1400TEU集装箱船的锚泊系统设计

曹进超 郭良树 何珍 李大飞

摘    要：传统的锚泊系统设计，为锚与船首方向成锐角抛出。本船采用不同于传统的设计方案，锚机先向船尾方向出链，再转一角向船首方向抛锚。此方案将为船舶的锚泊设备布置积累有关数据资料，为以后解决此类锚泊设计问题提供参考。

关键词：锚泊设备布置;锚;锚链筒;锚链舱

中图分类号：U674.14                            文献标识码：A

Abstract： In traditional mooring system design， normally thrown at an acute angle between the anchor and bow direction. The mooring scheme of the 1400TEU container ship is different from the traditional design scheme， the windlass thrown a chain first to the stern and then to the bow. The study of this scheme will accumulate data in this aspect for the arrangement of the ship's mooring equipment in the future and provide reference for solving such mooring design in the future.

Key words： Mooring equipment arrangement; Anchor; Hawse pipe; Chain locker

1     概述

传统的锚泊设备布置，一般为锚机出链的方向与船首的方向成锐角，向船舶的两舷抛锚。锚泊系统通常由锚、锚链、掣链器、锚链筒、锚唇、锚台、锚穴等部分组成。本船首楼甲板面积狭窄，布置空间不足，采用传统的锚泊设备布置方式无法满足使用要求，所以采用了锚机向船尾方向出链、转角向两舷船首方向抛锚的设计方案。

2     锚泊系统设计

2.1    船舶概况

1 400TEU集装箱船为双燃料国际远洋集装箱船系列船，入级ABS、满足1A冰区等级，设计航速可达19.15 kn（设计吃水）。

主要参数如下：

船长                                  ～170 m

两柱间长                           160 m

型深                                    14.85 m

型宽                                    26.9 m

设计吃水                           8.5 m

2.2   锚泊系统布置原则

（1）锚拉起收藏后，应高出满载水线2 m以上;

（2）抛锚时锚依靠自身重量能毫无阻碍地从锚链筒抛出;

（3）锚链筒在船体外板出口位置要尽可能避开船体分段焊縫;

（4）起锚时，在锚链的拉力作用下锚杆能顺利地拉入锚链筒，且锚爪应紧贴外板，锚唇、锚台藏于锚穴中;

（5）锚链筒的长度，应能容纳全部锚杆和部分锚链首端链环;

（6）油船起锚机的布置，须考虑起锚机链轮接触点后边缘在危险区域外;

（7）如无特殊要求，船体与锚的间隙要满足船舶纵倾2%Lpp和横倾1°时锚收放都不碰到船体，且在正态时船体与锚的间隙不小于300 mm。

2.3   本船锚不能直接朝船首方向抛出的原因

（1）首楼甲板在锚机后方有船体结构以及风道结构阻碍：锚机刚好在风道结构的前面，如果采用向船首方向抛锚的方式，则人无法到达锚机的操作位置对锚机进行操作，且锚机与船体结构靠得太近没有维护保养的空间（见图1）。

（2）本船作为集装箱船，首楼甲板较短和狭窄（见图2），船首的线形比较尖瘦，如果按照传统的往船首方向抛锚的方案则会造成锚链筒过短，无法收藏锚杆和锚。

由于以上两个主要原因，直接采用往船首抛锚的传统布置方式是行不通的，只能考虑其他的布置方式。

2.4   锚泊系统的布置

锚泊系统的布置需考虑如下几方面情况：

（1）锚链舱的位置、大小和形式;

（2）锚机链轮与闸刀滚轮掣链器之间的距离;

（3）锚机链轮与掣链器滚轮中心线与船舯线的夹角;

（4）锚链筒水平投影与船舯中心线夹角;

（5）垂直于水平面的剖面经过锚链筒中心线后锚链筒被剖面与船体结构的夹角;

（6）采用暗式锚穴的形式。

2.4.1锚链舱尺寸

见图3。

根据舾装数计算书，本船选用锚链直径为AM3 φ68 mm。

按照《船舶设计实用手册·舾装分册》经验公式计算得出：

锚链直径d               68 mm

锚链长度Ln（右舷锚链）               330 m

錨链舱直径D                               2 380 mm

形成锥形部分的锚链长度Lk               =46.65 m

圆形锚链舱的有效容积V                     =11.791 9m3

不包括锥度部分的锚链舱长度h1       =2.64 m

锚链舱的高度HA                                      6.604 m

由于船舶线形以及船体结构设计的限制，锚链舱的最大高度只能为5 620 mm，所以必须对最初的方案进行修改，修改后的锚链舱布置见图4所示。

修改后锚链舱的锚链舱尺寸为：长X宽X高=3120 mm X 2030 mm X 5620 mm，其中污水井高度为500 mm。由于修改后的锚链舱尺寸布置与经验公式计算的结果差别较大，所以就此问题向船级社进行了咨询，船级社把他们的计算结果HA=5.10 m告知了船厂，即船级社是同意船厂方案的。为了保险起见，最终锚链舱的尺寸为：长X宽X高=3 120 mm X 2 705 mm X 5620 mm。

