（南海航海保障中心广州航标处，
广东 广州 510230）谈担杆水道灯船锚泊设备选型设计 ｎ ｔｈｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ａｎｃｈｏｒｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｉｇｈｔ Ｂｏａｔｓ
ａｌｏｎｇ ｔｈｅ Ｄａｎｇａｎ Ｃｈａｎｎｅｌ
ZHANG Ping (Guangzhou Aids to Navigation Division of NGCS, Guangzhou, Guangdong 510230, China ）
张 平收稿日期：2018-04-27 作者简介：张平（1982-），男，本科，湖南人，工程师，从事船舶等装备管理、项目管理工作。
DOI:10.16831/jki.issn1673-2278.2019.06.017
一、前言
神经网络控制为了配合《珠江口水域船舶定线制》的实施，将在担杆水道和香港东博寮水道交汇处设置一艘灯船，即担杆水道灯船。该灯船用于标识航道交汇点，规范交通流方向，明确警戒区的相对位置，以保障通航安全，为航运经济发展服务。担杆水道灯船设置位置为担杆水道定线制第二警戒区中心位置（见图1）。
图1 担杆水道灯船设置位置示意图
担杆水道灯船为无人值守，非自航，材质为钢质，总长23.8m，型宽8m，型深3.2m，设计吃水1.7m，排水量160t。灯船不设置绞放锚链装置，锚链绞放工作由航标作业船完成。 担杆水道灯船在结构设计、材料选择、设备选型等
方面均充分利用沿海多年来航标建设发展成果。灯船主甲板以下为钢质结构，灯柱采用铝合金材料，减轻了上层建筑的重量，提高了灯船的稳性；选用具有前瞻性，融合航标新技术的设备，在灯船上搭载遥测遥控终端、AIS终端、安全信息播发系统等，可通过电子显示牌、音频扬声器、AIS报文、安全信息播发系统等及时向周围船舶发布安全航行信息，提高助导航效能；安装了碰撞监控装置，可及时监控和报告被碰撞的信息；配置了单晶硅太阳能板结合密封免维护蓄电池组的能源系统，搭配能耗低的LED灯器，合理利用自然条件，节能可靠，维护成本低；还搭载了雷达应答器、水文信息采集系统等设备，实现了无人化、自动化和多功能化。
如上所述，担杆水道灯船将设置于担杆水道和香港东博寮水道交汇处，此处交通流量大，担杆水道灯船在此不仅能标识航道交汇点，还能规范交通流方向，起到交通“环岛”的作用。为了更好地发挥担杆水道灯船助导航作
用，对其定位精度要求很高。因此，对灯船定位的锚泊设备选型，应该更加慎重，确保安全可靠。
二、舾装数计算
本灯船锚和锚链应符合《国内航行海船建造规范》中规定的按舾装数要求配备。按
《国内航行海船建造规
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2019第6期
范》，舾装数按下式计算：
式中：
Δ ——夏季载重线下的型排水量，t ；
B ——船宽，m ；
h ——从夏季载重水线到最上层舱室顶部的有效高度，m ；
计算本灯船舾装数N=89.8。
本灯船参考CCS 《国内航行海船建造规范》中无人驳船的要求，可仅配置一只艏锚，锚重不小于240kg，锚链可配规范要求锚链长度的一半，即不小于110m。
考虑到本灯船为无人值守灯船，需要应对较为恶劣的天气和自然海况，规范中仅为对因等待靠泊、潮水等而暂时系泊于港口或遮蔽区的船舶，因此本灯船锚泊和锚链的配备应按照灯船所受的实际载荷来确定。
三、载荷计算
船舶在锚泊时受到风、海流及波浪等环境力的作用。这些力按其不同的作用方向组合构成作用于船舶的外力，由锚泊系统承受。
根据当地水文及风浪条件，本灯船按平均风速35m/s、平均波高1m，计算时按H 1%有义波高4m、抛锚处水深30m条件校核锚链的可靠性。
①风载荷计算：
风力作用于船舶水线以上部分，风力的大小可通过风筒试验获取，也可用代替风筒试验的下式计算：
F w =0.000613Σ（C s C h A i ）V w 2=27.15kN 式中：
F w ——风载荷（kN ）
；C s ——形状系数，
按所计算的构件的形状取值，圆柱体取0.5，水线以上船体、甲板室取1.0；
C h ——高度系数，
按所计算的构件中心至设计水线的垂直距离取值，当受风构件中心至水线高度小于15.3m时取1.0；
A i ——受风构件的正投影面积（m 2）
；V w ——有效风速（m/s ）
；V w =0.6V 10+0.4V t ，其中V 10为10min平均风速，按35m/s取值计算；
V t 为1min平均风速，取为V t =1.2V 10=42m/s。计算V w =37.8m/s。
表1 灯船纵向各部分最大风载荷
②流载荷计算：
作用在灯船水下部分海流载荷按莫里森公式计算：
2
21F V A C d y d ×××=ορ式中：
C d ——曳力系数，
一般为0.6~1.2，取1.2；ρ0——海水密度，
取1.025 kNs 2/m 4；V——设计海流流速，本区域一般流速为0.4m/s，季风最大流速0.77m/s，考虑台风影响，取海流流速为2.0m/s。
