船舶总组阶段锚系布置安装研究

摘    要：针对船舶在船台阶段锚系装焊空间受限问题，基于控制生产成本和改善施工环境，将锚系安装节点优化到总组阶段。结合实船锚系三维动态仿真、锚系安装工艺技术评审和现场技术跟踪，确保各个环节合理、有序、可控。本文通过研究锚系在船舶总组阶段布置安装的技术特点，希望为后续各类分段建造船舶锚系提前工序安装积累经验和技术参考。

关键词：角度；
布置；
三维模型；
分段

中图分类号：U675.92                              文献标识码：A

Research on Anchor Arrangement and Installation

During General Assembly Stage

HUANG Chunyang

（ Shanghai Bestway Marine Engineering Design Co.，Ltd.，  Shanghai 201600 ）

Abstract：
In view of the problem of limited space for anchor installation and welding during the slipway stage due to changes in ship line type， based on controlling production costs and improving the construction environment， the anchor installation nodes are optimized to the general assembly stage. Combining 3D dynamic simulation of a actual ship anchor system， and technical review of anchor system installation process and on-site technical tracking， it was ensured that all links during installation were reasonable， orderly and controllable. By studying the technical characteristics of the arrangement and installation of the anchor system in the general assembly stage of ships， this paper hopes to accumulate experience and technical reference for the installation of the anchor system in advance for the subsequent stages of construction of various types of ships.

Key words：
Angle; Arrangement; Three-Dimensional Model; Block

1     前言

錨系的精确安装可确保船舶顺利实现锚的收放，保证船员操作便捷，实现各种海况环境下船舶安全系留，为船舶启停提供稳定服务，保证船舶营运安全。传统的锚系安装设计理念和技术工艺，为我们积累了许多优秀案例和有效经验，但都无法改变狭小空间作业环境的弊端。在当前的技术条件下，采用水火弯板结合样箱修正外板线型、余量切割和精度控制，极易造成锚链筒和锚台结构安装角度偏差，无法避免高空作业和仰焊漏焊等安全隐患。

鉴于以上锚系安装技术难点，本文分析锚系特点并优化焊接工艺，结合设备安装阶段重点工序状态跟踪、过程监控，使船舶锚系安装生产计划尽量前移和平行展开，缩短船坞搭载周期，有效增强了现场装焊质量。

2    锚泊布置要点

2.1   锚绞车安装角度

根据规范要求，锚绞车出链角度需满足甲板机械设备厂家锚绞车和掣链器推荐值。通常锚链筒倾斜角在30°～60°，锚链筒的甲板开孔中心、掣链器中心、导链滚轮中心及锚机链轮的中心应布置在同一直线上，确保锚链筒在甲板面上开孔中心与锚机链轮中心线距离与锚泊设备图一致，避免后期生产设计和现场大量返工；
锚链筒开孔中心与锚机链轮中心线距离和甲板面空间较大时，在设备之间单独布置掣链器及导链滚轮为佳。

锚绞车布置位置和底座高度，影响缆绳的出绳角度，在考虑锚绞车布置时应综合三维模型检查系泊附件布置和甲板通道空间，确保系泊附件位置满足规范和船员使用需求。

2.2   锚链筒及锚链管定位

锚链筒的位置布置是整个锚系统布置的关键[1]。根据船舶线型肥瘦程度和变化曲率，调整锚链筒角度控制外板与锚的间距，确认收抛锚时不会对主要结构造成机械损伤，保证锚距离船体外板、首柱、球鼻艏和船底的安全距离，避免发生碰撞或钩挂，进一步验证锚台或锚穴的设计位置和外形尺寸合理性。

在满足锚链轮上的锚链收放角度合理的前提下，锚链管尽量布置在锚链舱的中心位置，确保收锚时锚链能够靠自身重力均匀的堆放到锚链舱内；
锚链管安装高度，在方便收放的原则下尽可能上提，避免锚机刹车时锚链产生翻链现象。

2.3   掣链器位置和高度

锚系布置时结合操作甲板处系泊设备和反向甲板构架，可适当调整掣链器位置和高度。进行动态模拟仿真，避免锚冠锚爪与锚唇不贴合现象和快抛时跳链情况，避免爬链、倒链、收链位置不定[2]；
锚链筒开孔中心与锚机链轮中心线距离较近甲板面空间不富裕时，在设备之间布置滚轮闸刀掣链器为宜。

掣链器位置和高度决定锚链收放角度，角度过平缓会引起收放不顺利，而角度过大则易造成快放跳链情况，通常锚链轮引出锚链方向与水平面的夹角不小于15°。

2.4   锚台及基座

结合船艏线型与初步布置角度，充分研讨基座和锚台安装位置，提前预留施焊空间和紧固件操手空间，满足船厂装焊和涂装技术要求；
首部外板和甲板板通常是平面钢板，需经过精确的加工工艺制作成所需的外形；
甲板梁拱和曲面外板与腹板交界处，尽量避开分段接缝线，开孔位置错开甲板与外板板厚过渡和增厚区域。

