35m低干舷高速快艇首錨的選型及錨鏈筒設計

黎理勝　袁德　周建華　吳紅亮

摘? ? 要：本文主要通過某35m低干舷高速快艇首錨的選擇及錨鏈筒設計的典型案例，分析波爾錨在低干舷高速快艇上的應用及錨鏈筒的設計原則和具體方法，可供相似類型及尺度的船舶參考。

關鍵詞：高速快艇;低干舷;波爾N型錨;波爾N型平衡錨

中圖分類號：U671.93 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： Based on the selection of bow anchor and the typical case of hawse pipe design of a 35m low freeboard high speed boat， this paper analyzes the application of pool anchor in the low-freeboard high speed boat and the design principle and method of the hawse pipe， which can be used as a reference for similar types and sizes of ships.

Key words： High speed boat; Low freeboard; N type pool anchor; N type pool balance anchor

1? ? ?前言

本文通過對某35 m低干舷高速快艇首錨的選型及錨鏈筒設計的典型案例，分析波爾錨在低干舷高速快艇上的應用及其錨鏈筒的設計原則和具體方法;結合現場波爾錨實裝中出現的問題，對波爾錨在低干舷高速快艇上的應用總結了設計體會和經驗，相信對于相似尺度的低干舷船舶單首錨的設計及波爾錨的選型具有較好的借鑒作用。

2? ? 低干舷高速快艇首錨設計原則

對于小尺度高速快艇來說，嚴格的重量控制是確保滿足總體性能要求的關鍵措施。為了滿足總體設計要求，對于錨的選型需要作輕量化考慮，宜選用大抓力錨。

錨泊系統設計，關鍵在于合理布置錨鏈筒。一般常規船舶拋錨時，為了讓錨能順利滑出和回收，錨鏈筒常采用陡削式布置，錨鏈筒內傾角（即錨鏈筒軸線同垂線的夾角）為30°～35°。

然而對于低干舷高速快艇而言，錨鏈筒若采用陡削式布置，則錨容易擋水且可能頂住外板。所以錨鏈筒不宜采用陡削式布置，而要采用平斜式布置，即將錨鏈筒內傾角加大，主要應考慮如下因素：

（1）錨鏈筒下出口應盡可能抬高設置，減少首錨擋水，避免影響艇的航速;

（2）錨鏈筒在首柱的布置不能影響其它結構的布置，如護舷、結構加強等;

（3）錨鏈筒的布置應便于拋錨時可讓錨靠自重順利下滑;

（4）錨鏈筒的長度L和直徑D必須滿足：L=185（G）1/3，D=（8.5～10.5）d。

由于波爾N型錨的重心在錨爪，且其錨爪與錨桿的轉角為42°，當收錨錨索處于垂直狀態時錨爪可能朝首或朝尾傾斜。錨爪若朝尾則可與外板可靠貼合滿足設計要求，若錨爪朝首就要將錨翻轉過來盡量讓錨鏈筒內傾角α> 42°，如圖1所示。如果錨鏈筒的內傾角α=35°< 42°時，錨爪重心在轉軸前的力矩為順時針方向，錨爪欲向尾轉動被鎖死，錨爪一直朝首向上;如果內傾角α=48°> 42°時，錨爪重心在轉軸后的力矩為逆時針方向，錨爪可朝尾翻轉，如圖2所示。一般高速船首部下端水線部分都比較尖瘦，但是靠近主甲板部位又比較肥大，這種情況下錨爪轉動比較容易與船體外板貼合，不易刮擦外板。

綜合而言，布置錨鏈筒時首先應從縱舯剖面首甲板往下扣除必須的結構空間（高度）初定錨鏈筒下出口，根據錨鏈筒必須保證的最小長度L，以錨鏈筒下出口點為圓心、L為半徑作圓交于甲板線可初定錨鏈筒上出口，檢查錨鏈筒內傾角是否α> 42°，最后基于該狀態對錨存放狀態作受力分析，確保錨可以在自重狀態順利拋出，必要時可將錨鏈筒做成喇叭型以利于錨更容易下滑，若不合適可作局部調整。

