西江梯级电站通航水域内船舶锚设备配备分析

摘 要：本文从锚设备受力分析入手，分析梯级电站与过船设施建成后，我区内河船舶若继续沿用广西土锚和钢丝绳锚索可能存在的技术和安全风险，对锚设备配备提出改进意见。关键词：锚设备 配备 分析

随着西江黄金水道的高速度建设，广西内河资源的综合利用与开发工作迅速提升。先后建成的桂平航运枢纽、贵港航运枢纽，长洲水利枢纽，加上原有的西津坝水利水电工程，已使广西内河干流的航道条件从天然的航行条件走向渠化的航行环境，给水上交通运输业营造了蓬勃发展的生机。船造大了，船舶所配备的锚设备就显得更为重要。

1.锚设备的作用

船舶经常需要错助于抛锚时锚爪抓住水底所产生的抓力以及锚和锚链的重量，将船系留在需要停泊的水域，以进行货物和给养装卸，人员的上下，避风、等候码头等，还可利用锚设备帮助船舶靠离码头，在狭窄航道中调头，当船舶发生机损、操纵失灵或紧急避让时，可以利用抛锚制动船舶，化险为夷。渠化后的广西内河水域，船舶锚设备配备的合理性更为重要，一是航道内船舶的密度增大，难以回避应急避让的需要；二是航道水深大为提高，尤其是等候过船设施的坝首处锚泊地水深较深，要求其抓着力和应急可抛（起）锚更为突出；三是防台风和防抗雷大风的需要。

2.锚泊船舶受力

船舶抛锚以后，船舶所承受的外力有：船体水线以上所承受的风压力，船体水线以下所承受的水流阻力，波浪冲击力以及在波浪中船舶摇摆振荡时所产生的惯性力。锚设备的作用就是平衡这些外力对船舶的影响。使船能牢固地锚泊在所需要水域内，保证船舶的正常工作和安全。

当锚泊场地风平浪静，水流平缓或平潮情况下，则认为外力F趋近0，此时锚链悬垂长度与水深h相等（如图中①位置），悬链呈垂直状态，多抛出的锚链将平卧于水底。

当外力F>0时，锚链的悬垂长度略大于水深，锚链呈悬垂曲线状态，但仍有部分抛出的锚链平卧在水底河床上（如图中②位置）。

当外力F增大到恰使锚链的悬垂长度等于抛出的锚链长度时，船舶所受的外力就是船在该锚泊状态下的最大允许载荷F。因为如果外力再增加，锚卸扣将受向上抬起的分力，使锚易于出土而失去抓力。安全锚泊的极限状态如图中③位置。此时的受力条件是：锚链在卸扣处张力T，等于锚能产生的最大抓力F，等于船舶所受外力的水平分力F，即：T0=F0=F

根据图中③位置分析锚泊状态下的受力：

3.锚设备的配备3 . 1锚配备的分析

船用锚基本要求是，有较大的抓着比、能迅速入土和出土，使用简便，收藏可靠，制造简易，结构牢靠。

内河船舶锚设备的配备，系根据《钢质内河船舶建造规范》（2009）（以下简称规范）所规定的舾装数N，并根据N查表3.4.3.1选取。

从舾装数的计算公式N=K1（2d+B）Ls+K2（bH+0.1S）可以知道，锚设备的选取与船舶主尺度和船舶吃水成正比。由于使用习惯性的原因，广西船民还有使用单齿或双齿广西土锚，并以钢索作为锚索的习惯。广西的内河航道大部分为岩石底结构，以钢索作为锚索可以避免锚链缠绕在石头上而难于起锚，可以认定的是在天然航道的历史长河中，广西土锚作出了应有的贡献。而在渠化了的干流上，由于航行环境改善，船舶主尺度增大，吃水增加，船舶密度亦增大，锚设备配备的观念也要跟着逐步改变，广西土锚就不太适用了，一是锚的抛起与收藏不太方便，尤其是频繁使用过船设施（船闸）的长途运输船舶。而使用霍尔锚或短杆斯贝克锚便可以实现，使用简便，结构牢靠。随着黄金水道的建设，航道已基本渠化，水深大大增加，为保证船舶的锚泊安全，除小型船舶或特殊用途的船舶外，应采用锚链而不采用锚索。3 . 2锚链配备的分析

锚链的选取与锚的使用是一致的。选用霍尔锚或斯贝克锚就必须选用锚链，并给使用带来几个方面的受益：

① 通过放长锚链，提高船锚的抓住力。根据上面分析，锚设备的抓住力为：

例如，我航区正在建造的主要船型：49.98m×12.5m×4.3m（L×B×D）、52TEU集装箱船，其舾装数为950，按船舶规范应配1100Kg霍尔锚二门，并配备链径d=24mm的AM1级有档焊接链2×125m。

实船配备二门重量为550Kg广西土锚，配备φ24钢丝绳125m×2作为锚索。

查阅有关资料：

d=24mm有档焊接链，每m参考质量13.5Kg；φ24钢丝绳，每1m参考质量2.35Kg。其单位长度质量采用锚链是采用锚索的5.36倍。

通过对本案例的计算可以看出，当采用锚链时，其抵御外力的能力是采用锚索的5.36倍，或者说，实船配备的链索并不能达到船舶规范所规定的使用效果，在安全上可能存在隐患。

② 当船舶锚泊受到动载荷作用时，悬垂着的锚链有被拉直和增加其位能储备的趋势，位能储量增加程度与锚链单位长度的质量成正比。所以锚链就成为减轻外力对船作用的良好缓冲器，使船作可靠性停泊。

上面所计算的抓力是来自锚链方面所提供的抓力。锚设备本身对河床的抓力，一方面是由锚与河床啮住的力来保证，另一方面是由躺在河床上的被抛出的足够长度链索来保证。

为了能牢靠地锚泊，被抛出的锚链中应有一部分躺在河床上，因为这样就在锚的抓力上增加锚链对河床的摩擦，使锚的抓力增大，而躺在河床上锚链质量则提供了一定的储备抓力。

锚索与锚链相比，则不具备上述性能，在动载荷作用下，其安全锚泊性便没有保证了。如1998年8月12日，“桂运171”轮在贵港枢纽锚泊等候过船闸时，时值洪峰期，船闸关闭并开始泄洪，在洪水冲击力作用下，在锚地锚泊的“桂运171”轮发生因锚索断裂而船毁货损的重大恶性事故，从事故中吸取教训还是应采用船舶规范所规定的锚和锚链。

从安全性的另一方面考虑，因锚链是铸钢结构，不容易腐蚀，且系统中有冲洗装置，保证了污泥的及时冲洗，也便于对其检查，钢丝绳是由多股钢丝组成，容易积聚污泥，也没有冲洗装置，极易腐蚀，实船检验中很难进行全面彻底的检查，有的检验中外观没有明显的腐蚀，但内部的部分钢丝已腐蚀，仍继续使用，存在一定的安全隐患。

综上所述，随着航道和船舶的发展，作为保证船舶锚泊安全的锚设备配备的观念也要逐步改变，除小型船舶或特殊用途的船舶外，应采用锚链而不采用锚索，以提高船舶防洪水、防台风和防抗雷雨大风的能力。

参考文献：

[1]船舶静力学.人民交通出版社.

[2]钢质内河船舶建造规范（2009）.

[3]内河船舶法定检验技术规则（2011）