船舶系泊屬具標準梳理分析

倪偉平 江曉玲

［1.上海船舶研究設計院，上海201203；2.挪威船級社（中國），上海200336］

0 前言

船舶系泊屬具主要指帶纜樁、導纜孔、滾輪導纜器等服務于船舶系泊和拖帶系統(tǒng)的鐵舾件（簡稱系泊屬具），在船舶系泊過程中扮演著不可或缺的角色。隨著船舶大型化發(fā)展，在對空船重量的嚴格要求之下，如何快速選擇系泊屬具，保證安全、牢靠，同時盡可能減小重量，是很有必要的。

系泊屬具標準從型式、規(guī)格、材料、焊接和強度等方面對系泊屬具進行約束，并作為系泊屬具選擇的直接依據(jù)。目前國內系泊屬具標準有國內標準，、日本標準（簡稱JIS）、國際系泊拖帶屬具標準（簡稱ISO），其中國內標準分國家標準和行業(yè)標準（均簡稱國標）。

為實現(xiàn)快速精準地選擇目的，有必要對各標準進行梳理，分析其特點，查找異同。

1 系泊屬具標準梳理分析

按照國內習慣命名，主要系泊屬具分類及標準見表1。

1.1 帶纜樁標準梳理分析

帶纜樁主要以普通帶纜樁（廣式基座帶纜樁）和簡易帶纜樁為主。

ISO 3913—1977（E），明確規(guī)定了焊接式帶纜樁的型式、規(guī)格、材料、焊接以及強度校核要求［1］，是最早的普通帶纜樁國際標準。

GB/T 554—2008和JISF 2001—1995基本參數(shù)基本一致，均以ISO 3913—1977為基礎，增加了公稱直徑為350 mm、450 mm和560 mm的帶纜樁型式，共計14種規(guī)格。ISO 13795—2012中帶纜樁規(guī)格減少，公稱直徑主要集中于150～600 mm之間。該標準中普通帶纜樁公稱直徑在250～550 mm之間又分為A和B型，其中A型板厚較大，B型板厚較小。

從各基本參數(shù)來看，ISO 13795—2012標準中帶纜樁樁柱厚度明顯增大，同時樁柱位于基座以上的高度也有所減小。這種改變可以增大帶纜樁橫剖面模數(shù)、降低彎曲力臂，從而增大帶纜樁強度。

從安全載荷信息來看，國標、ISO 3913—1977和JIS僅僅給出帶纜樁系泊作用力及帶纜樁強度校核標準，ISO 13795—2012不但提供系泊載荷，還提供拖帶載荷，同時增加了2根纜索系泊時的安全載荷。此外，ISO 13795—－2012對簡易帶纜樁有詳細說明。

綜合上述，國標中帶纜樁規(guī)格較多，因此滿足普遍意義上的系泊設計要求。但由于拖帶載荷缺失，需要針對拖帶載荷進行強度分析。

ISO 13795—2012中帶纜樁公稱直徑限制在600 mm以內，樁柱厚度較大，安全載荷較大，拖帶載荷的信息齊全，適合于大型船舶或甲板面空間受限、安全載荷較大的船舶。

針對特定載荷的非標準的帶纜樁的設計，其樁柱厚度可以參照ISO 13795—2012。

1.2 導纜孔標準梳理分析

導纜孔通常根據(jù)安裝位置分為甲板式和舷墻式，根據(jù)巴拿馬運河特殊要求衍生出特定的導纜孔型式，即巴拿馬運河導纜孔。巴拿馬運河導纜孔根據(jù)通孔面積有單式（大于650 cm2）和雙式（大于900 cm2）之分［2］。此外，導纜孔根據(jù)外觀樣式有圓形和方形之分，這里不做累述。

國標GB/T 34—2007中導纜孔分為三類，其中A類為長圓鑄鋼導纜孔（舷墻式），B類為方圓鑄鋼導纜孔（甲板式），C類為圓鋼焊接導纜孔。ISO則包含兩種標準，即導纜孔標準ISO 13713—2012和閉式導纜孔標準ISO 13729—2012，每一標準又規(guī)定A型導纜孔為甲板式，B型導纜孔為舷墻式。JISF 2005關于閉式導纜孔的描述僅僅針對甲板式導纜孔，與GB/T 34—2007中B型一致。

國標沒有關于閉式導纜孔的描述，從外觀型式來看，GB/T 34—2007中 A型導纜孔類似于 ISO 13713—2012中 B型導纜孔，GB/T 34—2007中 B型導纜孔和JISF 2005閉式導纜孔則類似于ISO 13713—2012中A型導纜孔。國標中導纜孔適用于纖維索、麻索和鋼絲繩。

