船舶艏锚收存常见问题分析及解决

张静 韦雪波 马庚富 中船桂江造船有限公司

1.引言

船舶收放锚的运动轨迹是一个十分复杂的过程，是影响船舶安全航行非常重要的项目，若锚链筒和锚唇（或锚穴）的设计与锚匹配不当，锚在被拉紧之前可能出现异常情况以及不良影响。通常在实船安装锚链筒和锚唇（或锚穴）之前，需完成模拟拉锚试验。传统的模拟拉锚试验采用木模拉锚实验。随着科学的发展，日新月异，船舶拉锚实验也由传统的木锚拉锚实验走向由虚拟设计和虚拟装配的锚系三维模型模拟拉锚试验，但由于三维设计软件购置费用昂贵，培训时间漫长。目前国内中小型船厂依旧采用制作木模进行拉锚实验。根据试验结果对锚链筒和锚唇（或锚穴）的位置和形状进行修正，直至达到理想的效果。

锚链筒在船舶起、抛锚时作为锚链的通道，而在船舶航行时用于收存锚。锚在收放过程中应该满足：

（1）当船舶向任何一舷倾斜5°时，任何一个艏锚在收存起时不应卡住艏柱和船底；

（2）不论锚爪处于何种状态，锚应能被拉进锚链筒，且其锚爪应贴紧船外板（或锚穴后板），锚冠贴紧锚唇；

（3）锚链筒的锚，在航行时不会没入水中或掀起浪花，以至增加船舶阻力；

（4）锚应只需依靠其自重即能无障碍地从锚链筒中抛出；

（5）锚链筒的长度应能足以安置锚柄；

（6）舷侧和甲板的锚唇（如有）在锚链通过部分有足够大的圆弧，使得链环受的弯折最小。

（7）多层甲板船上，锚链筒在舷侧处出口中心的位置应使得锚链筒的筒身不穿过下层甲板。

除第2点和第4点，其他条件通常在设计阶段就能满足。受许多因素的影响，木模拉锚试验能验证锚链筒的角度是否适合，但仅能初步验证锚的贴合，特别是对于锚唇形式。

2.锚收存的影响因素及常见问题

2.1 锚收存的影响因素

（1）设计人员经验的影响

有经验的设计员在设计初期，会对设计院提供的锚链筒锚唇（或锚穴）图纸进行初步验算和在平面图纸上进行模拟。特别是对于锚链筒锚穴，平面模拟基本可以直接按详细设计图纸进行实船施工。

（2）实船施工的影响

施工人员的熟练程度和施工精度对锚的收存效果产生较大的影响。锚链筒安装定位时的角度偏差、锚唇安装角度偏差、船体焊接表面线型控制误差等都可能会引起锚收存后与锚唇（或船体外板）贴合的不理想。

（3）锚和锚唇制造质量的影响

目前锚制造企业很多，尽管锚的设计及制造已制定了很多规范和标准，但在国家及行业允许范围内，各厂家实际制造出的锚在尺寸和形状上还存在很大的差异。同一个锚的两个面与同一锚唇（或船体外板）的贴合状况也会不一致。最终会导致锚收存后与锚唇（或船体外板）贴合不理想。由于锚唇线型复杂，不同位置的剖面尺寸存在差异，锚唇铸造误差也会影响锚与锚唇（或船体外板）的贴合。

（4）顾客要求的影响

笔者所在公司受所处地域河流的影响，承接船舶类型、种类繁多，顾客有国外客户、私营单位、企业单位、公务执法部门等。不同顾客对锚的贴合要求不一样，有的顾客要求锚只能与锚唇的贴合，有的顾客要锚与锚唇船体外板的贴合，有的顾客需要在锚贴合处增加复板等。

2.2 锚收存常见的问题

（1）锚链筒加锚穴形式

特点是结构形式较复杂、制造工艺比较麻烦、船舶外形美观，不会对系缆等操作造成影响。船舶常用的锚穴形式为方形锚穴和暗式锚穴。较常见的问题是锚在锚链作用下上升过程中，锚爪顶住锚穴顶板或锚爪卡在锚穴顶板和外板结构处，最终使得锚爪无法按预期进行贴合。

（2）锚链筒加锚唇形式

锚链筒加锚唇形式结构形式较简单，制造工艺也比较简单。但锚唇的线型较复杂，需在木模拉锚实验中反复修改和验证。

木模拉锚实验中常出现的问题的类型有：

a.锚链筒角度不合理，锚杆卡在锚链筒内；

b.锚爪（两点）、锚冠（1点）无法与锚唇或船体外板贴合良好；

c.锚链筒下出口线型陡峭，锚杆在上升过程中易产生不正常的翻身。

3.锚收存常见问题分析及解决的方法

通常船舶锚链筒和锚唇或锚穴需经过木模拉锚实验检验合格后，再根据木模拉锚实验结果进行实船安装。一般情况下，木模拉锚实验可以反映岀大部分问题。在故障出现后，通过反复观察木模拉锚过程，检验木模拉锚的模型与实际的差异性，分析运动过程中可能产生该故障的因素，给出解决方案。当然，由于锚收存运动的复杂性，该方案需实船进行验证。即使木模拉锚实验成功，也并不能保证实船安装后，锚的收存过程顺利并满足要求。由于工人的施工能力、锚本身的制造误差、锚链筒安装误差等都可能导致实船锚收存故障的再次产生。

