锚链

连接锚和船并传递锚抓力的链条

锚链

锚链(Chain Cable),是指连接船体与锚的钢质链条,其主要作用是来传递和缓冲船舶所受的外力。[0][1]船抛锚后,能将风浪和潮流作用在船身上的力较和缓地传到锚上。[5]公元前3000年,古埃及人用绳子将石头系住做为原始的锚及锚链;公元前600年,哲学家阿拉哈斯结合当时的冶金技术,制造出了铁质的锚;1808年,英国皇家海军的塞缪尔·布朗爵士(SirSamuelBrowm)建议使用铁制锚链和索具,到1811年,铁制锚链在海军中得到广泛使用。[6][7]

锚链(Chain Cable),是指连接船体与锚的钢质链条,其主要作用是来传递和缓冲船舶所受的外力。[1][2]船抛锚后,能将风浪和潮流作用在船身上的力较和缓地传到锚上。[6]

公元前3000年,古埃及人用绳子将石头系住做为原始的锚及锚链;公元前600年,哲学家阿拉哈斯结合当时的冶金技术,制造出了铁质的锚;1808年,英国皇家海军的塞缪尔·布朗爵士(SirSamuelBrowm)建议使用铁制锚链和索具,到1811年,铁制锚链在海军中得到广泛使用。[7][8]

锚链的种类按链环的结构,可分为有档锚链和无档锚链两种,前者的强度比后者大。[3]锚链的长度以节为单位,每节锚链的标准长度为27.5m,中国规范规定1节标准锚链的长度是27.5m(欧美国家有的以25m或20m为1节),链节与链节之间多以连接链环连接。一根完整的锚链按照链节在整根锚链中所处位置的不同,可分为锚端链节、中间链节和末端链节三部分。[9][10]

历史沿革

公元前3000年,古埃及人开始利用石头来制作简易的锚。他们把岸边的石头搬到船上,然后利用武器或者锐利的工具将石头中间凿开一个孔,用绳子将石头系住,之后把石头丢到水里或者放到岸边卡住,作为原始的“锚”。[8]

公元前600年,哲学家阿拉哈斯结合当时的冶金技术,制造出了铁锚。这种传统的锚有着一个巨大的弯钩,可以让船只顺利停泊在海面上。但是由于当时技术有限,船锚放下去后,很难收回,而那时的船锚如果需要收回的话,需要人们装备着专业的潜水设备到水底进行回收。[8]

1808年,英国皇家海军的塞缪尔·布朗爵士(SirSamuelBrowm,1776-1852)建议使用铁制锚链和索具。1811年,铁制链普遍在海军中使用,每船一条。1816年,海军元帅埃克斯茅斯(Exmouth)率领的舰队炮击阿尔及尔时,就用锚链抛锚,因为那种锚链不会被击毁锚链的成本价不比大麻纤维制成的锚缆贵多少,但像“胜利号”用的那种周长约20英寸的锚缆就不便宜。[7]

1821年,英国的霍金斯再次对船锚进行了改良,他根据当时的技术,设计出了爪铁锚,而这种锚有着锚臂,在抛出后可以自行让锚缓慢的下沉,然后很轻松的钩住泥沙。[8]到1840年,下帆桁的吊链,中帆脚索和结绳链,船首斜链以及船首斜桅支索链都得到了普遍应用。[7]1933年,泰勒又在已有基础上改良发明了一种全新的犁锚,他在实验后发现,这种外型奇特的不但有着牢固的抓地力,还方便锚链进行收纳。[8]

构成与组成

一根完整的锚链先由许多锚链环相互连接组成一定长度的锚链节,再由数节锚链节通过连接链环或连接卸扣相连接起来组成整条锚链。[5]

链环

锚链中链环(Chain Link)包括普通链环(Common Link,C)、加大链环(EnlargedLink,EL)、末端链环(Open End Link,E)、转环(Swivel,SW)、末端卸扣(D Type End Shackle,ES)、连接链环(KS)或连接卸扣(JS)等。各链环的大小以该链环的圆钢直径来表示。[5]

连接链(左一)环连接(中)卸扣转环(右一)
连接链(左一)环连接(中)卸扣转环(右一)

普通链环(Common Link,C)

