改装船锚系结构改进设计及应用研究

改装船锚系结构改进设计及应用研究

发表时间：2017-09-20T16:58:19.210Z 来源：《防护工程》2017年第12期作者：晏莎

[导读] 对船锚系统结构进行改装与设计，促进其有效应用是十分必要的，要基于实际情况对其进行改进与设计。武汉船舶设计研究院有限公司湖北省武汉市 430000

摘要：对船舶锚系结构进行改装与设计，需要对原船舶锚设计方案进行研究，并在改进方式下保证其达到相关要求。但是，基于结构

设计的相关规范，在文章中对其详细研究，并结合实际情况给出合理参考。

关键词：改装船；锚系结构；设计；应用

锚泊系统是起锚、抛锚的主要机械设备，当船舶在锚地和浅水区域临时停泊期间，能够依靠船上抛出的锚抓住底部淤泥、砂石等，保

证抵御风力、水流等现象，也能对船舶进行起锚操作。所以，对船锚系统结构进行改装与设计，促进其有效应用是十分必要的，要基于实际情况对其进行改进与设计。

一、对锚台、锚唇结构的外形、尺寸进行设计

在对锚台、锚唇结构进行设计期间，需要基于各个方面要点，对其进行详细的分析和阐述。当船舶到任何的一个方向倾斜5度的时候，

锚的收起的时候，锚抓是不能抓住船底板。不管锚抓处于哪种状态，其存在的锚杆都需要将其拉倒锚链筒，并促进锚抓与船外板的贴合。当被拖到锚链筒的锚，不能在航行期间将其没入水。锚还需要基于自重，抑制锚从链筒中抛出。根据一定的设计要求，还需要根据当期的船体结构和实际发展状况，保证锚链筒不被改动，促进锚台与外形结构尺寸的合理设计。其中，要首先选择具备自扶正功能的锚，保证能够为后期的锚台和锚唇尺寸设计提供便利。还要将锚唇上下的接触点确定出来，基于锚链筒的倾斜，分析拉锚期间的收紧度，保证能确定出上下锚唇的最小曲率半径和其存在的高度值。根据使用期间的实际情况，确定锚唇的最小曲率半径，不仅能促进锚链链节有效通过锚唇，还能减少其存在的卡住现象。对于上下锚唇的高度值，在设计期间，需要根据上锚唇的高度，基于其下锚唇高度的70%，确定出锚台、锚唇的外形形状和尺寸以及结构[1]。

二、实现锚台、锚唇结构的三维模型仿真设计

我国的锚制造企业比较多，虽然为锚设计与制造工作建立的相关标准与规范，但在我国与行业的一定范围内，各个厂家对锚的形状、

尺寸制定还存在较大差异，在拓扑将结构上也存在较大不一致现象。一些厂家基于实际情况，实现了三维建模，避免后期运动期间与实际产生不符合现象，期间，主要使用三维设计软件Rhino对锚的三维模型进行设计。该手段的使用促进锚泊系统的合理优化，保证锚台、锚唇结构设计的优化性，也在较大程度上提高了锚唇的设计精度。同时，还能对几何拓扑结构进行详细的分析和研究，并对锚唇结构进行归纳总结。期间，需要根据各个截面上存在的曲线形状，为其实现全参数化建模，当其存在一些不吻合问题的时候，也能对参数进行调整，也能利用相关软件对其实现拉锚仿真试验工作。当起锚期间，锚与锚唇的贴合期间，锚抓会产生旋转过程。这时候，可以利用运动仿真，分析最后的贴合状态正面图，促进猫抓与锚唇的完成贴合。在该运动期间，也能将实际的贴合过程进行展现。所以说，利用软件对其设计，不仅能减少后期的生产设计拉锚实验，还能降低制作成本的产生。基于三维设计结果，对锚台与锚唇的外形尺寸、内部结构进行详细设计，基于锚台的内部结构，改变了传统的交叉式结构，促进组合的优化性，从而给施工工作人员提供较大方便，也促进生产工作、施工工作的便捷执行[2]。

三、锚台结构FEA分析

锚台结构的强度是基于受力以及船舶结构线复杂的影响，利用一般的方法对其进行设计与促进精准性的实现还存在较大困难。所以，

要根据船舶锚泊期间的实际状况，利用有限元方法和锚台结构对其分析和研究，也能基于船入级DNV规范对存在的强度进行校核[3]。

（一）环境力的影响

对锚台结构受到的环境力进行分析和研究。当一般船舶临时锚泊的时候，在无风环境下的浅水区域进行。这时候，当产生风暴，要进

港进行躲避。锚泊的作用是对船舶的活动范围进行限制，以免其随意漂流。所以，对于抛出的锚泊线，要促进船舶外力作用下的漂移期间锚泊线下端能与水底相切，保证锚抓能够充分利用，从而减少走锚现象的产生。在浅水区域，当船舶抛锚的时候，船舶会受环境力的影响。比如：风力、流力以及波浪力的影响，都需要基于完整的锚系工况，分析动态锚泊，以保证能够按照相关规范对其计算。对风载荷的分析。风载荷是脉动的，在一天中，会随着风速数值的变化。因此，需要选择某个时距的平均风速对其表示。一般情况下，主要为有阵风风速、稳定风速以及持续风速。各个国家建立的船级标准都不同，所以，在设计期间需要给予研究。如：在海洋工程中，要对船设计载荷进行严格思考，保证能够按照DNV规范计算出平均风速[4]。

对波浪、流载荷的分析。海洋中存在的流多种多样，主要包括海流、漂流、密度流等，还存在波浪和潮汐。受水位变化的影响，在构

件作用上，静水压力与浮力也会产生较大变化。主要是因为船舶在锚泊期间，其中的海况存在较大不定性，所以，要依据实际的船舶情况和相关规范，确定出海流的综合速度。对于流载荷力，可以基于API-RP-2A，对拖曳力系数、惯性力系数进行研究，也能在整体上对海流力、波浪载荷动态进行研究。

（二）外力计算

锚链每米长度在水中的质量大约是锚链的质量×0.87。对于锚链出口处存在的锚链张力，其是作用与锚台结构来实现，其中的张力公式

为船舶的环境合力+锚链在水中的质量×船舶距离海底的深度。其中的船舶与海底深度之间的距离，是基于相关规范来选择。当存在的风、浪等方向相同的时候，其船舶存在较大危险性，所以，可以将风、浪、流的方向分别选择在0度、30度、60度、90度直至180度的海况组合进行计算[5]。

（三）锚台结构模型

当锚台结构受频繁力的影响，其锚唇上下会存有接触点。当锚链收紧的时候，锚唇下会受接触点力的影响，在收紧锚链期间，锚唇上

下接触点受力是相同的。收紧锚期间，锚抓受锚机的影响，锚紧贴锚唇结构。

四、对锚台船体结构进行设计

当锚台受力作用的影响，对内部筋板进行传递，并加强筋板对应船体结构的水平结构，促进其设计的合理性。

五、锚台、锚唇结构的实际效果

根据以上的设计分析和计算研究，通过DNV船级社与船东的审核，可以将其设计应用到船上。