关于CCS船舶对于抛起锚稳性要求的研究

[摘 要]2013年9月22日中国船级社CCS了《关于“锚操作”（Anchor handling）附加标志的通知》。本文主要结合改造船舶“中油海222”（2000HP浅吃水三用工作船）的抛起锚稳性计算，帮助大家更好的理解本通函中各项要求，为今后国内船舶的抛起锚稳性计算提供参考。

[关键词]改造 抛起锚 鲨鱼钳 艉滚筒 稳性计算 横倾角

中图分类号：U664.42 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0251-01

0 引言

大部分船舶设计单位对于取得中国船级社CCS证书船舶的抛起锚稳性属于初始研究甚至尚未接触，“中油海222”的抛起锚稳性研究在我公司属亦首例。在不断学习、多方参考，以及与CCS船检的沟通过程中，我获得了一些学习体会和实践经验。现分享给大家，为有需要的人提供参考。

1 抛起锚作业的装载稳性计算

1.1 空船重量重心

统计本次改造引起的重量重心变化，从而计算出新的空船重量重心。

1.2 最大抛起锚重量

（1）液压拖缆机最大拉力为320KN；

（2）拖销工作负载为490KN；

（3）挡销工作负载为490KN；

（4）艉滚筒安全负载为450KN；

（5）根据拖缆机基座及其支撑结构的有限元计算，所有布置情况下最大的静态工作负荷为245KN。

综上，该船最大抛起锚负荷为245KN（即25t）。

CCS总第437号通函中7.2.2.2要求，锚和绳索的张力的垂向分力应考虑到装载量，以计算纵倾和复原力臂曲线。经与船东核实，该船抛锚前、起锚后的锚具不收至甲板上，仅收至艉滚筒下拖航，故该装载量作用点考虑为艉滚筒最艉端船舯处。

1.3 装载状态：

（1）本船为三用工作船，艉部甲板具有载货功能。但是抛起锚作业时，由于设备运作及工作人员等要求，艉部甲板应有足够大的操作空间。故抛起锚作业时，不应装载甲板货。

（2）CCS总第437号通函中7.2.2.1中第（1）条要求，船舶满载出港，位于最大载重线吃水处，满载备品和燃料，所有液货和干货分布在甲板以下，剩余装载量作为甲板以上重量（锚、锚链等）。由于本船甲板下的液货舱和干货舱满舱时已达到最大吃水2.6m，且船东反映该船每次抛起锚仅操作一套锚具，甲板上不存放锚具。故本船甲板上没有锚、锚链等多余装载量。

（3）本船设计吃水为2.2m，而结构吃水为2.6m，且载重线标志按最大吃水2.6m进行堪划。故本船抛起锚稳性装载状态分别计算了最大吃水2.6m、设计吃水2.2m、轻载吃水三种装载的进出港状态。

2 各装载状态下抛起锚操作稳性校核

2.1 抛起锚稳性衡准分析

抛起锚过程中，锚链线的角度可能随时变化，产生的横倾力矩也随之变化。如果巨大的横倾力矩使得螺旋桨推力和舵叶同时失效，则会进一步增加船舶横倾。同时作用于船上的风、浪、流等外载荷也可能加剧这种影响[3]。

CCS总第437号通函要求，钢索/锚链可接受的最大拉力（包括可接受的最大横向拉力），对船舶产生的横倾应在下述范围之内，取小者：

（1）复原力臂GZ为最大复原力臂的50%时对应的横倾角；

（2）导致工作甲板入水的角度；

（3）15°。

我公司运用COMPASS软件进行装载稳性计算。（1）中复原力臂GZ为最大复原力臂的50%时对应的横倾角由对应装载状态的复原力臂曲线插值得到；（2）中导致工作甲板入水的角度由COMPASS软件中SRH12横交曲线模块计算得到，计算时需输入对应装载状态的排水量，横倾值等数据，以保证与对应的装载状态浮态一致。

2.2 横倾力矩计算

计算所用的横倾力矩应考虑钢索/锚链上的水平和垂直拉力的横向分量的影响。水平分量的力臂应取为导向销所在的工作甲板到主推进螺旋桨中心的距离，或者到艉侧推螺旋桨中心的距离，取大者；垂向分量的力臂应自艉部滚筒外缘的中心量起，且艉部滚筒的上缘应具有垂向拐点。

本船水平分量的力臂为主甲板到主推进螺旋桨中心的距离2.74m，垂直分量的力臂为船舯到艉滚筒外缘的距离1.75m。具体锚链线拉力及力臂见图2。

2.3 锚操作最大拉力图

CCS总第437号通函中7.2.3要求，提供给船长的稳性资料应包括有关锚链/钢索的最大拉力以及相应的各方位的侧投影点的资料。

本船最大锚链拉力为25t，满载液货出港状态的锚操作最大横倾角为1.031°，未超过规范最小要求衡准8.2°，故无需绘制锚操作最大拉力图。假如锚链拉力在某个偏离角的横倾角超过了规范衡准值，则应由该衡准角度反推出对应的最大拉力，进而根据各偏离角对应的最大拉力值绘制成图，反映到稳性计算书中。举例说明：

假定满载液货出港状态对应的工作甲板入水角为0.96°，而锚链拉力在偏离角40°时引起的最大横倾角为0.984°，则该处的最大横倾角应定义为规范要求的最小衡准：0.96°。

由初稳性公式求得偏离角40°时的最大横倾力矩为：

设其对应的锚链线拉力为F，则有：

3 横倾力矩与偏离角的关系

对于一条船的某个装载状态来讲，排水量及初稳性高度为已知的定值。由初稳性公式可知，横倾角的正弦值和横倾力矩为线性关系。

横倾力矩的表达式为：

F ―― 锚链线拉力；

―― 锚链线拉力的偏离角；

a ―― 锚链线拉力的水平分量力臂；

b ―― 锚链线拉力的垂直分量力臂；

对于一条既定船舶，不考虑规范要求的横倾角衡准，则其锚链线最大拉力及水平、垂直分量的力臂均为已知。则该表达式可理解为随着偏离角变化而变化的曲线函数。令该函数的一次求导表达式等于零，则可求出横倾力矩随偏离角变化曲线的极值。即：

由此求得MR为极值时对应的偏离角表达式为：

（°）

则本船在偏离角时，锚操作的横倾力矩、横倾角最大。

4 结束语

抛起锚操作是一个比较复杂的海上作业活动，受较多的自身因素和外界因素影响，其带来的危险具有突发性和快速性。中国船级社CCS在借鉴其他船级社经验的基础上，制定出清晰、明确的衡准要求，使今后我国在设计或改造具有抛起锚作业功能的船舶时有据可依，更好的保障船舶、人生安全。该行为标志着中国船级社CCS规范的进一步国际化和完善化。

对于新建船舶，我们可以通过控制锚链的拉力、力臂、船舶的装载状态等因素，使船舶既能发挥出自身的最大能效，又能满足规范各项要求，保证船舶安全。

对于改造船舶，我们则可以计算出该船是否适合抛起锚作业，以及确定抛起锚的限制负荷、限制角度等安全因素。

参考文献

[1] IMO MSC83/INF.9.[S].2007.

[2] 中国船级社.（2013年）通函第151号总第437号，2013.