普通链环是锚链中数量占大多数的链环,是表征锚链大小和强度的标准链环。锚链的大小以链径(Chain Diameter,mm)表示,链径(d)是相应锚链中普通链环的直径。有档普通链环的尺寸比例为:直径d,宽3.6d,长6d。[5]

加大链环(EnlargedLink,EL)

加大链环在锚链中主要起尺寸过渡作用,其尺寸比相应锚链中有档普通链环增加10%。[5]

末端链环(Open End Link,E)

末端链环是锚链中尺寸加大了的无档链环(Open Link),用来配合其他链环的连接并起尺寸过渡作用,其直径为1.2d。[5]

普通链环(左一)加大链环(中)末端链环(右一)
普通链环(左一)加大链环(中)末端链环(右一)

连接链环(Detachable Joining Link)

连接链环是可拆卸的链环,有两种拆卸形式:一种是肯特型(Joining Link Kenter-type),又叫双半型或肯特卸扣(Kenter Shackle,KS),其直径为d,长6d,宽4.2d,是我国规范和国标指定的一种链环;另一种是C形(Joining Link C-type,又叫散合型)。由于连接链环的直径与普通链环相同,可直接与普通链环连接。连接链环在组装时,将各部分清理干净,涂上黄油防锈,连接好两侧锚链并组装后,将圆锥销(TaperPin)插入销孔内,并用锚链冲紧固定,销尾的孔隙用铅块(Lead Plug)封固。[5]

连接卸扣(Detachable Joining Shackle)

连接卸扣是可拆卸的D形卸扣;为了保证连接强度,连接卸扣的直径加大到1.3d,则其两边均依次连接末端链环、加大链环然后再连接普通链环以保证尺寸的平顺过渡,末端卸扣在锚链最前端与锚卸扣直接连接,直径为1.4d。锚链中各D形卸扣的横销一般为不带螺纹的近似椭圆柱形,横销用与卸扣平面垂直的圆锥销固定,销口用铅块封固。[5]

卸扣
卸扣

锚链节

锚链的长度以“节(Length or Shackle)”为单位。中国规定每节锚链的标准长度为27.5m,在实用中也有以25m为一节的。使用英制的国家以15拓(Fathom)为一节,公制约27.5m。一根完整的锚链都由锚端链节、中间链节和末端链节三种链节组成。除带有转环的链节外,每节锚链的链环数应为奇数,以保证连接链环或连接卸扣在通过锚机链轮时,都能平躺在链轮的穴座里顺利通过。[11]

锚端链节

锚端链节是锚链的第一节,通过锚卸扣与锚相连。该链节中的末端卸扣和锚卸扣的横销应朝向锚,即圆弧部分朝向中间链节。转环的环栓应朝向中间链节,以减少摩擦和卡阻。设置转环的目的是防止锚链过分扭绞。[12]

中间链节

中间链节如用连接卸扣连接,则连接卸扣的圆弧部分应朝向锚,以避免抛起锚时其通过持链轮时产生跳动、冲击和卡阻。[12]

末端链节

末端链节是锚链的最后一节,与弃链器相连。其转环的环栓也应朝向中间链节。链节之间多以连接链环或连接卸扣连接。如用连接链环连接各节锚链,则连接链环的两端为普通链环。如用连接卸扣连接各节锚链,则连接卸扣两端均依次连接末端链环(也称无挡链环)、加大链环然后再连接普通链环以保证强度和尺寸平顺过渡。[12]

锚链的组成
锚链的组成

有档锚链(Stud Chain)

有档锚链的链环设有横档,在尺寸和材质相同时,有档链的强度比无档链的大,变形小,且堆放时不易扭缠,为现代大中型船舶广泛采用。[13]

有档锚链的链环
有档锚链的链环

无档锚链(Studless Chain)

无档锚链的链环没有横档,仅用于小型船舶。规范规定,当按要求配备的锚链直径不超过17mm时,可以用试验负荷相等的无档锚链,或破断负荷相等的钢丝绳或纤维绳代替。[13]

无档锚链的链环
无档锚链的链环

铸钢

铸钢锚链强度高,刚性好,变形小,耐磨,横档不易松动,使用寿命长,而且适于大规模生产。其缺点是工艺复杂,成本高,耐冲击性能较差。[13]

