船舶深海拋錨因何無法收回

中國船級社 溫玉奎

近期收到船東關于船舶在深海拋錨，錨機無法把錨鏈和錨收回的信息。船東描述，當時船舶在深海航行，船舶的11節錨鏈全部入水，在錨無法與海底接觸的情況下，啟動錨機，但仍無法把錨和錨鏈拉起。那么原因何在呢？

錨設備的種類

根據船舶使用要求，錨設備主要有三種，即：臨時錨泊設備、定位錨泊設備及深海系留錨泊設備。臨時錨泊設備通常又稱航行錨泊設備，供船舶在錨地、港內或遮蔽水域內等待泊位或潮水來臨時停泊之用。一旦船舶處在天氣惡劣，遠離海岸的完全開敞的水域，或在行進或漂移中時，錨泊設備因承受巨大負荷，特別是大型船舶，會使設備的某些部件造成損壞甚至失落，無法系住船舶。

定位錨泊設備在作業時需要控制船位，或在有限范圍內為改變船位的船舶所配置的錨泊設備。這種錨泊設備通常用于起重船、打撈船、潛水作業船、各種非自航挖泥船、鉆探船、海洋石油平臺等需要定位作業的船舶。定位錨泊設備需要根據作業水域的水深及作業要求的環境條件配置。

深水錨泊設備系指某些需要在深水進行系留作業的船舶，諸如海洋調查船、海洋測量船等，根據作業水域的水深和環境條件配備的專用的錨泊設備。

現階段我們的商船配備通常是臨時錨泊設備，但是根據船舶的特殊用途和船東的特殊要求，船舶也可以配備定位錨泊設備或深水錨泊設備。

錨和錨鏈的配備依據

CCS入級船舶錨和錨鏈的配備可以根據船舶種類及其航行水域并根據《鋼質海船入級規范》要求所得的舾裝數來選擇。錨機的選型可參考GB/T4447-2008《海船用起錨機和起錨絞盤》和ISO4568-2006《造船 海船 起錨機和起錨絞盤》要求。

當臨時錨泊設備，工作負載Fw1單位為牛頓（N），拋錨深度不大于82.5m時：

——1級錨鏈；37.5d2;

——2級錨鏈；42.5d2;

——3級錨鏈；47.5d2;

其中，d為錨鏈直徑、單位為毫米（mm）。過載拉力為1.5 Fw1,所以此錨機工作負載的大小取決錨鏈直徑選擇。

當工作負載Fw2單位為牛頓（N），拋錨深度大于82.5m時

Fw2= Fw1+(D-82.5) ×0.27d2

其中，d為錨鏈直徑，單位為毫米（mm）；D為拋錨深度，單位為米（m）；過載拉力≥1.5 Fw1。

對于拋錨水深大于82.5m的定位錨泊設備和深海錨泊設備，這些錨機工作負荷大小通常根據拋錨深度大小和錨鏈直徑兩個參數決定。

船舶在正常錨泊狀態時錨抓入海底，錨鏈一部分懸垂于水中，部分平臥在海底，此時錨泊力由錨的抓力和臥底錨鏈的抓力兩部分組成，其中臥底錨鏈長度與海底的摩擦力可以使錨泊力增加。

如圖所示懸垂在水中錨鏈的長度，等于出鏈長度減去臥底鏈長。由線積分計算得懸鏈長度的表達式：

式中：s — 懸鏈長度（單位：m）；

T0— 船舶所受的水平外力（單位：t）；

h0— 錨鏈孔至海底的垂直距離（單位：m）；

wc — 單位鏈長在水中的重量（約為0.87倍空氣中的重量）（單位：t/m）。

由上式可見，懸鏈長度與水平外力T0的大小有關。T0越大，懸鏈長度越大，反之，懸鏈長度越短。當T0=0時，懸鏈長度T0=s，懸鏈長度是動態變化的。盡管懸鏈長度不直接產生抓力，但錨鏈的重量可使錨桿處的拉力保持水平，從而保證錨發揮最大的抓力；此外，懸鏈長度還可吸收一部分作用于船舶的外力，起到緩沖的作用。錨泊力由錨的抓力和臥底錨鏈的抓力構成，且外力增加時懸鏈長會有所增加，因此在拋出鏈總長不變的情況下，外力增加時會使錨泊力減小。為保證船舶錨泊時確保足夠的錨泊力，要充分考慮船舶的出鏈長度，在水深較深的區域錨泊時，為增加錨泊力可以考慮雙錨泊方法。

以57300DWT大靈便型散貨船為例進行計算。該船左右各配備12節AM3錨鏈，錨為斯貝克錨，錨機采用液壓驅動組合式錨絞機。根據CCS《鋼質海船入級規范》船舶的舾裝數選擇AM3錨鏈直徑為73 mm，單組錨鏈重量37483 kg，錨重為8750 kg，該船設計拋錨水深不大于82.5 mm。由GB/T4447-2008《海船用起錨機和起錨絞盤》確定錨機的工作負載為253kN，此設計符合規范和國標相關的要求。假設該船把全部錨鏈拋入深海，錨并沒有與海底接觸。

F錨鏈 =m錨鏈×g=367.33kN；

F錨=m錨×g=85.75 kN；

F錨鏈、F錨分別為錨鏈和錨的重力；m錨鏈、m錨分別為錨鏈和錨的質量；

F=（F錨 鏈+ F錨 ）×0.87=394.18 kN。

F為去除錨和錨鏈受浮力后錨機承受的負荷。

錨機工作負載Fw1=253 kN，在錨機設計時考慮到錨破土時對錨機的拉力較大，要求錨機有短時的過載能力F過載。

F過載=1.5 Fw1=1.5×253 kN=379.5 kN；

F＞ F過載，此時錨機無法把錨鏈和錨拉出水面。

如果要求該船設計時拋錨水深為12節錨鏈長度，每節錨鏈長度27.5m。根據GB/T4447-2008計算應該選擇錨機的工作負載：

Fw2= F1+（D-82.5）×0.27d2=609kN；

Fw2與Fw1比較，如果此船具備深水拋錨的條件時，錨機的工作負載要有較大提高。

通過以上分析和計算，當選擇定位錨泊設備或深海錨泊設備時，錨機的工作負荷要遠大于臨時錨泊設備的工作負載。對于臨時錨泊設備應注意的是，錨機設計的拋錨水深是不大于82.5m，當船舶拋錨水深超過82.5m時，錨和錨鏈也能拉出是因為錨機的負荷還沒有達到錨機的過載拉力；而深海中所有錨鏈全部拋出時，錨雖未與海底接觸，但臨時錨泊設備卻無法拉出，并不是錨機的工作載荷不夠，而是需要船員拋錨操作時注意錨機的設計拋錨水深。