倪偉平 江曉玲

［1.上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海201203；2.挪威船級(jí)社（中國(guó)），上海200336］

0 前言

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

系泊屬具標(biāo)準(zhǔn)從型式、規(guī)格、材料、焊接和強(qiáng)度等方面對(duì)系泊屬具進(jìn)行約束，并作為系泊屬具選擇的直接依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)系泊屬具標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，、日本標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱(chēng)JIS）、國(guó)際系泊拖帶屬具標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱(chēng)ISO），其中國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)分國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（均簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)標(biāo)）。

為實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)地選擇目的，有必要對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理，分析其特點(diǎn)，查找異同。

1 系泊屬具標(biāo)準(zhǔn)梳理分析

按照國(guó)內(nèi)習(xí)慣命名，主要系泊屬具分類(lèi)及標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.1 帶纜樁標(biāo)準(zhǔn)梳理分析

帶纜樁主要以普通帶纜樁（廣式基座帶纜樁）和簡(jiǎn)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(qiáng)度校核要求［1］，是最早的普通帶纜樁國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

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(chǔ)，增加了公稱(chēng)直徑為350 mm、450 mm和560 mm的帶纜樁型式，共計(jì)14種規(guī)格。ISO 13795—2012中帶纜樁規(guī)格減少，公稱(chēng)直徑主要集中于150～600 mm之間。該標(biāo)準(zhǔn)中普通帶纜樁公稱(chēng)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(lái)看，ISO 13795—2012標(biāo)準(zhǔn)中帶纜樁樁柱厚度明顯增大，同時(shí)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(qiáng)度。

從安全載荷信息來(lái)看，國(guó)標(biāo)、ISO 3913—1977和JIS僅僅給出帶纜樁系泊作用力及帶纜樁強(qiáng)度校核標(biāo)準(zhǔn)，ISO 13795—2012不但提供系泊載荷，還提供拖帶載荷，同時(shí)增加了2根纜索系泊時(shí)的安全載荷。此外，ISO 13795—－2012對(duì)簡(jiǎn)易帶纜樁有詳細(xì)說(shuō)明。

綜合上述，國(guó)標(biāo)中帶纜樁規(guī)格較多，因此滿足普遍意義上的系泊設(shè)計(jì)要求。但由于拖帶載荷缺失，需要針對(duì)拖帶載荷進(jìn)行強(qiáng)度分析。

ISO 13795—2012中帶纜樁公稱(chēng)直徑限制在600 mm以內(nèi)，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(duì)特定載荷的非標(biāo)準(zhǔn)的帶纜樁的設(shè)計(jì)，其樁柱厚度可以參照ISO 13795—2012。

1.2 導(dǎo)纜孔標(biāo)準(zhǔn)梳理分析

導(dǎo)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(yùn)河特殊要求衍生出特定的導(dǎo)纜孔型式，即巴拿馬運(yùn)河導(dǎo)纜孔。巴拿馬運(yùn)河導(dǎo)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(dǎo)纜孔根據(jù)外觀樣式有圓形和方形之分，這里不做累述。

國(guó)標(biāo)GB/T 34—2007中導(dǎo)纜孔分為三類(lèi)，其中A類(lèi)為長(zhǎng)圓鑄鋼導(dǎo)纜孔（舷墻式），B類(lèi)為方圓鑄鋼導(dǎo)纜孔（甲板式），C類(lèi)為圓鋼焊接導(dǎo)纜孔。ISO則包含兩種標(biāo)準(zhǔn)，即導(dǎo)纜孔標(biāo)準(zhǔn)ISO 13713—2012和閉式導(dǎo)纜孔標(biāo)準(zhǔn)ISO 13729—2012，每一標(biāo)準(zhǔn)又規(guī)定A型導(dǎo)纜孔為甲板式，B型導(dǎo)纜孔為舷墻式。JISF 2005關(guān)于閉式導(dǎo)纜孔的描述僅僅針對(duì)甲板式導(dǎo)纜孔，與GB/T 34—2007中B型一致。

國(guó)標(biāo)沒(méi)有關(guān)于閉式導(dǎo)纜孔的描述，從外觀型式來(lái)看，GB/T 34—2007中 A型導(dǎo)纜孔類(lèi)似于 ISO 13713—2012中 B型導(dǎo)纜孔，GB/T 34—2007中 B型導(dǎo)纜孔和JISF 2005閉式導(dǎo)纜孔則類(lèi)似于ISO 13713—2012中A型導(dǎo)纜孔。國(guó)標(biāo)中導(dǎo)纜孔適用于纖維索、麻索和鋼絲繩。