电焊

电焊锚链是用符合要求的圆钢材料弯制并焊接而成,具有生产工艺先进、简单,成本低,质量好等优点。[注1][13]

锻造

锻造锚链具有较好的耐冲击韧性,但制造工艺复杂,成本高,质量不稳定。[13]

抗拉强度

用于生产有档锚链的锚链钢材等级,电焊锚链分为M1、M2、M3三级,铸钢锚链分为M2、M3两级。在相应代号前加A(如AM2)表示有档链,B表示无档链(有BM1和BM2两级)。钢材级别越高、抗拉强度越大。AM1级锚链钢为镇静钢,AM2、AM3级锚链钢为全镇静细晶处理钢。对同一船舶,若选用强度大的钢材,链环尺寸可以适当减小。[13][14]

拉力试验负荷

锚链在进行拉力试验时,其试验拉力负荷均应按新锚链名义尺寸试验拉力的80%计取。锚链作拉力试验时,除锚端卸扣与铺一起作拉力试验外,其余如连接环、转环、加大链环等,均应按锚链的试验要求作拉力试验。做拉力试验时,锚链应平整摆放,不得有搓扭。锚链凡经拉力试验合格,应出具拉力试验报告。[15]

锱链及其附件进行拉力试验后,如发现链环有断裂、变形等情况,应根据实际情况对其进行更换或修理,并重新进行拉力试验。在拉力试验后,尚应检查锚链各部位外形及尺寸有无变化,检查各链环间相对转动的灵活性。只调换个别不合格链环或断裂的链环横档时,可不必再作拉力试验。[15]

链径mm电焊锚链AM2铸钢锚链M1电焊锚链AM3铸钢锚链M3链径mm电焊锚链AM2铸钢锚链M1电焊锚链AM3铸钢锚链M3
拉力负荷KN拉力负荷KN拉力负荷KN拉力负荷KN
201752449029204090
3036851410035304940
4064089611142505940
50981137012048506810
601380194013055707800
701840258014264509030
8124103380152722010100

以上参考资料[15]

冲击试验负荷

锚链的冲击试验是用冲击方法进行冲弯试验,以检查锚链的铸造和热处理质量冲击试祥是从每炉锚链中取1~3个链环与锚链节一起进行热处理后作为冲击试样。做冲击试验时,先取试样中一个链环,平放在两个钢垫上,钢垫的间距应等于链环的内圈长度,以便链环的中部可以自由弯曲,然后在链环中部进行6次冲击,不发生任何破裂为合格。冲击力矩按下表规定:

链径mm冲击力距链径mm冲击力距
Kn.mkgf.mKn.mkgf.m
250.7172433.63370
281.00102464.41450
311.35138495.34545
341.76180536.76690
372.30235578.43860
402.913006210.781100

以上参考资料[16]

拉断试验负荷

锚链的冲击试验合格后,应进行锚链节和发件(末端环、转环、连接链外、连接卸扣、链端卸扣等)的拉断试验。锚链节的链环至少每炉抽取3个链环作拉断试验,其他件则以同一生产工艺,同一炉号,链径相同而数量不超过50个的一种零件或部件为一组,从中抽取一个试样做拉断试验。[17]

锚链的拉断试验由三个链环组成,试验时,把试样装在试验机上,逐渐均匀地施加拉力(应保证三环试样中每个链环均经受相同条件的试验)直到拉断为止。试样拉断时的负荷,应超过下表所规定拉断试验负荷。若试样所加负荷已超过规范规定的拉断负荷未断时,即认为合格。[17]

链径mm试验负荷KN链径mm试验负荷KN
拉断拉断
25464.8431008.1
28457.9461153.2
31560.9491308.2
34674.7531530.8
37797.2571771.1
40871.8622093.7

以上参考资料[17]

尺寸及理论重量

圆钢直径d
mm
理论重量kg/m允许偏差mm圆钢直径d
mm
理论重量kg/m允许偏差mm
131.04±0.3564*25.25±0.70
14.5*1.3066*28.86
171.7868*28.5
182.007030.2
202.4772*31.96
212.72±0.507534.70
222.987837.51
23*3.268039.50
253.8583*42.47±1.0
27*4.4986*45.60
29*5.1889*48.84
4210.909252.18
44*11.9494*54.48
46*13.0497*58.01
4814.2099*60.43
5015.40102*64.14
52*16.67±0.7010568.00
54*17.98108*71.91
56*19.3011074.60
58*20.70114*80.13±1.3
6022.2011784.40
62*23.70129*88.80
12596.30
130104.0

