某型化学品船滑道式锚系设计

吴 安，王忠强，盛 立

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

0 引 言

锚系设备是供船舶在锚地、港内或遮蔽水域内等待泊位或潮水时临时停泊使用的设备，通常按船级社规范的要求配置。锚系设计与营运船舶的安全性密切相关，不仅要保证船舶能在常规天气情况下牢靠而有效地停泊，而且要保证锚系设备在船舶航行过程中存放的安全性。

某型化学品船艏楼甲板上的系泊区域空间比较狭小，船舶的干舷较低，若采用锚台的设计，在船舶载重达到结构吃水线的情况下，锚的收存位置在高度方向距离水面约4.5 m，一旦在船舶航行过程中遇见浪高超过4 m、等级在6级以上的海况，风浪不断对锚进行冲击，极易导致锚损坏或掉落，同时锚台突出船体外板，既会增加船舶的航行阻力，又影响其外形的美观，故这类船一般采用锚穴设计。然而，该型化学品船的艏部线型较为肥胖，艏楼甲板高度偏低，若采用锚穴设计，锚链筒长度不够，无法存放锚和锚杆。这些技术因素制约了锚系设计，给锚系布置带来了不小的挑战。

1 锚系的基本组成

锚系设备主要包括锚、锚链、锚链筒、掣链器、锚机、锚链管、锚链舱、弃链器、锚穴或锚台。下面主要对几种重要的锚系设备进行介绍。

1.1 锚

船用锚的种类有很多，可按抓持性能的不同分为普通锚、大抓力锚和超大抓力锚等3类。

1）普通锚主要有普通无杆锚和普通有杆锚2种，其中：普通无杆锚（如霍尔锚、斯贝克锚和日本JIS无杆锚等）的特点是能适应多种底质，收放和贮存方便；普通有杆锚（如海军锚）带有横杆，致使其收放和贮存不方便，现在已很少使用。

2）大抓力锚是相比普通无杆锚抓力较大的锚。对于具有相同质量的大抓力锚和普通无杆锚而言，前者的抓力至少为后者的2倍。目前常用的大抓力锚有AC-14锚、波尔N和TW型锚等。

1.2 锚链筒

锚链筒是船舶起锚、抛锚时锚链运行的通道，在船舶航行时用于收存锚。通常只有无杆转爪锚才能收存于锚链筒中。

1.3 掣链器

掣链器是在船舶航行或抛锚系泊时用于掣住锚链的装置。常用的掣链器有闸刀型、螺旋型、滚轮闸刀型和导轨滚轮舌型等4种。

1.4 锚穴和锚台

锚的收藏方式一般分为锚穴式和锚台式2种。客船、油船、港口船、拖船、供应船和渔船等船型经常需用艏部靠泊其他船舶或码头，突出在船头的锚易造成靠泊的其他船舶或码头受损。因此，这些船舶通常设置锚穴，使锚不突出在船板外。锚穴有明式和暗式2种形式。

对于艏部线型为肥胖型的船舶而言，为防止抛锚时锚与船体外板碰撞，在舷侧锚链筒出口处加装凸台，将锚链筒出口外移。相比锚台设计，锚穴设计具有以下优点：

1）外形美观，安装施工简单，不需要反复定位调整；

2）能有效降低船舶航行时风浪对锚的冲击，既能更好地保护锚，又能减小船舶航行阻力；

3）对于需经常停靠码头的拖船和客船而言，采用锚穴可降低锚与码头碰撞的概率，并能防止锚对被拖泊船舶的损伤。

2 锚系设计方案优化

2.1 原方案

本文所述化学品船的主尺度数据：船长为185 m；两柱间长为181.8 m；船宽为32.26 m；型深为14.95 m；设计吃水为10 m；结构吃水为10.35 m；排水量为53 600 t。

该化学品船艏楼甲板系泊区域空间比较狭小，艏部布置有桅屋和通往艏楼甲板下方舱室的通道。系泊甲板的横向宽度相对较小，在设计锚系时需考虑布置艏部应急拖带和单点系泊设备，初始方案采用锚台设计，典型布置图见图1和图2。

图1 锚台设计典型布置俯视图

如图2所示，该型船干舷甲板较低，锚的收藏位置在高度方向距离结构水线（10.35 m）约4.5 m，若在航行过程中遇到浪高超过4 m、等级在6级以上的海况，锚易受到风浪的冲击而受损甚至掉落，存在安全隐患，同时易造成不必要的经济损失，这是船舶运营方所不能接受的。此外，该船的艏部线型肥胖，艏楼甲板未采用外飘式设计，艏楼甲板系泊区域空间紧凑，若改为锚穴设计，锚链筒长度不够，无法存放锚和锚杆，且在起锚或抛锚时，锚距离船体外板很近，易碰撞船体外板使其受损，故该设计不能采用。综合以上分析，提出一种兼具2种锚系设计优点的优化方案。