锚台内加强隔板分布较为密集，舱内反向支撑结构极易造成与船体结构干涉问题，锚链筒在外板出口位置和锚台定位，应结合模型反复优化局部结构加强形式；
参考梁拱曲度修整设备基座余量，使基座肘板下沿平面与甲板密切接触，间隙应不大于 5 mm，同时检查基座上平面的水平要求。

锚系布置应满足船员操作要求，设备底座间距能够满足施焊要求，确认各设备安装后可以方便船员操作和日常检修。

3    锚系三维仿真模拟检查

根据船东认可和船级社批准的锚泊布置图，结合生产设计建模模型和三维动态仿真，检查设计图纸中锚泊设备布置是否合理，考虑临界点锚系设备进行的收抛锚状态，用于验证锚收放状态和贴合情景和锚收放时与锚台锚唇线型设计合理性，进一步优化锚系布置的合理性。

3.1  抛锚状态检查

检查抛锚时锚和锚链距船体距离，测量锚杆距锚链筒的危险距离：锚杆从和锚链筒角度接近变化到垂直状态，放锚过程可能出现锚爪晃动或失稳极限状态；
锚冠和锚爪角度变化及锚链偏移垂落过程，是否影响到船艏外板主要结构。提前排除局部外板触碰的可能性，并提前反馈给设计人员修改布置角度或锚台锚唇外形。

3.2   拉锚状态检查

检查锚与锚唇贴合情况、锚的张合角度，使锚达到最大张合角度（35°±1°）；
模拟收链过程和锚运动轨迹可靠性；
提前优化设计方案，限制不良运动状态，避免后期耗费大量精力调整锚系，确保锚链在收取过程中锚唇最低点为平衡点，避免后期对锚唇铸钢件一侧过渡磨损，从而影响起锚机和掣链器滚轮的使用寿命；
核对锚链起锚角度与退审图纸保持一致。

3.3   动态检查锚系合理性

三维仿真模拟动态检查收放锚过程锚不会触碰船舶主要结构，确认锚运动时与船体距离随着锚的上升而减小，直到最终状态时达到最小值；
模拟锚杆进入锚链筒过程是否有异常触碰，确保锚爪、锚冠与锚唇贴合度满足技术要求，锚系运动轨迹角度满足设计图纸和厂商要求；
确认锚绞车、掣链器和导链滚轮位置合理。动态模拟检查可以更有效地在建造前选择最佳设备位置，通过结合布置图纸和结构模型，及时发现并处理相关疑虑。

4     锚系安装特点

对比项目分段划分图及锚泊布置图，可知锚系设备主要分布在艏部首楼分段，锚链舱、锚台结构分布在上下跨首楼和首部上甲板分段。根据锚系收放过程运动轨迹，锚系设备在艏部总段形成后进行安装调试是可行的，围绕工序前移拟定施工工艺程序，尽可能地在总组阶段完成船台和码头的安装及部分调试工作。

4.1   分段阶段锚系安装

在分段阶段安装锚系设备，主要考虑不影响船首舱室密性和翻身吊装的锚链舱眼环、弃锚器、拉手、拉手复板、锚链舱软梯眼板和锚链管，弃锚器安装需注意方便船员后期遇险操作便捷性，设备与锚链舱焊接后能确保锚链舱结构的完整性和水密性。

由于首部结构通常以甲板面为胎架反造，锚链管在锚链舱内部加强结构更容易在分段翻身前施焊装配；
基于分段自身正常的建造高度和较为宽敞的作业空间，锚系铁舾件拉手、垫板和锚链舱软梯眼板在分段结构定位更为精确。

4.2   总组阶段锚系安装

在锚绞车所在甲板平台，绘制出锚链筒上口与甲板或平台、下口与外板的相贯线，并结合模型核查相贯线坐标尺寸是否与实物相符，精准记录相关坐标点信息；
根据在甲板或平台及外板上绘制的锚链筒與甲板、外板的相贯线图线进行开孔，以锚链筒中心线与外板的交点为基准，量取该点至出口截面中心的尺寸并记录。开孔修正参考木模放样，在锚链筒上标记筒体相交面各坐标点，用光滑曲线连接，现场修割锚链筒开口边缘。

按筒体外卡样板检验焊接加工完成的锚链筒外形，在辅助样板上标记出锚台面板八个点的位置，同时在锚唇上堪划A～H位置的标记线，便于后期锚台围板、锚台内隔板、锚台面板、锚唇铸钢件、加强筋和反向加强结构的安装；
根据修正后的木模样板对锚台的围板、加强板进行取样、划线、下料，围板加工余量约80～100 mm；
锚唇由技术人员根据三维动态仿真修正后的模型数据给铸钢件厂家，光顺放样后开模加工制作。

锚链筒由外板开口吊装插入，穿过舱壁甲板开孔，检查位置和布置角度后将锚链筒上口、下口点焊固定；
根据外板上的定位线安装锚链筒加强肘板，加强结构根据辅助样板，在锚唇、锚链筒上找出A～H对应标记，复查外板上标记的各个肘板的位置装配焊接。

