对“海洋石油720”物探船锚系布置的改进

贺卫东

（中国船舶工业集团公司第七○八研究所 上海 200011）

对“海洋石油720”物探船锚系布置的改进

贺卫东

（中国船舶工业集团公司第七○八研究所 上海 200011）

锚系；锚穴；锚链筒；摰链器

通过对SKIPSTEKNISK公司的锚系设计方案进行研究分析，发现其所设计的锚系存在诸多弊端，在此基础上对该锚系方案进行改进设计。改进设计的锚机布置使系泊设备的布置更为合理，系泊作业更方便快捷。

0 引言

锚系作为船舶的保船设备之一，在船舶设计工作中占有重要地位，特别是对于某些需要进行锚泊作业的船舶，诸如海洋调查船、海洋测量船等。

一些在冰区航行和作业的工作船，由于干舷小、艏锚的收藏位置离水面高度不大。为了避免浮冰对艏锚撞击而导致艏锚受损甚至脱落，以及船舶航行时，艏锚受到船舶掀起的艏波冲击而导致船舶航行阻力增大，通常采用暗式锚穴将锚收存其内，使锚头底面与船体外板齐平。这样不但外形美观，而且能有效减小波浪对锚的冲击、减小附加阻力，对锚也起到了有效保护［1］。

“海洋石油720”物探船（以下简称720船）由挪威SKIPSTEKNISK公司（以下简称ST公司）进行初步设计。本文通过对ST公司锚系设计方案进行研究分析，发现ST公司设计的锚系存在诸多弊端，在此基础上对720船锚系进行成功的改进设计，得到船东和船厂的肯定和认可。现将720船锚系设计过程中的体会介绍给读者，以期对读者在设计类似锚系时有所启发和帮助。

1 ST公司锚系设计方案

720船是在无限航区进行物探作业的专用工作船，其船艏采用球鼻线型。连续甲板共6层，锚机甲板在第4甲板，第4、5甲板间层高2 800mm，第5甲板下的强横梁高度250mm，设计吃水6 000mm，锚重5 610 kg。

ST公司锚系方案采用暗式锚穴且锚机常规布置的格局。锚链筒布置于锚链筒轴线位置，在第4甲板上距甲板中心线的横向距离为3 405mm，纵向位置Fr.153+229。锚链筒轴线在船体外板上出口点的坐标，距船体中心线的横向位置4 164 mm，纵向位置Fr.154+94，垂向位置距基线的高度H=13 294mm。锚链筒轴线从第4甲板至船体外板的长度L=2 055mm。锚穴下缘距船体中心线的宽度B=4 580mm，出口点所在横剖面球鼻最大宽度Bb=3 682mm，5 610 kg斯贝克锚锚头底部半宽b=1 974/2=987mm。图1为ST公司设计的锚系。

图1 ST公司设计的锚系

当锚爪翻转到最大角度40°时，锚头绕锚杆中心线的转动半径Rt=1 173mm，锚爪绕锚杆中心线的转动半径Rz=1 159mm。锚穴下沿与球鼻最大宽度的差值为：

小于锚头绕锚杆中心线的转动半径Rt=1 173mm和锚爪绕锚杆中心线的转动半径Rz=1 159mm。因此在抛锚时，存在锚冲撞球鼻，造成船体、球鼻损伤的隐患。

为此，ST公司沿船体外板在锚穴下设置了R500 mm的圆弧导板。因此导板外缘距船体中线的距离增大到Bmax=4 710mm，与球鼻最大宽度的差值Δ=4 710-3 682=1 018mm，与锚头的间隙a=1 018-987=31mm（考虑到链径，故a=32+58=90mm）。

这样，理论上似乎抛锚时的锚头不会碰球鼻，其实不然。当船舶横倾时，锚就会碰到球鼻艏。起抛锚时，对船舶的浮态或船舶横倾的要求一般为5°［2］，最小为2.5°。或要求锚与球鼻最大宽度的间隙应大于300mm。按ST公司的锚系方案，只能满足船舶横倾arctan（90/6 993）=0.74°，而不能满足船舶起抛锚作业的要求，对船的安全带来潜在的危险。而且锚的底部未能完全收进锚穴，航行时会导致附加阻力的增加。这是ST公司锚系方案的弊端之一。

