1、略谈小型海船锚系布置快速设计摘要 通过对我国轮船制造公司的小型海船锚系设计方案进行研究分析，发现大部分公司设计的锚系存在诸多弊端。在总结小型海船锚系布置设计特点的基础上，通过对锚链筒位置的几何模型进行分析，采用解析几何法解决了锚链筒的定位；基于 CAD 二次开发，实现了锚链筒最优位置确定。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。经验证，该方法速度快，能满足小型海船锚系布置的要求。 关键词： 小型海船； 锚系；布置设计； 二次开发；锚链筒；摰链器 1 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
2、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。在船舶设计中，锚系的布置设计对总布置设计的优劣具有一定的影响，尤其是锚链舱位置的选定对结构影响较大。锚设备一般包括艏部锚设备和艉部锚设备， 而小型民船，特别是小型海船极少布置有艉部锚设备。锚系设计种类繁多，对于艏部锚设备而言，布置
3、的核心就是合理确定锚链筒的位置， 只有合理地确定了锚链筒的位置以后， 才能确定锚系其他设备的位置。 2 敞开式滑道锚系形式 2.1 敞开式滑道锚系概念的形式 敞开式滑道锚系在国内还是第一次设计,没有实践经验, 缺乏图纸资料, 当时仅有船东提供的一张敞开式滑道锚系布置草图和几张照片, 这远远满足不了设计的需要。经过实船调研, 对敞开式滑道锚系有了初步了解。敞开式滑道锚系的设计主要内容是锚机的布置, 敞开式滑道、凸台的设计。在舶部甲板两侧, 根据锚系布置要求各开一个楔形缺口, 制作一个具有一定斜度的滑道, 并在滑道下端船体外侧安装凸台, 以防止收锚时锚爪钩住外板, 锚不能到位。被收上的锚就搁在滑道
4、上, 抛锚时, 锚从滑道上补出。 2.2 敝开式滑道的设计 敞开式滑道锚系的设计关键是确定滑道凸台的技术参数和船体的协调配合。为此, 我们制作了一个 1 : 15 的模型 , 反复试验以确定敞开式滑道锚系的设计技术数据。为了验证设计数据可行性、可靠性, 在放样过程中又制作一个 1 : 5 的模型, 迸行抛拉锚试验, 从而确定最佳方案。按英国劳氏船级社规范要求, 在货油舱前 3 m 内是属危险区, 不允许有明火。然而, 抛锚时由于锚链撞击锚机和锚链管, 会产生火花。因此, 锚机的中心位置( 即锚链舱的中心)一定要在货油舱前 3 m , 锚链轮中心线的角度, 以尽量保证锚链中心线与外板线型垂直而定
5、, 该船锚机链轮中心线的夹角为 45 度。锚机的前后位置要确保在滑道上端口和锚机之间能布置下止链器, 并保证止链器和滑道上端之间有足够的长度以供设置锚链的末端环、转环、加大环和肯特式环。 锚机的高度是以确保链轮的包角为前提, 越低越好, 该船的锚机座高度取 800mm。 3 锚设备设计 目前，锚设备的布置设计通常是在总布置图、型线图和锚链舱的位置基本确定之后进行，一般先根据设计经验与总布置图确定锚机的位置，然后再根据防撞舱壁的位置确定锚链舱的位置，待锚机与锚链舱的位置确定以后再确定锚链筒的位置。在进行艏部锚设备的布置设计时，一般应满足以下 3 点要求： 3.1 抛起锚应灵活。在收锚时，锚杆应能
6、不受阻碍地进入锚链筒， 且锚爪要与船壳（或锚穴后板）贴紧，锚冠贴紧锚唇；抛锚时，锚应能依靠其自身的重量毫无阻碍地从锚链筒中抛出。 3.2 锚链筒舷侧开口应有相当的高度。起锚以后，为了使露在筒口外面的锚冠部分不引起水波而增加船舶阻力，锚链筒的舷侧开口应高出满载水线一定的距离，且距艏柱也应有一定的距离，以免锚收起后，锚冠突出艏柱。 3.3 对有球鼻的船，在抛起锚时，锚与船体球鼻之间的距离应尽可能大，以避免船体反方向横倾 2时碰到球鼻艏， 其最小距离应大于或等于 300 mm。 4 锚链筒位置的确定 4.1 编程实现锚链筒位置的确定 锚链筒位置的确定一直是小型海船舾装设计中 1 项繁琐而复杂的工作，