ISO 13713—2012導(dǎo)纜孔（即系泊導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)纜孔表面為弧形，對(duì)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(dǎo)纜孔標(biāo)準(zhǔn)，但從其描述信息來(lái)看，與國(guó)標(biāo)中甲板式導(dǎo)纜孔等效。該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)的基本信息來(lái)看，CB/T 34—2007中導(dǎo)纜孔規(guī)格較多，同時(shí)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(méi)有給出安全載荷，只能依照鋼絲繩或纜索的破斷力進(jìn)行判斷。對(duì)于同一規(guī)格的導(dǎo)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(wèn)題。對(duì)于閉式導(dǎo)纜孔，ISO 13729—2012中種類(lèi)較多，信息齊全，但由于孔體深度較大，重量往往相應(yīng)增加，因此適宜大型船舶系泊設(shè)計(jì)的快速選擇。對(duì)于巴拿馬導(dǎo)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(shè)計(jì)的基本需求，而且更為便捷。

JISF2005—1975指出，舷墻式導(dǎo)纜孔強(qiáng)度要強(qiáng)于同等規(guī)格的甲板式導(dǎo)纜孔。ISO 13713—2012中同等規(guī)格的舷墻式導(dǎo)纜孔和甲板式導(dǎo)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(dǎo)纜孔孔體的厚度差異高達(dá)10～20 mm，似乎不合常理。

1.3 導(dǎo)纜滾輪標(biāo)準(zhǔn)梳理分析

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

2011開(kāi)始實(shí)施的導(dǎo)纜滾輪標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3861—2011（簡(jiǎn)稱(chēng)新標(biāo)）替代原標(biāo)準(zhǔn)CB/T 58—1983和CB/T 3861—1999（等效 GB 10105—1988）（簡(jiǎn)稱(chēng)舊標(biāo)）。滾輪種類(lèi)也增加至3類(lèi)，即凸式鑄造導(dǎo)纜滾輪（A型）、平式鑄造導(dǎo)纜滾輪（B型）和鋼板導(dǎo)纜滾輪（C型）。簡(jiǎn)單說(shuō)，A和C型滾輪的滾輪本體高過(guò)銷(xiāo)軸上螺母或與之齊平，滾輪上部設(shè)置防塵蓋；B型滾輪的銷(xiāo)軸上螺母高過(guò)滾輪本體，暴露于外部，而且不設(shè)防塵蓋。滾輪本體通過(guò)上下襯套與銷(xiāo)軸接觸，銷(xiāo)軸在兩襯套之間為變斷面過(guò)渡。

JISF 2014則強(qiáng)調(diào)開(kāi)式滾輪（A型）和閉式滾輪（B型）的區(qū)別，開(kāi)式滾輪指銷(xiāo)軸上端不需要固定其他，類(lèi)似國(guó)標(biāo)中A型滾輪軸銷(xiāo)的端部，而閉式滾輪頂部則有擋板約束。

ISO 13755—2012（簡(jiǎn)稱(chēng)13755）也描述了3種類(lèi)滾輪，即無(wú)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(lèi)似新標(biāo)中C型滾輪。

滾輪通過(guò)襯套與銷(xiāo)軸直接接觸，滾輪所受外力將由銷(xiāo)軸支持，銷(xiāo)軸由此承受彎矩，因此銷(xiāo)軸為滾輪強(qiáng)度校核的主要部件。CB/T 3861—2011中導(dǎo)纜滾輪銷(xiāo)軸在上下襯套之間采用變斷面過(guò)渡，與JIS F2014—1987中AF/AS型導(dǎo)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(xiāo)軸型式，滾輪直徑小于300 mm時(shí)，銷(xiāo)軸分別通過(guò)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(xiāo)軸部分直徑增加；當(dāng)滾輪等于或大于300 mm時(shí)，銷(xiāo)軸通過(guò)同一襯套與滾輪本體接觸，軸徑不變。

需要注意的是，新標(biāo)替代原標(biāo)準(zhǔn)CB/T 58—1983和CB/T 3861—1999（簡(jiǎn)稱(chēng)舊標(biāo)），其中B型導(dǎo)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(zhǔn)滾輪銷(xiāo)軸的計(jì)算載荷卻明顯減小。

從國(guó)內(nèi)導(dǎo)纜滾輪的新舊標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，新標(biāo)雖然增加了種類(lèi)，滿足設(shè)計(jì)的多元化需求，但滾輪和銷(xiāo)軸具體尺寸不夠全面，需要借助舊標(biāo)。新標(biāo)中銷(xiāo)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(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，國(guó)標(biāo)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(xiāo)軸材料的屈服極限不小于350 MPa，高于國(guó)標(biāo)。從銷(xiāo)軸強(qiáng)度計(jì)算角度來(lái)看，增大銷(xiāo)軸軸徑、降低銷(xiāo)軸高度可以有效提高安全載荷，同時(shí)對(duì)重量影響不大，如ISO 13755—2012中A/B型滾輪。

