12000DWT成品油船锚台生产设计及放样

2018-01-11王秋芳

科学家 2017年23期

現阶段在船舶建造过程中，锚台的预制精度和安装精度往往存在难于控制的问题，传统的手工放样已不能满足锚台的精度要求。本文以12000DWT成品油船为例，介绍使用东欣船舶产品设计软件（SPD）对锚台进行生产设计和放样，节省人力物力，缩短建造工期，可避免船厂的损失。

概述

12000DWT成品油船为在建的船，入CCS船级社。该船的主尺度为：总长128.1m，型宽20.0m，型深11.3m，设计吃水7.80m。本船艏部设有两台链轮卧式锚机，球鼻艏。由于本船整个建造周期短，因此就船体结构而言，通过对本首制船锚台的优化设计和精确放样，以达到提高施工效率，节省施工成本的目的，为后续船锚台设计和放样提供参考。

锚台的基本要求

本船艏部有球鼻艏，为了防止起抛锚时锚与球鼻艏碰撞，在舷侧锚链筒出口处加装凸台，又称锚台。锚台的高度必须高于最大吃水，以避免航行时锚冠浸入水中增加阻力。同时，锚台面板距离船体外板必须足够远，这样抛起锚时，在船体反方向横倾5°的状态下不碰球鼻艏，最小距离不小于300mm。此外，沿锚台面板需焊接铸钢凸缘，收锚时，锚的两个爪尖和锚冠的中心应该紧紧的贴在锚台面板上。

锚台的设计步骤

α、β、θ的角度获取

根据本船艏楼甲板（图1）的布置，考虑锚台需满足的基本要求，综合考虑：取α=25°。在SPD中做一个α=25°辅助面，可以快速得到A-A剖面（图2）；根据锚机和掣链器布置，考虑锚链筒轴线应尽可能垂直与通过舷侧出口处的水线，取β=42°；根据斯贝克锚锚爪与锚杆的角度小于40°±1°，取锚台面板与锚链筒轴线的夹角θ=62°（图3）。根据舾装数计算书，本船使用的斯贝克锚锚重为4 050kg，锚链为φ50 AM3。将锚与锚链在A-A剖面中进行模拟拉锚，检验是否满足以下4个要求：1）检查在收锚和放锚时是否会出现卡锚现象；2）检查收锚和放锚时是否碰到锚台处外板；3）检查锚爪收紧后是否与锚台完全贴合；4）检查收放锚时锚链是否会碰锚链管。请注意如果拉锚结果不理想，则需反复调整α、β、θ的角度。直到满足以上4个要求为止。

锚台曲面获取

根据图3，锚台面板的直径为φ1 010mm；锚台包板与外板相交的两点A2、E2的距离为1 900mm；通过A1、A2，E1、E2作两条延伸线，在延伸线上外板内取两点A3、E3，A3、E3两点之间的距离为直径作圆；把锚台面板直径圆和A3、E3的直线圆各等分成8份，等分的份数越多，精度越高；上述数据在Auto CAD中画出图4。利用图4中8等分圆上各点的三维数据（Auto CAD中量取），在SPD中用两曲面拉伸的方法获取锚台包板所在的曲面，曲面与外板曲面SHELL取交线，即为锚台包板与外板的交线。经检验，交线长度1 900mm与图3中A2、E2的距离1 900mm相符。

锚链筒、锚台面板、锚台包板、锚台肘板的建模放样（SPD）

锚链筒建模

锚链筒的轴中心线为图2中O点、图3中O1点的连线，根据这两点在SPD中输入两点的定位坐标，输入锚链筒的直径，即生成锚链筒。

锚台面板建模

锚台面板根据图3中O1、A1、E1三点定位坐标，可以确定锚台面板所在的平面，在此平面以O1点定位坐标为圆心作直径为φ1010mm的圆，赋予板厚，即为锚台面板，锚台面板为平面板，无需加工。

锚台包板建模

锚台包板需分成4块板制作，每块板需在前文中所述的曲面上做4根板缝，分别为曲面与外板的交线板缝L1、曲面与锚台面板的交线板缝L2、TA、TC、TE、TG，因此锚台包板1取L1、L2、TA、TC四根板缝生成曲面板，锚台包板2取L1、L2、TC、TE四根板缝生成曲面板，锚台包板3取L1、L2、TE、TG四根板缝生成曲面板，锚台包板4取L1、L2、TG、TA四根板缝生成曲面板。如图5。

锚台肘板建模

锚台肘板8块，分别在锚台面板及锚台包板曲面与外板的交线的8等分线上。即肘板1在O、T、A三点坐标所在定位平面；肘板2在O、T、B三点坐标所在定位平面；肘板3在O、T、C三点坐标所在定位平面；肘板4在O、T、D三点坐标所在定位平面；肘板5在O、T、E三点坐标所在定位平面；肘板6在O、T、F三点坐标所在定位平面；肘板7在O、T、G三点坐标所在定位平面；肘板8在O、T、H三点坐标所在定位平面；锚台肘板为平面板，无需加工。下图为SPD中完成的锚链筒、锚台面板、锚台包板、锚台肘板整体三维模型。三维模型通过SPD软件自动展开即完成锚台放样过程。

锚台包板加工样板

因锚台包板为曲面板，我司对于曲面板一般采用冷压加工成形，如冷压加工无法一次成形再通过火工加工二次成形。为控制锚台包板的加工精度测量，每块锚台包板需配套制作三块样板分别测量锚台包板上口，下口的精度。如图7所示：锚台包板1的样板分别为A1、B1、A2；锚台包板2的样板分别为A3、D1、A4；锚台包板3的样板分别为A5、F1、A6；锚台包板4的样板分别为A7、H1、A8。每三块样板组成一个立体的框架以控制锚台包板的曲度，样板上标注的各点对应锚台包板上标注的各点，如样板与包板贴合，则表示包板加工成形到位，否则包板还需校正加工尺寸。因此为了控制加工精度，包板还需增加余量，按照我司经验，包板余量一般添加在前文所述的曲面板与外板交线板缝L1，以及板缝TA、TC、TE、TG处。