7、因锚链筒、锚机、锚链管与锚链舱的位置是相互关联的。首先由于锚机的位置固定，锚链筒在甲板上的位置也大致固定。在经由 、 角度和锚唇高度的调整并满足锚爪与外板贴紧后， 锚链筒长度的确定还需使锚链转环不超过导链滚轮的水平中心线或者不露出锚链筒外。锚链筒的长度为锚柄长与 4 节锚链长之和，当在甲板上选定了锚链筒的开口位置后，便根据锚链筒的长度在外板上定位一个锚链筒出口。传统的方法是根据不同的型线设计锚链筒及锚唇的尺寸与形状，然后再按照设计方案制造木模，最后， 根据木模拉锚试验的结果对锚链筒和锚唇的位置与形状进行修正，直至达到理想的效果。该方法在每次调整设计方案后，都必须重新制造木模，并且需要不断反复修
8、正， 不仅工作量大， 浪费人力、物力和时间，而且还影响总布置设计，甚至导致不得不修改总布置图。本文通过分析锚链筒位置的几何关系，基于 CAD 二次开发编写了1 套确定锚链筒位置的程序，不仅能大大简化工作，提高设计质量，而且还可缩短设计周期，为总布置设计争取时间。 4.2 锚链筒内径和锚链筒长度的确定 通常，锚链筒的内径取为 85105 倍的锚链直径。其中，海船锚链筒的内径一般取 10 倍的锚链直径。若大、小船都取 10 倍的锚链直径，显然不合理。吴振锟10根据实际的锚链材料，分析得出锚较小时内径偏小，锚较大时内径偏大的结论。但该取法的提出已比较久远， 因当时的船舶尺度均较小，锚链材料均为一级钢
9、，将锚链筒内径取为 9 倍的锚链直径。对于直径较小的锚链筒，其筒体可直接采用钢管；对于直径较大的锚链筒，其筒身由上下 2 个部分组成。其中，上半体壁厚t104d，下半体壁厚 t2065t1。对于小型海船，为便于取材、加工和建造，可以取上、下半体壁厚为 t104d，即锚链筒壁厚为 8 mm。锚链筒的长度不仅要能存放锚柄，而且还要存放与锚柄相连接的 4 节锚链，即末端卸扣、末端链环、加大链环和转环，并且要使锚链转环不得超过导链滚轮的中心线， 或是不露出锚链筒外。对于小型海船的锚链筒，其船体外端一般不加锚台或锚穴， 而是在锚链筒周围焊接一块大的腹板，然后安装锚唇，锚链通过处的锚唇圆弧半径一般为 81
10、0 倍的锚链直径。 5 算例 按照设计手册的要求，对于小型海船，距船首的距离范围为 2 1602 640 mm。但通常情况下，船舶也要考虑其自身的特殊性，如小型海船首部升高明显、舷墙外飘且有球鼻艏等。对于这样的船舶， 对艏端的理解就不能仅仅是主甲板艏部最前端，而应为从球鼻艏的凹面向船中量取的距离。但从实际的操作中发现， 这样远远不能适应布置的需要，通过对渔政船和渔船的实际考察，根据实际的需要和布置的合理性以及以往的经验，得到的范围为 1 5002 000 mm， 完全适合小型海船锚链筒位置的要求。 6 结语 本文介绍了小型海船锚系布置特点，根据小型海船艏部布置空间较小的特点。基于 CAD 二次开发，在设计过程中反复调整其空间位置，实现了锚链筒位置的确定。经实践检验，本文介绍的方法能够很好的解决小型海船锚系布置的问题，而且该方法快速有效。 参考文献 1 中国船舶工业总公司船舶设计实用手册（舾装分册）M 北京：国防工业出版社，2002 2 于刚简述锚系设计J 船舶设计通讯，2010（S2）：9193 3 吴振锟简论锚链筒直径取值J 大连船研，1990（3）：2427 4 袁红莉，熊云峰运输船舶锚链筒和锚台的设计和放样J 江苏船舶，2009，26（3）：2427
