谈海洋工程船舶锚穴的设计方法

王朝　郑锦　章泉

摘 要：本文介绍了海洋工程船舶锚穴的设计方法，包括锚的选取，锚穴的尺度确定及锚穴的定位参数方法。以及在设计中应注意的问题。

关键词：船舶；锚穴；设计

中图分类号：U674 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0066-02

1 引言

大型运输船舶在非抛锚状态下，通常用锚台把锚支撑在船体外侧。操锚供应拖船（AHTS）、海洋平台供应船（PSV）等几乎所有海洋工程船舶都是在非抛锚状态下将锚收放在锚穴中。这样设计主要是可以防止在靠近其他船舶及其他海洋构造物时，凸起的锚与其发生碰撞。但锚穴又具有设计难度大，制造成本高的特点。本文介绍了一艘64.5m AHTS锚泊设计方法。

2 舾装数计算及锚泊设备的选取

64.5m AHTS具有拖带、消防、燃油回收、供应淡水、供应水泥浆及运输物资等功能的多用途海洋拖船，无限航区，入ABS级，总长64.50m、水线长62.66m、垂线长58.50m、计算水线长60.15m、型宽B=16.0m、型深D=6.20m、设计吃水d=5.20m、排水量△=4031.3t。

根据舾装数的计算公式：

EN=k△2/3+mBh+nA=792.4

式中，k=1，m=2.0，n=0.1，h=15.9m，A=302.6m2

查ABS关于舾装数的规范，舾装数780≤EN<840应选择U20档，对应的取锚3只（其中一只为备用），每只不小2460kg，取锚链Φ38mm×467.5m。在这里，我们选用AC-14大抓力锚代替普通锚。AC-14锚的折角为35°，锚的锚头和锚柄为铸钢件，锚卸扣为铸钢件或锻钢件，小轴、横销和封头为锻钢件。它具有性能十分优良，抓力大，能适应各种泥沙底质，稳定性好，收藏方便的特点。根据ABS的规范要求，选用大抓力锚时，锚重选取可按舾装数要求选取的基础上最大折减25%，即锚重不小于2460kg×75%= 1845kg。实取锚1845kg，见图1（CB/T 3972-2005）。

3 锚链管及锚穴主要角度的确定

锚链舱的大小及位置一般在总布置的设绘时，已经做了考虑，在锚泊布置时，仅需根据所选锚链直径及锚链长度对锚链舱容进行校核，确保锚链舱能收藏所有锚链，这里不再论述。

锚泊的布置需先做大致定位，在后面的设计中，如发现定位有不合理的地方，再做调整，并不断完善。在这里我们先以锚链舱中心点（Fr93+300，距中纵1250mm）做为锚机定位点，并把锚链管中心点设在此位置，将锚链中心线沿中纵线向左右舷35°，此角度应结合锚机外形尺寸及型线确定，以保证在抛锚过程中，不会碰球鼻艏。中心线投影到型线图如图2中的L-L线（图2为左舷，右舷对称）。

将图2中，L-L纵剖线图见图3。在设计时，应充分考虑锚链筒上口与导链滚轮的夹角α，确保锚链进入锚链筒时，不与船体结构发生摩擦。通常可以调整导链滚轮的高度及位置来满足，但在设计过程中，还应考虑锚链在锚机滚轮（各厂家要求可能不同）和导链滚轮滚轮上的包角，结合本船选用的HAM-63801锚机，包角不小于25°，最后定锚机轴心距上首楼甲板为1250mm。

本船定锚链筒与锚穴面EFGH的夹角为44°（对于AC-14锚取40°～45°为宜），定锚链筒中心线与水平面为70°，此角度太小，可能使锚穴下端HDCG面（锚穴空间点ABCDEFGH参见图4图5）与外板夹角y以及锚链垂向与外板夹角β不易确定。通常情况下，角y角β的设定，必须保证在收锚时，锚爪不被外板卡住，锚需翻转自如，锚杆在受锚链拉力时应不受阻碍的进入锚链筒内，且锚爪与锚穴面BFGH紧密相贴。抛锚时，锚在仅受自身重力时，顺利离开锚穴。另外角y角β的设定，应结合型线保证锚在收抛时，不会碰到球鼻艏，且至少保证锚在正常收放时离球鼻艏不下于300mm。在图2中，所示的圆为锚以锚链为圆心的回转范围，可见锚在正常情况下，不会碰球鼻艏。结合本船实际，我们取角y为120°角β为30°。