2.4.2  锚机链轮与闸刀滚轮掣链器之间的距离

选定好锚链舱的形式和大小并初步定好锚链管的位置后，确定锚链筒在首楼甲板的开口位置是非常重要的。锚链是通过锚链管后再经过锚机的锚链轮，然后经过闸刀滚轮掣链器进入锚链筒，在锚链筒的锚穴处将锚抛出或收藏，所以需要按照锚链通过锚泊系统的各个设备或附件仔细考虑它们的布置情况。

（1）首先要了解锚机的厂家确认图，厂家推荐的锚机的链轮的安装中心高度为1 088 mm、锚链的出链角度为水平下约15°;

（2）接着要确定闸刀滚轮掣链器的滚轮中心的安装高度和偏角，偏角在允许的范围内则锚链在掣链器处扭转就会顺畅。锚机厂家推荐每个锚链环只能旋转0.6°，然后根据《船舶设计实用手册·舾装分册》初步确定锚链筒筒身的最小长度为L=3 700 mm;

（3）确定了这个值后，锚机与闸刀滚轮掣链器的距离也大概确定了;

（4）然后根据锚链的水平下约15°的角度就能确定掣链器滚轮的高度，那么锚机链轮和掣链器链轮之间的锚链环的个数也可以得出来了，再乘以0.6°就等于锚链筒与船体结构的夹角，整个系统就确定了。本船锚机链轮中心与掣链器滚轮中心的距离为2901 mm，两者之间可以布置12个链环（见图5）。

闸刀滚轮掣链器与垂线的夹角为12X0.6°=7.6°，经过锚链筒中心线并且垂直于水平面的平面中，锚链筒与船体剖面的夹角也应为7.6°，使掣链器和锚链筒为同一角度，这样抛锚时锚链才会顺畅地经过掣链器再转向抛出，见图6所示。

如果锚机链轮中心与掣链器链轮的之间距离发生变化，则它们之间所布置的锚链链环的数量也随之变化，经过锚链筒中心线并垂直于水平面所切的锚链筒与船体剖面之间的夹角也会变化。这段锚链的扭转角度必须大于或等于锚链筒的角度，并且掣链器在水平面上的倾斜角度与锚链筒的角度一致。

2.4.3 锚机链轮与掣链器滚轮中心线与船舯线的夹角α

锚机链轮凹槽中心与掣链器链轮凹槽中心布置在同一直线时，锚链通过此两链轮抛锚是最顺畅的，掣链器链轮的侧向受力也最小，但是锚链在掣链器处扭转时会受到一个比较大的力，为了减少掣链器链轮在扭转锚链时侧向力的叠加，那么就按两凹槽中心线同一直线这个思路去考虑α角。先初步定好α角，然后把锚机、掣链器按1：1的比例布置在首楼甲板面上，检查两组合锚机之间的空间是否够人进去操作锚机及维护保养锚机的空间，若不够就要调整α角，以锚链管的中心位置为圆心、以锚链管锚链筒在首楼甲板的出口中心线的水平投影距离为半径进行调整，经过多次调整最后确定α=39°（见图7）。

2.4.4 锚链经过掣链器后在水平投影角β

若任锚链沿锚机链轮凹槽中心与掣链器链轮凹槽中心构成的直线向船舶两舷抛出，这样无疑是最顺畅的，但不能这样来布置，原因如下：（1）锚与船舶外板的距离过小，抛锚或收锚时锚会撞击船舶外板;（2）由于锚与船舶的距离过小，起锚时锚爪会勾住船底。

β角的选择要保证锚链扭转时转弯不要太急，在此处抛出的锚距离船舶外板最远，一般锚链筒在首楼甲板的投影线垂直于甲板边线或附近的船舶水线时，可以满足此要求，本船β角β=115°（见图7）。

2.4.5 锚泊系统布置的逐步完善

本船的锚泊系统布置经过逐步完善后，模拟抛锚显示锚的回转半径距离船舶外轮廓最小的距离为531 mm，满足使用要求。1 400TEU双燃料集装箱船目前已经交付使用，其锚泊系统在码头系泊试验及航行试验使用均比较顺畅，满足使用要求。

3    结束语

传统锚泊系统的布置，是直接向船首方向的两舷抛锚。本文1 400TEU集装箱船采用了另外一种比较独特的锚泊设备布置方式，经过实践证明是成功的，希望本文能够给以后相关船舶的锚泊系统布置提供一些参考。

参考文献

[1]中国船舶工业集团公司.船舶设计实用手册（第3版）舾装分册[M]，     2013.

[2]CB/Z 280-2011 海船首锚泊设计导则.