ISO 13713—2012導纜孔（即系泊導纜孔）主要用于纖維索和尼龍索的系泊和拖帶情況，而ISO 13729—2012閉式導纜孔則適用于鋼索，二者在剖面型式上也存在一定差異。由于導纜孔表面為弧形，對于鋼絲繩而言，為保證鋼絲繩與孔體表面完全貼合，ISO 13729—2012建議孔體表面直徑為鋼絲繩直徑的 12 倍［2］。

JISF 2005—1975雖為閉式導纜孔標準，但從其描述信息來看，與國標中甲板式導纜孔等效。該標準同時指出孔體表面直徑約為鋼絲繩直徑的8倍左右［1］。

從上述標準的基本信息來看，CB/T 34—2007中導纜孔規(guī)格較多，同時推薦鋼絲繩、麻索和合成纖維纜索的直徑，便于較快選擇，但沒有給出安全載荷，只能依照鋼絲繩或纜索的破斷力進行判斷。對于同一規(guī)格的導纜孔，ISO 13713—2012所要求的孔體厚度較大，可以獲得較大的安全工作載荷，但由于鋼絲繩直徑受限于孔體表面半徑，因此增加厚度的方法可能不是最優(yōu)方案，除非用于解決同等規(guī)格卻有著較大破斷力鋼絲繩的系泊或拖帶問題。對于閉式導纜孔，ISO 13729—2012中種類較多，信息齊全，但由于孔體深度較大，重量往往相應增加，因此適宜大型船舶系泊設計的快速選擇。對于巴拿馬導纜孔而言，GB/T 11586—1989和 JISF 2017—1982則包含了5種規(guī)格，其規(guī)格尺寸適中，可以滿足系泊設計的基本需求，而且更為便捷。

JISF2005—1975指出，舷墻式導纜孔強度要強于同等規(guī)格的甲板式導纜孔。ISO 13713—2012中同等規(guī)格的舷墻式導纜孔和甲板式導纜孔相比，安全載荷相同，孔體厚度有所減?。ú?～8 mm）。在這方面ISO 13729—2012中A/B型導纜孔孔體的厚度差異高達10～20 mm，似乎不合常理。

1.3 導纜滾輪標準梳理分析

導纜滾輪主要由滾輪和基座組成。滾輪本體通過銷軸固定于基座之上。基座可根據(jù)滾輪的數(shù)量調整基本尺寸，可分為2滾輪導纜器和3滾輪導纜器，一般用于舷側，故稱舷側滾輪導纜器。此外，滾輪安裝到基架之上，可設置于甲板面任何地方，基架上設置纜索防脫裝置——羊角，又稱羊角滾輪導纜器。這里僅就滾輪本身進行陳述，不包括基座部分。

2011開始實施的導纜滾輪標準GB/T 3861—2011（簡稱新標）替代原標準CB/T 58—1983和CB/T 3861—1999（等效 GB 10105—1988）（簡稱舊標）。滾輪種類也增加至3類，即凸式鑄造導纜滾輪（A型）、平式鑄造導纜滾輪（B型）和鋼板導纜滾輪（C型）。簡單說，A和C型滾輪的滾輪本體高過銷軸上螺母或與之齊平，滾輪上部設置防塵蓋；B型滾輪的銷軸上螺母高過滾輪本體，暴露于外部，而且不設防塵蓋。滾輪本體通過上下襯套與銷軸接觸，銷軸在兩襯套之間為變斷面過渡。

JISF 2014則強調開式滾輪（A型）和閉式滾輪（B型）的區(qū)別，開式滾輪指銷軸上端不需要固定其他，類似國標中A型滾輪軸銷的端部，而閉式滾輪頂部則有擋板約束。

ISO 13755—2012（簡稱13755）也描述了3種類滾輪，即無防塵蓋鑄造滾輪（A型）、帶防塵蓋鑄造滾輪（B型）和帶防塵蓋板式滾輪（C型），其中C型滾輪類似新標中C型滾輪。

滾輪通過襯套與銷軸直接接觸，滾輪所受外力將由銷軸支持，銷軸由此承受彎矩，因此銷軸為滾輪強度校核的主要部件。CB/T 3861—2011中導纜滾輪銷軸在上下襯套之間采用變斷面過渡，與JIS F2014—1987中AF/AS型導纜滾輪及ISO 13755—2012中的C型滾輪相似。ISO 13755—2012中A型和B型滾輪根據(jù)滾輪直徑采用不同的銷軸型式，滾輪直徑小于300 mm時，銷軸分別通過上下襯套與滾輪本體接觸，上下襯套處直徑相同，襯套之間銷軸部分直徑增加；當滾輪等于或大于300 mm時，銷軸通過同一襯套與滾輪本體接觸，軸徑不變。

需要注意的是，新標替代原標準CB/T 58—1983和CB/T 3861—1999（簡稱舊標），其中B型導纜滾輪規(guī)格尺寸的描述幾乎等同于CB/T 3861—1999，但用于核準滾輪銷軸的計算載荷卻明顯減小。