根据相关图纸和模型确认锚机基座距船体中心线、肋位号、甲板高度坐标等定位尺寸信息，按船体甲板梁拱线形切割基座高度余量，并重新调正定位按要求施焊；
参考锚机基座图和安装图，将固定垫块焊接在基座面板上。

锚机、掣链器、导链滚轮、锚链和锚，最终在船台阶段结合拉线角度吊装到位，调整垫片现场配钻安装螺栓固定；
锚系设备安装完工后船台调试，检验各项技术参数准确性和锚系运动轨迹精确性。

4.3   船台安装锚系存在的问题

船台阶段各船体主要结构已焊接成型，锚系设备及反向加强结构施焊空间受限，为了确保金属面清洁度舱内油漆工作已完成大部分。船台阶段进行锚链筒和锚链管开孔，若提前预留锚系舾装件安装位置，会造成大量结构焊接变形而引起累积误差和角度偏差，舱内不富裕的作业空间为后期焊接收缩变形修正和油漆损伤修补带来作业难度，焊缝的表面裂纹和焊瘤打磨修补现场也很难操作，局部结构腐蚀、变形、裂纹、损伤等结构表面缺陷不易直观修补，现场焊接工艺要求和紧固件安装到位很难达标。

密闭舱室内主要通过结构工艺孔和抽风机来完成施焊作业，存在诸多锚系泊甲板反面结构仰焊和表面处理工作，舱内焊前作业条件很难达到干燥清洁状态，同时也为现场工人施工带来很多安全隐患；
工人施焊环境较差及舱室结构局部变形难于修正，极易造成锚系设备安装角度和位置不理想，难于保证后期锚链顺利通过和有效存放锚设备；
加强结构错位和漏焊，会引起甲板平台或外板出现大面积变形，引起局部积水和结构失稳，大大降低了后期船舶使用寿命。

船台舱内作业油漆受热容易产生过量的烟气或毒性成分，舱室中气瓶、电缆和油管构成着火危险的着火源，温度升高会产生着火和爆炸性危险隐患，而危险气体没有足够通风驱除有毒物质，工人安全的危险没有得到有效保障。

5    锚系设备总组安装

5.1   锚系附件

总组阶段安装锚系附件，提升了锚泊附件加强结构焊接装配的精准度，避免工人现场施工高空作业和密闭空间施焊危险工况，可以更直觀及时的发现缺陷和解决问题，有效控制由于后期安装难度造成的结构位置偏差；
焊接飞溅、焊瘤和表面裂纹等外观缺陷，表面处理更为方便，利于施工打磨后的残渣和现场余料的及时清理，为涂装工作营造一个清洁干燥的环境；
缩短了船台阶段的使用周期，降低了设备吊装和运输工作量的生产成本，可以提前完成现场作业进度并满足涂装工艺技术要求。

5.2   锚系特点

总组阶段安装锚链筒、锚台、锚唇，加强肘板和反向加强结构可更方便的在外板、甲板、平台和舱壁处定位监控焊接，有效控制安装角度和布置定位，减少局部变形，完成无损检测和船舶密性要求。在上船台之前发现问题及时修正和调整，大大减少后期累积误差造成局部返工的损失。

船台阶段安装锚系设备，在操作平台或甲板面施工外部设备检查，包括平面角度对比、设备之间的操作空间核实，而舱内锚链管、锚链筒、结构加强和反向支撑很容易错位，造成局部应力集中，锚台和锚唇由于特殊的安装位置，很难确保角度和安装位置一致性。

总组阶段安装大部分锚泊甲板机械，让船厂施工前准备工作更充分，及时发现问题在船台阶段前及时变更和优化；
在最终施焊前，多次进行相关复查工作，进一步提升了现代造船精度控制和焊接质量要求，及时避免质量不合格产品汇集到后期船舶交付阶段，降低船台阶段品质报验差错量，提前暴露锚系相关技术问题，在后续序列船中提前规避偏差源头。

6    结语

锚系布置和安装是一项复杂的重要工作，本文的研究可为缓解企业船坞船台紧张及满足船东交船计划提供参考，避免在船台阶段出现由于前期考虑不周的锚系安装技术问题，节省大量的吊装作业和油漆返工工作。另外，通过紧密地将锚系图纸、采购规格书、技术协议、设备认可图、三维动态模拟和现场安装反复查验，将船台安装提前到分段和总组阶段，反馈到设计研发的图纸更可靠合理，避免多次重复误差而产生安装偏差，为现场工人塑造了更安全有效的施工环境。

参考文献

[1]苏延浩，刘志强，王晓，刘少朋．船舶锚系三维放样设计与拉锚虚 拟实验分析[J].造船技术，2011（6）：21-24

[2]阎焱，卢晓翔．大型船舶锚系不良运动状态解决方案[J].船舶与海洋工程，2015（3）：64-68

作者简介：黄春阳（1983-），男，工程师。主要从事船舶设计与制造工作。

收稿日期：2022-12-06

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