1.4 滾柱導(dǎo)纜器標(biāo)準(zhǔn)梳理分析

滾柱導(dǎo)纜器由水平滾輪和垂向滾輪組成，并依賴滾柱的導(dǎo)向作用實(shí)現(xiàn)多角度導(dǎo)纜，又稱(chēng)萬(wàn)向?qū)Ю|器。滾柱導(dǎo)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(dāng)滾輪導(dǎo)纜器不設(shè)有上水平滾輪時(shí)，稱(chēng)為無(wú)上錕滾柱導(dǎo)纜器。滾輪導(dǎo)纜器根據(jù)滾柱的個(gè)數(shù)可以分為三滾柱導(dǎo)纜器、四滾柱導(dǎo)纜器和五滾柱導(dǎo)纜器等。三滾柱導(dǎo)纜器與四滾柱導(dǎo)纜器結(jié)構(gòu)形式類(lèi)似，但不含上水平滾輪，是無(wú)上錕滾柱導(dǎo)纜器的一種。

本文僅針對(duì)四滾柱導(dǎo)纜器進(jìn)行分析，基本標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn) CB/T 3062—2011，ISO 13733—2012及 JISF 2026—1980。

從各標(biāo)準(zhǔn)基本數(shù)據(jù)來(lái)看，無(wú)論在型號(hào)和基本數(shù)據(jù)方面都存在明顯差異。國(guó)標(biāo)包含10種型號(hào)，多于JIS的6種，ISO則在JIS的基礎(chǔ)上向更大規(guī)格方向擴(kuò)大了范圍。在國(guó)標(biāo)和ISO標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)基于垂向滾柱和下水平滾柱起到主要導(dǎo)纜作用，因此更為合理。

從標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全載荷來(lái)看，國(guó)標(biāo)更加偏于保守。

ISO包含滾柱導(dǎo)纜器規(guī)格范圍較大，適宜較大船舶。

雖然滾柱導(dǎo)纜器可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)纜的靈活性，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，重量較大，而且保養(yǎng)費(fèi)用偏大，如無(wú)特殊要求，建議采用滾輪導(dǎo)纜器。

2 系泊屬具的選擇意見(jiàn)

基于上述標(biāo)準(zhǔn)梳理分析結(jié)果，可以獲得如下信息，供系泊屬具選擇參考：

1）國(guó)標(biāo)中對(duì)于導(dǎo)纜孔和巴拿馬導(dǎo)纜孔的安全載荷是空白的，為快速選擇導(dǎo)纜孔帶來(lái)了困難。巴拿馬導(dǎo)纜孔型式規(guī)格較多，基本滿足系泊設(shè)計(jì)的常規(guī)要求。國(guó)標(biāo)中導(dǎo)纜滾輪的安全載荷偏于保守。

2）國(guó)標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)系泊屬具的多元化，可以滿足船舶系泊設(shè)計(jì)的基本需求。

3）JIS很多標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)標(biāo)有相似之處，但細(xì)節(jié)描述更加詳細(xì)，值得借鑒。

4）ISO標(biāo)準(zhǔn)除巴拿馬導(dǎo)纜孔標(biāo)準(zhǔn)外，規(guī)格較多，信息詳細(xì)，系泊屬具安全載荷齊備，便于快速精準(zhǔn)選擇。特別對(duì)于帶纜樁的選擇優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，其基本參數(shù)可作為國(guó)標(biāo)帶纜樁非標(biāo)件設(shè)計(jì)的依據(jù)。

5）ISO標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)中系泊屬具的規(guī)格和基本尺寸來(lái)看，與國(guó)標(biāo)存在較大差異，特別是閉式導(dǎo)纜孔和A/B型導(dǎo)纜滾輪，因此系泊設(shè)計(jì)時(shí)，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(jiàn)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(shí)的最小規(guī)格，實(shí)際選型時(shí)需要根據(jù)船舶甲板面空間、實(shí)際選取纜索破斷力等因素進(jìn)行調(diào)整。

表2 系泊屬具選擇信息

續(xù)表

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)帶纜樁、導(dǎo)纜孔等主要系泊屬具標(biāo)準(zhǔn)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(guó)標(biāo)、ISO標(biāo)準(zhǔn)及日本標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)及異同，為快速選擇系泊屬具提供合理建議。同時(shí)，以散貨船為例，給出系泊拖帶屬具推薦型式，供系泊設(shè)計(jì)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.