3.1 锚链筒的角度不合适引起的问题

锚链筒中心线与外板夹角过小，则引起锚冠和锚杆上部、下部分别与锚唇、锚链筒内壁和锚链筒口卡住。锚链筒中心线与外板夹角过大，则锚冠会与锚链筒下口的锚唇脱离，通常需对锚唇的线型做调整。锚链筒角度不合适的故障一般在木模拉锚实验可以得到解决。笔者所在的船舶公司建造的某型船舶，其锚链筒下出口位置为FR127-60，锚链筒规格φ377 mm x19 mm。在实船木模拉锚实验时，锚杆卡在锚链筒内部，锚无法顺利收存。经分析锚链运动过程，锚链筒中心线侧面角（锚链筒中心线在侧视图上投影和垂线的夹角）过大。同时对锚链筒的规格进行核算，经核算锚链筒内径应大于359.2mm。基于以上分析和实践经验做出修改方案：将锚链筒下出口向船尾方向移动～80mm，将锚链筒的内径增大至φ457mm。根据修改方案再进行木模拉锚试验，卡锚杆的现象得到了解决。

由于木锚拉锚实验时，锚和锚唇均采用的是木材，木材摩擦间的摩擦力较大，并不能排除所有的锚链筒角度问题。例如某600吨级巡逻船，艏部线型较瘦，采用斯贝克锚。经木模拉锚实验并报验合格后进行实船安装。实船拉锚时，发现锚无法按照预期设计进行翻身运动，锚爪刮花外板并卡死。经反复观察拉锚过程和分析，锚在上升过程中，锚卸扣必然是与锚链筒出口平行的状态进入锚链筒，此时锚杆的窄边与锚链筒下锚唇接触，此时锚与锚唇端面平行。锚继续上升时，由于锚杆与锚唇接触处出口线型陡峭，锚杆稳定性差，导致锚杆的翻转，锚爪随之产生翻转。最终导致锚爪与外板干涉。处理方案：堆焊锚杆的窄边与锚链筒下锚唇接触点下方的锚唇，使锚杆与锚唇接触处出口线型圆顺，堆焊高度需根据实际拉锚情况反复修改确定。依据方案进行施工后，锚杆翻转现象得到了解决。

3.2 锚与锚唇贴合不良好引起的问题

不同的船型具有不同的船体外板线型，锚唇的形状也会随之产生变化。一般对于锚与锚唇的要求是：不论锚爪处于何种状态，锚应能被拉进锚链筒，且其锚爪应贴紧船外板（或锚穴后板），锚冠贴紧锚唇 。但锚爪紧贴船体外板，收放锚的过程中，会刮掉紧贴处油漆，对船体外观和船体的维护保养。在船舶建造工程中，客户一般要求锚爪也紧贴锚唇，锚收放过程中不得与锚爪产生干涉。实船建造海警600吨系列船舶时，首次船木模拉锚试验，验收状态为锚爪贴紧船外板，锚冠贴紧锚唇。实船验收时，顾客要求锚爪应贴锚唇，这对实船施工造成很大难度。经反复分析，原锚爪紧贴船体外板，若要将其调整为紧贴锚唇，需加高锚爪处的锚唇，使锚爪在上升过程中先与锚唇产生两个接触点。是否需要整个锚唇都进行加高呢？若锚冠处的锚唇加高，可能会导致锚杆在上升过程卡在锚链筒内壁。反复研究和讨论后，确定解决方案：在锚唇上方直接焊接φ120半圆钢，半圆钢长度约为锚唇最高点周长的三分之二，锚冠处的锚唇不做加高处理。由于锚唇线型复杂，弯制出的锚唇线型不能完全契合。半圆钢在安装前，先进行初定位并点焊固定在锚唇上，实船拉锚检验锚爪是否与锚唇贴合良好。若未贴合，则调整半圆钢位置，重复拉锚检验，直至贴合良好。至此仅完成锚一侧的贴合工作，将锚翻面，检验贴合状态。锚的两面贴合良好后，方可进行半圆钢的焊接作业，焊接后应根据锚唇线型对锚唇进行打磨修饰。

4.结语

船舶收放锚的运动轨迹是一个十分复杂的过程，是影响船舶安全航行非常重要的项目，若锚链筒锚唇（或锚穴）与锚匹配不当，锚在收存进锚链筒之前可能出现异常情况。设计阶段，尽量准确模拟锚的收存过程，完善木模拉锚试验，与顾客沟通并明确锚的收存状态。实船解决问题时，应仔细观察锚收存过程中锚的运动过程，分析锚在运动过程中的受力情况和产生问题的原因，追根溯源，给出合理的解决方案。同时实践经验和知识的积累也是必要的。