船舶系泊属具标准梳理分析

倪伟平 江晓玲

［1.上海船舶研究设计院，上海201203；2.挪威船级社（中国），上海200336］

0 前言

船舶系泊属具主要指带缆桩、导缆孔、滚轮导缆器等服务于船舶系泊和拖带系统的铁舾件（简称系泊属具），在船舶系泊过程中扮演着不可或缺的角色。随着船舶大型化发展，在对空船重量的严格要求之下，如何快速选择系泊属具，保证安全、牢靠，同时尽可能减小重量，是很有必要的。

系泊属具标准从型式、规格、材料、焊接和强度等方面对系泊属具进行约束，并作为系泊属具选择的直接依据。目前国内系泊属具标准有国内标准，、日本标准（简称JIS）、国际系泊拖带属具标准（简称ISO），其中国内标准分国家标准和行业标准（均简称国标）。

为实现快速精准地选择目的，有必要对各标准进行梳理，分析其特点，查找异同。

1 系泊属具标准梳理分析

按照国内习惯命名，主要系泊属具分类及标准见表1。

1.1 带缆桩标准梳理分析

带缆桩主要以普通带缆桩（广式基座带缆桩）和简易带缆桩为主。

ISO 3913—1977（E），明确规定了焊接式带缆桩的型式、规格、材料、焊接以及强度校核要求［1］，是最早的普通带缆桩国际标准。

GB/T 554—2008和JISF 2001—1995基本参数基本一致，均以ISO 3913—1977为基础，增加了公称直径为350 mm、450 mm和560 mm的带缆桩型式，共计14种规格。ISO 13795—2012中带缆桩规格减少，公称直径主要集中于150～600 mm之间。该标准中普通带缆桩公称直径在250～550 mm之间又分为A和B型，其中A型板厚较大，B型板厚较小。

从各基本参数来看，ISO 13795—2012标准中带缆桩桩柱厚度明显增大，同时桩柱位于基座以上的高度也有所减小。这种改变可以增大带缆桩横剖面模数、降低弯曲力臂，从而增大带缆桩强度。

从安全载荷信息来看，国标、ISO 3913—1977和JIS仅仅给出带缆桩系泊作用力及带缆桩强度校核标准，ISO 13795—2012不但提供系泊载荷，还提供拖带载荷，同时增加了2根缆索系泊时的安全载荷。此外，ISO 13795—－2012对简易带缆桩有详细说明。

综合上述，国标中带缆桩规格较多，因此满足普遍意义上的系泊设计要求。但由于拖带载荷缺失，需要针对拖带载荷进行强度分析。

ISO 13795—2012中带缆桩公称直径限制在600 mm以内，桩柱厚度较大，安全载荷较大，拖带载荷的信息齐全，适合于大型船舶或甲板面空间受限、安全载荷较大的船舶。

针对特定载荷的非标准的带缆桩的设计，其桩柱厚度可以参照ISO 13795—2012。

1.2 导缆孔标准梳理分析

导缆孔通常根据安装位置分为甲板式和舷墙式，根据巴拿马运河特殊要求衍生出特定的导缆孔型式，即巴拿马运河导缆孔。巴拿马运河导缆孔根据通孔面积有单式（大于650 cm2）和双式（大于900 cm2）之分［2］。此外，导缆孔根据外观样式有圆形和方形之分，这里不做累述。

国标GB/T 34—2007中导缆孔分为三类，其中A类为长圆铸钢导缆孔（舷墙式），B类为方圆铸钢导缆孔（甲板式），C类为圆钢焊接导缆孔。ISO则包含两种标准，即导缆孔标准ISO 13713—2012和闭式导缆孔标准ISO 13729—2012，每一标准又规定A型导缆孔为甲板式，B型导缆孔为舷墙式。JISF 2005关于闭式导缆孔的描述仅仅针对甲板式导缆孔，与GB/T 34—2007中B型一致。

国标没有关于闭式导缆孔的描述，从外观型式来看，GB/T 34—2007中 A型导缆孔类似于 ISO 13713—2012中 B型导缆孔，GB/T 34—2007中 B型导缆孔和JISF 2005闭式导缆孔则类似于ISO 13713—2012中A型导缆孔。国标中导缆孔适用于纤维索、麻索和钢丝绳。

ISO 13713—2012导缆孔（即系泊导缆孔）主要用于纤维索和尼龙索的系泊和拖带情况，而ISO 13729—2012闭式导缆孔则适用于钢索，二者在剖面型式上也存在一定差异。由于导缆孔表面为弧形，对于钢丝绳而言，为保证钢丝绳与孔体表面完全贴合，ISO 13729—2012建议孔体表面直径为钢丝绳直径的 12 倍［2］。

