚均严重超出船宽，容易造成其他船舶或码头的损坏。

1.3 方案3

鉴于受种种因素限制，以上两种常规的锚布置形式都不能满足该船锚起、抛及收存的基本要求，在重新设计中，我们打破常规，充分利用空间概念，把锚的起抛和锚的收存作为两种状态分别考虑，设计新型箱式锚台，然后以上下叠加的形式来解决上述矛盾，如下页图6和图7所示。

图7所示新型箱式锚台主要由上锚台、锚凸台、锚唇等组成，其设计的基本原则为：

（1）上锚台用于锚的收存，设计过程中应控制其外形尺寸与选型的锚相匹配，使2个锚爪和锚冠在收锚时均可贴紧于上锚台面板上，既稳妥又美观。

图6 新型箱式锚台布置图

（2）为保证船舶不利横倾时，防止起抛锚时，锚与球鼻艏碰撞，在上锚台下方加装锚凸台。锚凸台的设计应满足［1］：应有足够的强度，能承受抛起锚时及锚拉紧后作用在锚凸台上的负荷；锚链通过部分有足够大的圆弧，使锚链受的弯折为最小；锚凸台的形状应能保证，起锚时处于任何位置的锚链，均能顺着锚凸台移动到将锚拉起后存放于规定的位置；锚凸台应离开水面有足够的高度，以尽量避免航行（或拖航）时的阻力；锚收存时，锚冠距离锚凸台上导板的距离不宜太远导致抛锚时，由于锚自重急速坠落在锚凸台面板上；根据经验锚凸台外形最远离船体外板处应控制在最大船宽以内不小于10 mm。

图 7 新型锚台锚收放示意图

（3）首先根据经验，通过模拟分析拉锚时，锚干、锚爪和锚冠通过锚凸台、锚链筒、锚唇等处的运动轨迹以及锚收紧时锚的状态，初步选定锚唇的线型，即锚唇所在上锚台面板距离锚凸台前端部导缘的位置；经初步作图、综合考虑后，再对这些参数适当优化。锚唇及其所在上锚台面板位置的正确尺寸须经模型试验后确定，试验时锚能顺利收放并紧贴锚唇。［5］

2 放样及模型试验

基于以上的讨论，锚链筒及箱形锚台的布置和设计，各参数的选择是否恰当，将直接影响抛起锚的优劣，尤其锚唇的线型及其所在上锚台面板位置的正确尺寸须经模型试验后确定，试验时锚应能顺利收放并紧贴锚唇［6］。

船厂根据设计图纸制作了1 : 4的左右舷的船首和锚链筒及箱式锚台的木质模型，再用同样的比例尺寸做一个锚的模型，在模型上进行收锚与放锚试验。试验中，收、放锚都很顺利，略显美中不足的是收锚过程中的锚爪会刮擦上锚台面板（见图8），上锚台面板上有明显的锚爪刮擦痕迹。

不过，通过对锚唇线型进行修正，而后垫高了锚唇高度，最终解决了这个问题，并在锚收紧状态下，锚爪和锚冠和锚唇贴合良好，见图9。

图8 拉锚试验模型图

图9 修正后的拉锚试验模型图

3 结 语

本文通过多个锚收放设备布置方案及分析，对锚的新型收放形式及箱式锚台的设计进行研究，为受限于首部线型及甲板复杂的锚布置研究开创了新的设计思路。