4000t举力浮船坞配锚规格分析

郑 孟，张晓勇

（广东新船重工有限公司，广州511258）

1 前言

浮船坞入级规范对浮船坞的锚泊设备未作具体要求,通常按照钢质内河船舶建造规范（简称“内规”）的规定进行配置，即根据船舶舾装数确定首、尾锚数量和总质量、锚链链径和长度。 “内规”在确定锚设备时，是选取船首迎风、迎流的状态，而浮船坞的实际锚泊作业工况与“内规”不完全相符。浮船坞作为非自航工程船舶，锚设备除了满足一般船舶停航锚泊作用外，还需兼做移船绞车满足浮船坞移船定位的功能，可能会出现侧向迎风迎流的工况。

2 浮船坞介绍

主要参数：坞长89.8 m，坞宽34 m，净内宽27 m，型深4.6 m，坞深14.6 m，作业吃水4.2 m，最大沉深吃水12.1 m，举力为4 000 t，作业航区为内河B级。

实船首锚配置：霍尔锚2个，规格为C3060；配192.5 m长、φ46钢丝缆2根。坞尾2根钢丝缆连接岸上带缆柱，用于对接船台。

实际应用中，浮船坞吃水约1 m，仅纵向靠泊无作业，在6、7级风况下侧向迎风迎流，出现了走锚现象。而在绞缆移船作业过程中，也发现锚泊力明显偏小。

3 按舾装数配置锚

4 000 t举力浮船坞作业航区为内河B级，舾装数按下式计算：

式中：K1、K2——系数， K1=0.50，K2=5.0；

Ls——满载设计水线长度，m；

B——船宽，m；

d——满载设计吃水，m；

b——上层建筑及甲板室围壁的最大宽度，m；

H——船体中纵剖面处满载水线以上主体及上层建筑（甲板室）各层宽度大于B/4舱室的高度之和，m；

S——满载设计水线以上主体及上层建筑（甲板室）的侧投影面积，m2。

经过代入相关数值，求得舾装数：

N=2 318。

按“内规”对应舾装数2 200～2 400范围，应配置：首锚2个，质量为2 650 kg；有档焊接首锚链330 m，链径φ34 mm（AM2级）。

DNV《海船规范》规定：如果钢丝绳接受代替有档锚链，则至少应具有锚链同样的破断力。在锚与钢丝绳之间配一段锚链，其长度为12.5 m，锚的质量应比按舾装数确定的质量增加25%，钢丝绳应比按舾装数确定的锚链长度增加50%。

该浮船坞原设计配置一段锚链，但因与导链器不匹配而取消，所选用锚重仅为舾装数规定的1.15倍，φ34钢丝绳与所要求锚链破断力相当，实际配置φ46，单位重量增加83%，长度增加17%。该浮坞仅用于厂区码头作业，环境因素相对稳定，因此未完全参照DNV《海船规范》配备相应规格。

4 按锚泊力计算校核

锚泊系统计算通常需要在各种环境组合条件下进行，由于没有足够的资料来进行风、流、波浪的方向组合，故考虑最有可能的恶劣的迭加条件。从工程应用的角度，这可保证系统的安全性。对于本浮坞来说，因波浪很小，不计其对浮坞的影响，有影响作用的主要是风压力和水流力。

锚泊工况：风速12 m/s（6级风）,水流1.0 m/s；吃水4.2 m，侧向迎风迎流无作业，如图1所示。

图1

（1）风压力计算

式中：ρ—空气密度，1.22 kg/m3；

Vx—风速，12 m/s;

Ai—水线以上正向受风面积，Ai=828 m2;

Csi—受风面积Ai的形状系数，为1.2；

ΣCsAi=1.2×828=994 m2。

求得：R风=87.3 kN

（2）水流阻力计算

式中：Ai—水下湿表面积，Ai=1 040 m2;

V—相对速度，V=1 m/s

求得：R摩擦阻力=1.7kN

式中：CB—方形系数，CB=0.98；

A—浸水部分的船体横剖面积，A=377.2 m2;

V—相对速度V=1 m/s。

求得：R摩擦阻力=54.3 kN

因此，作用在船上的外力为：

由以上计算可知，风压力为主要影响因素，按照安全规定，超过6级风则要求停止作业。

浮船坞一般按八字锚泊方式锚泊，依据角度及分力合成，锚泊力简化为按单锚泊方式计算。锚泊力主要由锚提供的抓力和卧底锚链提供的锚链摩擦力组成。

浮船坞在受到外力移位时，悬垂的钢丝绳索相对锚链更易被拉直，吸收缓冲的功能低得多，使得作用在锚杆的拉力不再是正常的水平状态，而是向上拉引，角度越大，锚的抓力越小，因此以索代链应适当增加锚重，参照DNV《海船规范》，按25%比例增加。

霍尔锚按抓重比3计，R/3=5 t ，5×（1+25%）=6 t，故 6 t锚可满足6级风况下的锚泊要求。

5 比较分析

（1）浮船坞根据舾装数计算来配锚，规格偏小，这是因为舾装数对以侧面受力为主的状态考虑得不够；

（2）浮船坞下潜直至下水船舶起浮之前，浮船坞一直受到下水船舶的重力和静摩擦力，下水船舶也会承受环境的风载与水流力的作用，所以舾装数计算时还应该把下水船舶纳入其中；

（3）按舾装数配置6 t锚，可满足于浮船坞在8级风下（风速18 m/s）纵向迎风迎流的锚泊。因工作状态需要横向迎风迎流时，则可满足6级风以下的正常锚泊。而浮船坞作业时，锚泊力是否足够则还需要考虑该工况下其他影响因素。

6 作业工况影响因素

浮船坞锚机拉力除与风、水流、波浪等外部环境力持平外，还需要增大拉力，通过绞缆移动调整浮船坞自身位置，实现对接船台、定位下潜等功能。

浮船坞下潜作业，与河床间距往往非常小，形成很大的浅水阻力，考虑该工况下的锚泊力必须将其计算在内。

7 解决方案

针对目前配锚规格偏小的问题，在不改变锚机等其他锚泊设备的前提下，提出以下解决方案：

（1）在锚和锚索之间局部增设配重，以加强锚基，保证锚杆对泥底仰角为0°，使锚的抓力系数为最大值；

（2）针对锚泊区域为沙质河底，增加锚爪长度，以增加锚抓土深度，提高锚抓力；

（3）将目前2只3t锚分别更换为6t锚。

经过比较分析，相对增大抓力系数，加大锚重更为有效改善锚泊力。因此，公司决定更换为6t锚，并在锚与索之间增加配重以补偿取消的锚链重量，保证锚的抓土稳定性。经过实际应用，改善效果明显。

风是影响浮船坞安全的主要因素，在合理配置锚的同时，应明确浮船坞移船及下潜等作业时风的等级，必要时可由拖轮辅助作业，在6级以上风况时应停止作业，并采取有效的避风措施。

[1]施斌.珠三角地区钢质浮船坞锚泊安全探讨[J].广州航海高等专科学校学报，2010.12.

[2]朱连宇.非自航工程船舶锚泊设备配置计算探讨[J].天津航海，2007.3.

[3]CCS 钢质内河船舶建造规范(2009)[M].人民交通出版社，2009.

[4]曹进超，潘安国.13000t举力下水坞锚泊系统探讨[J].广东造船，2008.

[5]阮晓宁.“新内规”舾装数与锚设备配备分析[J].珠江水运，2003.9.