弊端之二：锚链筒的长度不够。锚链筒轴线从第4甲板至船体外板的长度L=2 055mm，而锚杆长度为2 450mm，锚链筒长度显然容不下整个锚杆，差值为2 450-2 055=395mm。再考虑转环卸扣的长度，因此锚链筒的长度还需增加422mm左右。

为满足锚杆的收藏，ST公司将锚链筒长度沿着锚链筒轴线向第4甲板上方延伸了898mm，垂向高度为789mm。这样导致锚机、滚轮闸刀掣链器的安装高度必须提高，因此，其在4甲板上搭设600mm高的锚机平台。锚机的布置高度：从锚机链轮中心至4甲板为1 706 mm，至锚机平台为1 106 mm；刹车手轮至锚机平台的高度1 536 mm。

为方便操作，在锚机平台上还需搭设300 mm高的锚机操作平台。如以身长1.8 m的操作人员为标准，其头顶至第4甲板的高度为：600+300+1 800=2 700mm，而第5甲板下横梁下沿距第4甲板的高度为：2800-250-12=2 538mm＜2 700mm。因此操作人员在操作锚机时将会碰头，存在人身安全的隐患。

弊端之三：在第4甲板上搭设600mm高的平台，增加了锚机甲板的结构复杂性，而且平台的施工有较大的难度。不但费工费料，而且使船艏的重量增加了不少，对船舶的浮态产生负面影响。

弊端之四：锚机布置在600mm高的锚机平台上，而诸如导缆孔、带缆桩等系泊设备均布置在第4甲板，导致锚机系泊卷筒与缆桩高差甚大。系泊作业时，操作人员需上下平台，很不方便。尤其在空载收缆时，系泊缆绳极易擦刮锚机平台的周边棱角，对系泊缆绳带来不必要的损伤［3］。

基于ST公司锚系方案存在上述诸多弊端，我们多次与船东介绍、说明和沟通，终于得到了船东的同意，在此基础上对720船的锚系进行了改进设计。

2 七○八所的锚系方案

2.1 需解决的主要问题

720船新锚系设计主要需解决下述问题：

（1）取消第4甲板上600mm高的锚机平台；

（2）解决抛锚时锚碰船艏球鼻的问题。

这二大问题解决了，其他问题也就迎刃而解了。

2.2 新的锚系方案

球鼻艏船线型的特点是，从横剖面可以看出，在船艏球鼻位置，球鼻的宽度相对于该处的锚机甲板宽度较大；随着横剖面后移，锚机甲板的宽度迅速增加，而球鼻的宽度变化不大。因此，如将锚链筒和锚穴的位置往船后方向移动调整，不但能增加锚链筒的长度，而且锚机甲板的宽度与球鼻宽度差将有较大的增加，对解决抛锚时锚头擦碰球鼻是极其有效的。