以上参考资料[注2][18]

机械性能

锚链按锚链钢机械性能不同,分成一级、二级、三级、钻井采油船用、特殊用途等五种。船用有档锚链材质为:一级档链Q235、二级档链20Mn2、三级档链20Mn2或35Mnv;国际常用二级锚链,因三级锚链材质要求高,价格比较贵,故较少采用,一级锚链因负荷能力低,体积重,已不使用。[19][20]

机械性能单位级别
二级三级(最小)钻井采油船用(大约)特殊用途
(大约)
抗拉强度104 Pa490~637685637980
屈服强度104 Pa294(最小)
延伸率%22(最小)171712
收缩率%4040
弯曲冲击℃·N/m274.4(最小)58.858.858.8

以上参考资料[19]

作用

锚链的作用主要是连接锚与船向船体传递锚的抓驻力;在锚泊时,因抛出的锚链有一定的重量,可在水中对船舶所受到的风流等外力起一定的缓冲作用;平卧水底部分的锚链对锚的作用力保持水平,有利于锚的可靠抓底。同时这部分锚链因受到泥土的阻滞作用,还能提供一部分锚泊力。[21]

运用

锚链在航海、海洋工程领域中得到广泛应用,在船用锚链领域,锚链主要应用于各类船舶,包括货船油轮、渡轮等;在海洋工程系泊链领域,锚链主要应用于石油平台、海上风电等海洋工程设施。[22]

长度标记

在抛锚时为能迅速识别锚链松出的长度,起锚时能掌握锚链在水中的节数,在锚链连接链环及其附近的有挡链环上做出标记,具体方法是:在第一与第二节之间的连接链环(或卸扣)前后第一个有挡链环的撑挡上绕金属丝(或白钢环),并在两链环之间的有挡链环上涂白漆,连接链环涂红漆,以此表示第一节。在第二节与第三节之间的连接链环前后第二个有挡链环撑挡上绕金属丝(或白钢环),并在该两链环之间的有挡链环上涂白漆,连接链环涂红漆,以此表示第二节。以此类推,从第六节开始,重复第一节的方法进行标记。最后一至两节可涂醒目标记以作为预示锚链将至末端的危险警告,以警丢锚。[23]

锚链的标记
锚链的标记

估算方式 

名称公式备注
强度估算Q=548.8d2Q为有挡锚链的破断强度(kN),d为链环直径(mm)
单位长度锚链的重量估算Wc=0.0219d2Wc为单位长度锚链的重量(kg/m),d为链环直径(mm)
锚重与链重的关系Wa ≈ 60WcWc为单位长度锚链的重量(kgm),Wa 为每只锚的重量(kg)
即每只锚的重量约等于 60m锚链的重量

参考资料[24]

锚链的检查

锚链在使用中的磨耗和损坏,主要为链环腐蚀,链环耗变细,链环裂缝、拉伸、变形,以及锻制锚链的链环撑档受冲击而松弛、脱落等。因而,每隔半年或结合厂修进坞、上排,对锚链要进行一次全面检查。其检查的方法和内容如下:先将锚链全部从锚链舱中倒出,排列在甲板、坞底或地面上,把链环上的旧油漆、泥垢、铁锈等清除干净,然后进行如下的检查。[25]

裂缝检查

首先是用目视检查,同时用小铁锤敲打每一个链环、卸扣、旋环有无裂痕及声音是否清脆。其次是用卡尺测量链环及卸扣的直径,与原直径比较是否超过允许磨耗值(不得小于原直径的 85%)。[25]

拉长变形检查

链环、卸扣等的长度与链径有一定比例,用钢尺测量链环和卸扣的长度,以检查其伸长率是否超过允许值(有档环不得超过原长度的7%)。[25]

敲撑检查

用铁锤敲击每个有档环的撑档,如松动、脱落应煨火敲紧,不能焊死。如为铸钢链,则只会断裂,不会松动。[25]