從國內導纜滾輪的新舊標準來看，新標雖然增加了種類，滿足設計的多元化需求，但滾輪和銷軸具體尺寸不夠全面，需要借助舊標。新標中銷軸材料不變，但直徑略大，滾輪安全載荷卻有所下降，因而偏于保守。

從國內外標準來看，國標提供了安全載荷和纜索直徑信息，便于快速選擇。從重量角度可以獲知，板式滾輪可以有效降低滾輪重量，不失為一種優(yōu)良選擇。

ISO 13755—2012明確銷軸材料的屈服極限不小于350 MPa，高于國標。從銷軸強度計算角度來看，增大銷軸軸徑、降低銷軸高度可以有效提高安全載荷，同時對重量影響不大，如ISO 13755—2012中A/B型滾輪。

1.4 滾柱導纜器標準梳理分析

滾柱導纜器由水平滾輪和垂向滾輪組成，并依賴滾柱的導向作用實現(xiàn)多角度導纜，又稱萬向導纜器。滾柱導纜器中，垂向滾輪彼此平行位于同列，水平滾輪上下平行布置，當滾輪導纜器不設有上水平滾輪時，稱為無上錕滾柱導纜器。滾輪導纜器根據(jù)滾柱的個數(shù)可以分為三滾柱導纜器、四滾柱導纜器和五滾柱導纜器等。三滾柱導纜器與四滾柱導纜器結構形式類似，但不含上水平滾輪，是無上錕滾柱導纜器的一種。

本文僅針對四滾柱導纜器進行分析，基本標準參見 CB/T 3062—2011，ISO 13733—2012及 JISF 2026—1980。

從各標準基本數(shù)據(jù)來看，無論在型號和基本數(shù)據(jù)方面都存在明顯差異。國標包含10種型號，多于JIS的6種，ISO則在JIS的基礎上向更大規(guī)格方向擴大了范圍。在國標和ISO標準中，所有滾柱直徑是相同的。JIS中水平滾輪直徑較垂向滾柱直徑減小，上滾柱直徑最小，這種設計基于垂向滾柱和下水平滾柱起到主要導纜作用，因此更為合理。

從標準中規(guī)定的安全載荷來看，國標更加偏于保守。

ISO包含滾柱導纜器規(guī)格范圍較大，適宜較大船舶。

雖然滾柱導纜器可以實現(xiàn)導纜的靈活性，但其結構較復雜，重量較大，而且保養(yǎng)費用偏大，如無特殊要求，建議采用滾輪導纜器。

2 系泊屬具的選擇意見

基于上述標準梳理分析結果，可以獲得如下信息，供系泊屬具選擇參考：

1）國標中對于導纜孔和巴拿馬導纜孔的安全載荷是空白的，為快速選擇導纜孔帶來了困難。巴拿馬導纜孔型式規(guī)格較多，基本滿足系泊設計的常規(guī)要求。國標中導纜滾輪的安全載荷偏于保守。

2）國標基本實現(xiàn)系泊屬具的多元化，可以滿足船舶系泊設計的基本需求。

3）JIS很多標準與國標有相似之處，但細節(jié)描述更加詳細，值得借鑒。

4）ISO標準除巴拿馬導纜孔標準外，規(guī)格較多，信息詳細，系泊屬具安全載荷齊備，便于快速精準選擇。特別對于帶纜樁的選擇優(yōu)勢是顯而易見的，其基本參數(shù)可作為國標帶纜樁非標件設計的依據(jù)。

5）ISO標準中很多系泊屬具規(guī)格較大，利于大型船舶系泊屬具的選擇。

6）從ISO標準中系泊屬具的規(guī)格和基本尺寸來看，與國標存在較大差異，特別是閉式導纜孔和A/B型導纜滾輪，因此系泊設計時，要特別注意。

3 系泊屬具選擇范例

以散貨船為例，根據(jù)規(guī)范［3］要求，提供的系泊屬具選擇信息供參考，具體見表2。其中，系泊屬具規(guī)格為滿足纜索破斷力或安全載荷要求時的最小規(guī)格，實際選型時需要根據(jù)船舶甲板面空間、實際選取纜索破斷力等因素進行調整。

表2 系泊屬具選擇信息

續(xù)表

4 結語

本文通過對帶纜樁、導纜孔等主要系泊屬具標準的梳理分析，從規(guī)格、基本參數(shù)、安全載荷等角度分析了國標、ISO標準及日本標準的特點及異同，為快速選擇系泊屬具提供合理建議。同時，以散貨船為例，給出系泊拖帶屬具推薦型式，供系泊設計參考。

［1］ISO 3913—1977 welded steel bollarcls［S］.1977.

［2］OPNoticetoshipping No.N－1－2014（Reu.1），Jan［S］.2014.

［3］IACS002—2012.Common Structural Rules for Bulk Carriers［S］.2012.