A y ——灯船水线以下阻水面积，取中横剖面水线以下面积，~9.6m 2。
计算F d =0.5×1.2×1.025×9.6×2×2=23.6kN ③波浪载荷
本灯船采用艏部纵向抛锚，波浪载荷主要为作用与灯船船体的纵向力，波浪作用与灯船船体的载荷可以按下式进行计算。
F y =χρghA y 式中：
χ——系数，按d/λ的比值取值，取0.85。ρ——海水密度，取1.025kNs 2/m 4；g——重力加速度； h——H 1%波高，
取4m。A y ——灯船水线以下阻水面积，取中横剖面水线以下面积。
造型艺术的特点
经计算本灯船正向最大波浪力为F y =0.85×1.025×9.81×4×9.6=328.2kN。作用与船体上的纵向水平总载荷为H=27.15+23.6+328.2kN≈379kN
四、锚链选型
（一）锚链长度设计
本灯船抛设处水深约30m，除满足规范规定的最小锚链长度外，同时本灯船为警戒区中心位置灯船，需要考虑到锚链过长会导致灯船旋转水域过大的问题。
本灯船实取锚链长度为4节，单节长27.5m，总长约
A
h B +
+=232
∆N 0
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中国海事管理研讨Workshop on Maritime Control
110m。灯船抛设后，其漂浮水域半径R和锚链长度L及水深h的关系为：R≤（L2-h2）0.5=105.8m
参照AIS轨迹分析，97%~98%以上的船舶通过该水域时与浮标的距离保持在200m以上，因此采用110m 锚链漂浮半径符合要求。
（二）锚链链径选取
船舶在抛锚系留时，锚索呈悬链状态。因此采用单一的锚链或钢丝绳的锚索可视作简单悬链线（见图2）。
图2 悬链线受力分析图
作用于船舶的环境力的合力为水平方向，该力通过锚索作用于锚。在不发生走锚时，锚的水平抓力H0与环境力H平衡，即：H0=H。
根据悬链线方程，锚链在锚链筒出口处A点的锚索张力T为：T=H+ωy
根据计算，锚链所受的最大水平力为379kN，查询GB/T 549-2008电焊锚链规格表，预选直径60mm的二级有档锚链为设计锚链，该锚链的拉力负荷为1 380kN，破断负荷为1 940kN，锚链质量78.84kg/m、空气中重量为0.773kN/m。
单位长度锚链在水中的重量ω可按下式计算：ω=βωa 式中，ωa为锚链在空气中每米重量kN/m；β为锚链在水中重量系数，取0.87。
代入上式计算得：
T=H+ωy=379+0.87×0.773×30≈399kN成绩管理系统
即选用CCS AM2 φ60mm锚链在锚链筒出口处A 点的锚索张力T最大为399kN，T小于破断负荷，安全系数K=1 940/399=4.86，所选取的锚链负荷强度要求。
五、 锚选型
（一）锚载荷计算
锚承受的最大水平载荷 P 如下：
P = T + R- f′
式中，T——锚链水平最大张力；R——潮流对锚链的水动力；f ′为锚链与海底的摩擦力。
R、f ′分别按下式计算：
R=0.5CDρVc2A=4.6kN
f ′=μl2W=11.84kN
式中：C D——曳力系数，取1.0；A——锚链投影面积， A= 1.5dh；
d——若链径h——水深
ρ——海水密度，1.025 KNs2/m4；
V C——设计海流流速，2m/s
μ——静摩擦系数，取1.0；
咖啡具设计l2——锚链躺底段长度，按1节计算
W——锚链水中每米重量，
代入计算得P=399+4.6-11.84≈392kN
（二）锚的选型
tpg1
锚的种类较多，按其结构和用途不同，可分为有杆锚、无杆锚、大抓力锚和特种锚等。3721助手
本灯船所需系泊时间较长，需要有较好的定位稳定性，系泊系统所需锚抓力需达40t。抛锚地的海底条件为泥和泥沙底，结合锚的种类与用途分析，OA锚具有稳定对各种底质的适应性强、啮土迅速、抓底稳定性好、抓重比高以及常用于首锚等特点，适用于本系泊系统。
因此，本灯船拟选择10t的OA锚作为作业锚。其系留力为60t左右，安全系数达到1.5，可满足锚泊要求。
（三）锚链筒
艏锚锚链筒采用开敞式“导链槽”设计，便于锚链的拆卸、安装。锚链槽设置挡链销，防止受波浪力船体震荡时锚链滑出锚链槽。挡链销安装于主甲板前部锚链槽上方肋位处，底座与主甲板焊接。
（四）掣链器
本灯船船首配置1个58~60 CB/T 4462-2016闸刀掣链器。配置1个掣链钩CB/T 282-2011 58~60。
六、结语
综上所述，作为非自航的无人值守灯船，在锚泊设备选型设计时，不仅要参照CCS《国内航行海船建造规范》的相关要求，还要根据实际工况，计算出载荷参数，所做
参考文献
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[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) :13-15.
[3]钢质海船入级规范[D].人民交通出版社,2009.
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