3? ? 典型案例分析

某35 m低干舷高速快艇選取了G=60 kg波爾N型錨。本船首部總體較尖瘦，但首柱局部較肥大（見圖3右俯視圖，首柱夾角為鈍角），錨鏈筒若采用陡削式布置，則在錨收狀態時（見圖3），錨爪會頂到船體外板無法繼續向上收，且整錨容易擋水。

因此，在進行錨鏈筒布置時，通過三維外板和錨模型綜合模擬運動擺放，最終確定錨鏈筒平斜式布置，如圖4所示。這樣錨在回收過程由于重心在錨爪可往后翻轉趴下，回收后錨與船體可貼合緊密。

同時，我們還需分析錨鏈筒這樣布置時，在這個位置，錨是否能順利下滑及回收。通過受力分析和計算，得出放錨時錨的重力在錨鏈筒的下滑分力N1>F（見圖5），錨能順利下滑;收錨時，因為波爾N型錨的重心位于錨爪、錨折角為42°，所以錨桿如果轉到42°時錨桿處所受的力矩MF2>MN2，錨桿繼續逆時針轉動，錨爪由于重力的作用會翻轉趴下。根據圖6的受力分析得出：在錨鏈筒內，從錨桿垂直至轉到錨桿與垂線呈42°的過程，由絞車拉力在錨桿垂向的分力所產生的力矩MF2始終大于錨重力在錨桿垂向的分力所產生的力矩MN2，所以收錨時是可以轉動錨爪向尾翻轉趴下來的。

但是，船廠在實船上進行收放錨時，發現錨無論怎么擺放都是豎直向上的，不能向尾翻轉趴下來，造成起錨時錨爪一直向上卡住外板。經與船廠詢問和查閱相關資料發現，原來安裝在船上的錨是波爾N型平衡錨，而不是原設計選用的波爾N型錨。圖7所示是波爾N型平衡錨、圖8是設計選用的波爾N型錨，圖中圓圈為錨的重心位置。由圖可知，波爾N型平衡錨的端部增加了封板和錨桿轉軸的位置抬高了，錨的重心不在錨爪上而在錨桿轉軸下方，所以起錨時錨爪一直豎直向上。

波爾N型平衡錨是波爾N型錨的改良形式，它的優點是當首部設雙錨分別布置在兩舷時，收錨時錨爪豎直向上不會卡住船體外板。但恰好是這個優點卻不能滿足我們的原設計要求，錨爪不能向尾翻轉趴下來而一直垂直向上卡住了船體外板。為此，由于船體結構已建完，基于建造周期比較緊張，船廠在征得船東同意后，采取了以下措施：

（1）在首柱錨鏈筒出口處增加一個錨臺（見圖9），解決錨爪的固定問題。該方法由于需要設置錨臺，股有一定的增重;

（2）將錨鏈筒甲板開口位置往首移或將導鏈滾輪前置，使錨鏈筒內傾角變小（見圖10）。這樣錨回收時可使豎直向上的錨也能與船體外板有效貼合，可以避免增設錨臺或只需配置一個錨唇即可，既可解決問題又能控制重量，但前提是修改位置后錨鏈筒長度足夠，能裝得下錨桿、錨卸扣、轉環等，以及能接受錨擋水對航速的影響。

4? ? 小結

波爾N型平衡錨與波爾N型錨不同，是波爾N型錨的改良形式。N形錨的重心在錨爪上，平衡錨的重心在錨桿轉軸下，兩種錨的錨鏈筒布置是不同的。為了避免同類問題出現，建議在船廠沒有類似船舶建造經驗時，應先做木模試驗以保證收放錨順利、錨爪與船體外板能有效貼合。

通過低干舷高速快艇首錨的選型及錨鏈筒設計，兩種波爾錨的特性和實船安裝分析和總結，我們對低干舷高速快艇單首錨如何選用波爾錨有如下體會：

（1）對于首柱尖瘦、錨爪豎直向上或者向首或尾都不會卡到外板情況，優先選用波爾N型錨;

（2）對于首柱肥胖、錨鏈筒若只能作平斜式布置情況，優先選用波爾N型錨;

（3）對于首柱肥胖且比較陡、能接受錨擋水對航速影響的錨鏈筒可作陡削式布置，可選用波爾N型平衡錨。

參考文獻

[1}葉邦全，王健，王在忠，王能楊等.船舶設計實用手冊（第3版）舾裝分冊[M].北京：國防工業出版社，2013.