但是由于船舶锚机甲板的长度是一定的，锚链筒和锚穴的位置后移给锚机的布置带来困难。为解决锚机布置，只能采用锚机倒向布置的模式，即锚机向侧后向出链。

720船新锚系方案就是基于上述原由考虑的。

2.3 设计结果

改进设计后，锚链筒和锚穴的位置，如图2所示。

图2 锚链筒和锚穴的位置

锚链筒轴线在第4甲板的坐标：横向（距甲板中心线）4 216mm，纵向为Fr.150+297。

锚链筒轴线在船体外板的坐标：横向（距甲板中心线）5 173mm，纵向为Fr.160+159，垂向距基线高度12 858mm。

图3 锚链筒和锚穴

如图3所示，锚链筒长度（从第4甲板至船体外板）2 913mm，大于锚杆长度2 450mm，锚链筒能够容下整个锚杆。

Fr.151+227横剖面锚穴下沿至船体中心线的横向距离：4 614mm。

Fr.151+227横剖面球鼻艏最大半宽：3 495mm。

Fr.151+227横剖面锚穴下沿与球鼻的间距：

4 614-3495=1 119mm

锚抛落时锚头与球鼻的间隙：

1 119-1974/2=132mm

不过1 119 mm小于锚爪翻转时的转动半径1 173mm，不能绝对保障抛锚时锚不擦碰球鼻。为此，在锚穴下沿增加了R=350mm的导向圆弧板，使锚与球鼻的间隙增加到516mm，以确保船舶横倾5°锚爪翻转时抛锚不擦碰球鼻。

为了保护锚头，在锚穴的上底板、下底板和侧板向船体外板外延伸了360 mm，与锚穴下沿圆弧导板连接成一个凸台，使锚完全收藏在锚穴内。锚机布置如图4所示。

图4 锚机布置

锚链筒和锚穴后移，受锚机甲板后端壁的限制，锚机不能按常规布置随着锚链筒和锚穴一同后移。为此，锚机采用倒置布置，即将锚机链轮的出链方向改为船舷、船艉方向，锚机位置向船艏调整。调整后的锚机位置如下：

·锚机链轮中心位置

横向（距甲板中心线）2 045mm，纵向为Fr.151+69，距4甲板高度1 125mm锚机链轮出链夹角为16°。

·滚轮闸刀掣链器横斜角

滚轮面与垂面夹角19.8°，如图5所示。

·锚链舱位置调整

锚机出链方向调整后，锚链舱由Fr.149移到船艏Fr.152，有利于锚机油泵机组的布置。

3 锚系的制造、安装和试验

图5 夹角

720船于2009年11月开工建造，锚系通过拉模试验验证后进行锚穴和锚链筒的制造和安装，设计准确到位，无返工和修改。锚机和闸刀滚轮掣链器安装也按设计图纸要求。码头系泊试验，起、抛锚过程中无发生跳链和翻链的现象，锚与锚穴贴合良好。720船于2011年4月13日进行海上航行试验，通过海上起、抛锚试验，无发生异常情况，得到了现场验船师、船东和船厂的认可，并于2011年4月22日顺利交船。实船锚系拍摄的照片如图6。

图6 实船拍摄照片

4 结语

720船锚系改进设计后，达到了预期的效果。它取消了第4甲板上600mm高的平台，不但减轻了重量，而且在起锚作业时，操作人员头顶距第5甲板下纵梁下沿的距离增大到441mm，消除了操作人员碰头的危险，保障了操作人员的安全。

锚抛落时，当锚翻转到最大角度40°、且船舶横倾5°的浮态条件下，保障锚不擦碰球鼻艏，确保了抛锚时船体的安全。改进设计的锚机布置使系泊设备的布置更合理，系泊作业更方便快捷。

在锚系设计中，不能仅满足于规范要求，还应考虑实际操作、使用、外界环境等因素。希望本文能够抛砖引玉，使大家加深对锚系设计相关问题的理解，共同进步，真正做好锚系的优化设计。

［1］船舶设计实用手册（舾装分册）［M］.国防工业出版社，2002.

［2］中国船级社.钢制海船入级规范［M］.人民交通出版社，2009.

［3］叶邦全译.船舶设备［M］.北京：国防工业出版社，1976.

Improvement on anchor arrangement of“Haiyang shiyou 720”

HEWei-dong
（Marine Design&Research Institute of China，Shanghai 200011，China）

anchor system；anchor recess；haw se pipe；chain stopper

By analyzing the anchor design plan of SKIPSTEKNISK Co.，the disadvantages therein are revealed，and the improvement scheme of the anchor arrangement system is presented in this paper，which makes the mooring system arrangement more reasonable and mooring operation more convenient.

U667

A

1001-9855（2011）06-0062-05

国家重大科技专项经费资助（国家重大专项资金编号：2008ZX05027-003）。

2011-04-27；

2011-05-23

贺卫东（1984-），男，汉族，工程师，主要从事船舶舾装设计研究工作。