图2 锚台设计典型布置侧视图

2.2 优化方案

优化方案见图3和图4，设计思路：通过锚机控制锚链运动，锚链滑过掣链器和锚台与锚穴组合滑道，将锚拉起或放下；在船舶航行过程中，锚存放于艏楼甲板上的锚台与锚穴组合滑道上。与初始方案对比，该方案的不同之处在于：

图3 优化方案俯视图

图4 优化方案侧视图

1）采用锚台与锚穴组合的形式，将锚收藏于甲板上，既能避免锚因收藏于外板上被风浪冲击而受损甚至掉落，又能避免锚在收放过程中碰撞船体外板引发安全事故；

2）用倾斜滑台结构替代锚链筒，滑道的角度不宜太小，需综合考虑锚台的形状和锚的型式选取，目的是确保锚能顺利翻转并被拉上艏楼甲板；

3）采用滑道闸刀式掣链器替代滚轮闸刀式掣链器，延长滑道的长度，使锚能全部存放于滑道上；

4）将弃锚器定位于锚链舱顶端主甲板上，在遇到紧急情况时方便操作；

5）选用AC-14大抓力平衡锚代替霍尔锚，锚的主尺寸更小，相应的锚台与锚穴组合体的尺寸更小，这样更方便布置。

此外，为实现锚系设备布置，对船体结构进行相应的优化设计，主要有：

1）向艉部货舱区域扩大艏楼甲板，考虑到艏楼甲板上还有一层防浪甲板，保持艏桅的位置不变，将介于2层甲板之间的艏桅屋结构向艉部移动，与步桥通道相连，布置于舯部靠右舷位置，原位置采用工字钢支撑，将其作为艏桅的加强结构，节省空间用于布置锚绞机；

2）将锚机向艉部移动，为在甲板上收藏锚腾出空间；

3）锚机整体向艉部移动之后，锚机下方锚链管的位置过于靠近锚链舱尾端，锚链无法存入锚链舱中，此时将锚链舱整体下移，设计一段锚链管与艏楼甲板和主甲板上的锚链舱顶部连接，更好地收放锚链；

4）优化锚台的形状，如图5所示，使其更好地贴合船体外板，减小船舶航行阻力。

图5 收锚后的外观侧视图

3 安装过程中遇到的问题及解决措施

优化方案得到了船舶运营方和船级社的一致认可，但在安装过程中遇到了一些问题，主要有以下几个。

3.1 掣链器闸刀无法闭合

图6为掣链器侧视图。收锚时，锚末端转环的外形尺寸比普通链环的外形尺寸大，出现了转环无法卡入掣链器导向轨道之间的间隙内，造成掣链器闸刀无法合拢的问题。由此，对掣链器的导轨进行修改，在转环存放位置将其断开，形成缺口（见图7），从而使转环收起时能成功卡入导轨之间的间隙内，保证闸刀成功合拢。

图6 掣链器侧视图

图7 掣链器修改3D效果图

3.2 锚在存放位置无法固定

锚收到位之后无法在倾斜滑道上固定，在船舶航行过程中易滑动，在极端情况下甚至会跳动，从而砸坏滑道或设备。针对该问题，设计一款锚爪固定器，既能将锚固定在存放位置，又兼具导向功能，使锚链能自由穿过。

3.3 无法观察起抛锚

锚系设备安装完成之后，在起抛锚过程中，锚穴滑道区域上方无甲板，人无法站立并观察锚的状态，形成安全隐患。对此，在锚穴滑道区域上方设置过桥平台，在起抛锚过程中实时观察锚的状态，同时在平台下方预留空间，使锚能安全通过，见图8。

图8 艏楼甲板侧视图

4 结 语

船舶设计从本质上看是经验累积型创新，船舶锚系设计不仅涉及锚系设备的布置和使用，而且涉及船舶的总体布置和性能优化，受到多种因素的制约，是一个不断优化的过程，虽然设计工程师的经验和能力很重要，但难免会有疏忽，这就需要在实船安装过程中不断积累处理问题的经验，最终得到操作维护简便、起抛锚时安全系数高的优秀设计。本文所述化学品船的锚系采用滑道式设计，既结合了锚穴和锚台设计的优点，又考虑了船舶的总体布置和实船安装问题，具有一定的借鉴意义。