标记检查

视各节锚链的长度标记,如不完整或模糊不清应重新补做和油漆,并检查各节连接卸扣或连接链环,注意销子是否牢固,铅封有否脱落。必要时可将全部连接链环拆开检查,除去锈蚀,擦拭干净,重新涂油后再行装妥。[25]

通过检查发现损坏超过限度时,连接链环或卸扣可直接换新;链节中的链环应把它割去,用连接链环或卸扣代替。按规定,同一节锚链中有1/3以上的链环有明显伸长、变形或磨耗量达到原直径 15%时,整节锚链应换新。损坏不太严重,则应做好记录,待厂修时更换。锚链的根端和常用的一端使用一二年后,应有计划地调换各链节的前后位置,并重新制作标记。[25]

锚链保养

日常要使锚链保持干燥,锚链标记要保持完整清晰,防止锚链锈蚀,经常进行除锈油漆每次起锚时应将锚链上的泥沙冲洗干净,清除缠绕于锚链上的水草杂物。[26]

规范标准

锚链的长度以节为单位,单节长度来源于英制单位英寻(浔),或者也有叫“拓”的,是一个特有的海上使用的长度单位,1浔约等于1.8288米,一节锚链取的是15浔,也就是27.43米多,转换成公制的时候,抹去了后面的尾数,直接取了27.5米。于是在国际上锚链的标准长度为27.5m(欧美国家有的以25m或20m为1节)。[9][27]

标准标准内容
《GB/T 549-2017 锚链》规定了船用锚链的分类、材料、尺寸、标记、试验方法、检验规则、标志、运输和储存等内容。
《ISO 13752-2009 Ships and marine technology - Studless anchor chains for general purpose》规定了普通用途无档锚链的材料、尺寸、试验、检验、标记、证书等内容
《ISO 1704-2008 Ships and marine technology - Studded anchor chains》规定了有档锚链的材料、尺寸、试验、检验、标记、证书等内容
《CB/T 301-2019 船用无档焊接锚链》规定了船用无档焊接锚链的分类、材料、尺寸、标记、试验方法、检验规则、标志、运输和储存等内容
《CB/T 300-2019 船用有档焊接锚链》规定了船用有档焊接锚链的分类、材料、尺寸、标记、试验方法、检验规则、标志、运输和储存等内容
GBT552-1996铸造锚链钢规定了铸造锚链钢的技术要求、试验方法和验收规则。适用于铸钢及其附件用钢的生产和验收,其化学成分亦适用于生产钢锭及其制品用钢的验收
IS 4484-1975电焊双头螺栓链节锚链和连接卸扣和转环的规范规定了Dee型和Kenter型卸扣船舶用电焊螺柱锚链的材料、形状、尺寸和公差

以上参考资料[28][29][30][31][32]

参考资料 32

  1. 参考 1
  2. 参考 2
  3. 参考 3
  4. 参考 4
  5. 参考 5
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 如果海底太深,军舰在海上如何“刹车”?锚链真的几千米长吗? — 今日头条
  9. 参考 9
  10. 参考 10
  11. 参考 11
  12. 参考 12
  13. 参考 13
  14. 参考 14
  15. 参考 15
  16. 参考 16
  17. 参考 17
  18. 参考 18
  19. 参考 19
  20. 参考 20
  21. 参考 21
  22. 亚星锚链:引领船用锚链和海洋工程系泊链领域的创新与发展 — 东方财富证券
  23. 参考 23
  24. 参考 24
  25. 参考 25
  26. 参考 26
  27. 锚链为啥一节是27.5米?—来看锚链三问三答 — 航运在线网
  28. 【国家标准】 电焊锚链 — 中国标网
  29. Ships and marine technology — iso
  30. ISO 1704:2008 Ships and marine technology — Stud-link anchor chains — iso
  31. 全国标准信息公共服务平台 — SAC
  32. 中国船级社 — ccs

注释

  1. 电焊锚链已在商船上得到最广泛的使用。锚链几乎都以闪光焊接方法制造,较少采用铸造锚链。除了锚链附件多为锻造件外,锻造锚链已基本被淘汰。
  2. 带*号者为圆钢直径的补充系列。
广告位:底部(ad-bottom)—— 请到中台「公共区块」编辑此内容