4 锚穴位置参数的确定

我们把锚穴内面EFGH定义是一个等腰梯形，其中EF∥GH，我们取EF=1600mm，GH=2200mm，它们的距离為1740mm，取值均大于锚爪宽度1783mm尺度1527mm有充足的横向空间收藏锚。在图3中，可见锚全部收于锚穴中，没有露出船体外板的部分。但在实际中，由于船体型线可能变化较大，仅根据图3不能确保锚在收入锚穴后，所有锚爪均不露出舷侧，必须进行验证。如图2，将锚链筒中心线分别向内外侧偏移900mm，得到N-N与W-W两条直线，以这两条线与在水平面上的投影线为面，可以得到类似图3的两个剖面（篇幅原因，剖面详图本文略去），将图3中的锚穴剖面放入由直线N-N与W-W得到的剖面中，检查锚爪是否有露出舷侧的可能。如果猫爪露出，则应调整锚穴。如果锚的整个部分仍可处于锚穴中，则锚穴剖面形状确定（图3），接下来要确定构成锚穴空间点ABCDEFGH的位置。

在前面提到定义EF=1600mm，GH=2200mm，我们再定义AB=1800mm，CD=2400mm，因EF、GH的水平投影线是垂直锚链筒中心线的，且与水平面平行，故在图3剖面中，点E、F点G、H是分别交汇一点，他们距基线距离易在图中量取。EF、GH间的距离已经做了定义，方便得出在俯视图（图4）上的投影，再分别量取各点至Fr93的距离，并投影到侧视图（图5）上。已定义过点A、B间的直线距离为1800mm，那么在包含偏移线N-N、W-W的垂直水平面剖视图上，顶板线与舷侧外板的交点即为点A、B，分别量取点A、B至剖面与船体中线面交线的距离（并可量取点A、B距基线的高度），即可得到点A、B在俯视图上的位置，根据俯视图上距Fr93的距离以及点A、B距基线的高度，可得到点A、B在侧视图的位置。点C、D的位置确定要稍微复杂一些，假设图3上锚穴底板与舷侧的交点为O，包含偏移线N-N的垂直水平面剖视图上锚穴底板与舷侧的交点为C，包含偏移线W-W的垂直水平面剖视图上锚穴底板与舷侧的交点为D。按前面的方法将点C、O、D投影到俯视图，三点可以确定一段弧线，并将弧线适当延伸。前面已定义过C、D间的直线距离为1800mm，将锚链筒中心线L-L分别偏移1200mm，则偏移线与圆弧延长线的交点即为C、D点在俯视图上的投影。同理，可得到C、D点在侧视图上的投影。但实际中锚穴底板与舷侧板的交线并不一定是标准圆弧线，故点C、点D的投影可能有一定误差。根据以上方法可以得到锚穴各定位点参数（见表1）。

5 结语

本文探讨的海洋工程船舶锚穴设计方法，具有简便易懂、可操作性强、无需计算机三维建模定位等特点。但在实际设计中，船舶锚穴的布置对艏部线型要求较高，船舶总体线型方案设计时就需要考虑，使船艏线型在满足其他性能要求下尽可能满足锚穴布置的要求。在锚泊设计过程中，因受线型、锚机型号、结构布置、其他甲板机械等多因素的影响，大多数海洋工程船舶锚穴的设计很难一蹴而就，一次达到完美，设计者可按本文的方法对锚机定位、锚链筒中心线角度、锚穴定位参数等多次调整，以趋完美。

参考文献

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[3]毕伟光.33m拖船锚穴的设计与制作[C].江苏船舶，2007.

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