船舶深海抛锚因何无法收回

中国船级社 温玉奎

近期收到船东关于船舶在深海抛锚，锚机无法把锚链和锚收回的信息。船东描述，当时船舶在深海航行，船舶的11节锚链全部入水，在锚无法与海底接触的情况下，启动锚机，但仍无法把锚和锚链拉起。那么原因何在呢？

锚设备的种类

根据船舶使用要求，锚设备主要有三种，即：临时锚泊设备、定位锚泊设备及深海系留锚泊设备。临时锚泊设备通常又称航行锚泊设备，供船舶在锚地、港内或遮蔽水域内等待泊位或潮水来临时停泊之用。一旦船舶处在天气恶劣，远离海岸的完全开敞的水域，或在行进或漂移中时，锚泊设备因承受巨大负荷，特别是大型船舶，会使设备的某些部件造成损坏甚至失落，无法系住船舶。

定位锚泊设备在作业时需要控制船位，或在有限范围内为改变船位的船舶所配置的锚泊设备。这种锚泊设备通常用于起重船、打捞船、潜水作业船、各种非自航挖泥船、钻探船、海洋石油平台等需要定位作业的船舶。定位锚泊设备需要根据作业水域的水深及作业要求的环境条件配置。

深水锚泊设备系指某些需要在深水进行系留作业的船舶，诸如海洋调查船、海洋测量船等，根据作业水域的水深和环境条件配备的专用的锚泊设备。

现阶段我们的商船配备通常是临时锚泊设备，但是根据船舶的特殊用途和船东的特殊要求，船舶也可以配备定位锚泊设备或深水锚泊设备。

锚和锚链的配备依据

CCS入级船舶锚和锚链的配备可以根据船舶种类及其航行水域并根据《钢质海船入级规范》要求所得的舾装数来选择。锚机的选型可参考GB/T4447-2008《海船用起锚机和起锚绞盘》和ISO4568-2006《造船 海船 起锚机和起锚绞盘》要求。

当临时锚泊设备，工作负载Fw1单位为牛顿（N），抛锚深度不大于82.5m时：

——1级锚链；37.5d2;

——2级锚链；42.5d2;

——3级锚链；47.5d2;

其中，d为锚链直径、单位为毫米（mm）。过载拉力为1.5 Fw1,所以此锚机工作负载的大小取决锚链直径选择。

当工作负载Fw2单位为牛顿（N），抛锚深度大于82.5m时

Fw2= Fw1+(D-82.5) ×0.27d2

其中，d为锚链直径，单位为毫米（mm）；D为抛锚深度，单位为米（m）；过载拉力≥1.5 Fw1。

对于抛锚水深大于82.5m的定位锚泊设备和深海锚泊设备，这些锚机工作负荷大小通常根据抛锚深度大小和锚链直径两个参数决定。

船舶在正常锚泊状态时锚抓入海底，锚链一部分悬垂于水中，部分平卧在海底，此时锚泊力由锚的抓力和卧底锚链的抓力两部分组成，其中卧底锚链长度与海底的摩擦力可以使锚泊力增加。

如图所示悬垂在水中锚链的长度，等于出链长度减去卧底链长。由线积分计算得悬链长度的表达式：

式中：s — 悬链长度（单位：m）；

T0— 船舶所受的水平外力（单位：t）；

h0— 锚链孔至海底的垂直距离（单位：m）；

wc — 单位链长在水中的重量（约为0.87倍空气中的重量）（单位：t/m）。

由上式可见，悬链长度与水平外力T0的大小有关。T0越大，悬链长度越大，反之，悬链长度越短。当T0=0时，悬链长度T0=s，悬链长度是动态变化的。尽管悬链长度不直接产生抓力，但锚链的重量可使锚杆处的拉力保持水平，从而保证锚发挥最大的抓力；此外，悬链长度还可吸收一部分作用于船舶的外力，起到缓冲的作用。锚泊力由锚的抓力和卧底锚链的抓力构成，且外力增加时悬链长会有所增加，因此在抛出链总长不变的情况下，外力增加时会使锚泊力减小。为保证船舶锚泊时确保足够的锚泊力，要充分考虑船舶的出链长度，在水深较深的区域锚泊时，为增加锚泊力可以考虑双锚泊方法。

以57300DWT大灵便型散货船为例进行计算。该船左右各配备12节AM3锚链，锚为斯贝克锚，锚机采用液压驱动组合式锚绞机。根据CCS《钢质海船入级规范》船舶的舾装数选择AM3锚链直径为73 mm，单组锚链重量37483 kg，锚重为8750 kg，该船设计抛锚水深不大于82.5 mm。由GB/T4447-2008《海船用起锚机和起锚绞盘》确定锚机的工作负载为253kN，此设计符合规范和国标相关的要求。假设该船把全部锚链抛入深海，锚并没有与海底接触。

F锚链 =m锚链×g=367.33kN；

F锚=m锚×g=85.75 kN；

F锚链、F锚分别为锚链和锚的重力；m锚链、m锚分别为锚链和锚的质量；

F=（F锚 链+ F锚 ）×0.87=394.18 kN。

F为去除锚和锚链受浮力后锚机承受的负荷。

锚机工作负载Fw1=253 kN，在锚机设计时考虑到锚破土时对锚机的拉力较大，要求锚机有短时的过载能力F过载。

F过载=1.5 Fw1=1.5×253 kN=379.5 kN；

F＞ F过载，此时锚机无法把锚链和锚拉出水面。

如果要求该船设计时抛锚水深为12节锚链长度，每节锚链长度27.5m。根据GB/T4447-2008计算应该选择锚机的工作负载：

Fw2= F1+（D-82.5）×0.27d2=609kN；

Fw2与Fw1比较，如果此船具备深水抛锚的条件时，锚机的工作负载要有较大提高。

通过以上分析和计算，当选择定位锚泊设备或深海锚泊设备时，锚机的工作负荷要远大于临时锚泊设备的工作负载。对于临时锚泊设备应注意的是，锚机设计的抛锚水深是不大于82.5m，当船舶抛锚水深超过82.5m时，锚和锚链也能拉出是因为锚机的负荷还没有达到锚机的过载拉力；而深海中所有锚链全部抛出时，锚虽未与海底接触，但临时锚泊设备却无法拉出，并不是锚机的工作载荷不够，而是需要船员抛锚操作时注意锚机的设计抛锚水深。