JISF 2005—1975虽为闭式导缆孔标准，但从其描述信息来看，与国标中甲板式导缆孔等效。该标准同时指出孔体表面直径约为钢丝绳直径的8倍左右［1］。

从上述标准的基本信息来看，CB/T 34—2007中导缆孔规格较多，同时推荐钢丝绳、麻索和合成纤维缆索的直径，便于较快选择，但没有给出安全载荷，只能依照钢丝绳或缆索的破断力进行判断。对于同一规格的导缆孔，ISO 13713—2012所要求的孔体厚度较大，可以获得较大的安全工作载荷，但由于钢丝绳直径受限于孔体表面半径，因此增加厚度的方法可能不是最优方案，除非用于解决同等规格却有着较大破断力钢丝绳的系泊或拖带问题。对于闭式导缆孔，ISO 13729—2012中种类较多，信息齐全，但由于孔体深度较大，重量往往相应增加，因此适宜大型船舶系泊设计的快速选择。对于巴拿马导缆孔而言，GB/T 11586—1989和 JISF 2017—1982则包含了5种规格，其规格尺寸适中，可以满足系泊设计的基本需求，而且更为便捷。

JISF2005—1975指出，舷墙式导缆孔强度要强于同等规格的甲板式导缆孔。ISO 13713—2012中同等规格的舷墙式导缆孔和甲板式导缆孔相比，安全载荷相同，孔体厚度有所减小（差6～8 mm）。在这方面ISO 13729—2012中A/B型导缆孔孔体的厚度差异高达10～20 mm，似乎不合常理。

1.3 导缆滚轮标准梳理分析

导缆滚轮主要由滚轮和基座组成。滚轮本体通过销轴固定于基座之上。基座可根据滚轮的数量调整基本尺寸，可分为2滚轮导缆器和3滚轮导缆器，一般用于舷侧，故称舷侧滚轮导缆器。此外，滚轮安装到基架之上，可设置于甲板面任何地方，基架上设置缆索防脱装置——羊角，又称羊角滚轮导缆器。这里仅就滚轮本身进行陈述，不包括基座部分。

2011开始实施的导缆滚轮标准GB/T 3861—2011（简称新标）替代原标准CB/T 58—1983和CB/T 3861—1999（等效 GB 10105—1988）（简称旧标）。滚轮种类也增加至3类，即凸式铸造导缆滚轮（A型）、平式铸造导缆滚轮（B型）和钢板导缆滚轮（C型）。简单说，A和C型滚轮的滚轮本体高过销轴上螺母或与之齐平，滚轮上部设置防尘盖；B型滚轮的销轴上螺母高过滚轮本体，暴露于外部，而且不设防尘盖。滚轮本体通过上下衬套与销轴接触，销轴在两衬套之间为变断面过渡。

JISF 2014则强调开式滚轮（A型）和闭式滚轮（B型）的区别，开式滚轮指销轴上端不需要固定其他，类似国标中A型滚轮轴销的端部，而闭式滚轮顶部则有挡板约束。

ISO 13755—2012（简称13755）也描述了3种类滚轮，即无防尘盖铸造滚轮（A型）、带防尘盖铸造滚轮（B型）和带防尘盖板式滚轮（C型），其中C型滚轮类似新标中C型滚轮。

滚轮通过衬套与销轴直接接触，滚轮所受外力将由销轴支持，销轴由此承受弯矩，因此销轴为滚轮强度校核的主要部件。CB/T 3861—2011中导缆滚轮销轴在上下衬套之间采用变断面过渡，与JIS F2014—1987中AF/AS型导缆滚轮及ISO 13755—2012中的C型滚轮相似。ISO 13755—2012中A型和B型滚轮根据滚轮直径采用不同的销轴型式，滚轮直径小于300 mm时，销轴分别通过上下衬套与滚轮本体接触，上下衬套处直径相同，衬套之间销轴部分直径增加；当滚轮等于或大于300 mm时，销轴通过同一衬套与滚轮本体接触，轴径不变。

需要注意的是，新标替代原标准CB/T 58—1983和CB/T 3861—1999（简称旧标），其中B型导缆滚轮规格尺寸的描述几乎等同于CB/T 3861—1999，但用于核准滚轮销轴的计算载荷却明显减小。

从国内导缆滚轮的新旧标准来看，新标虽然增加了种类，满足设计的多元化需求，但滚轮和销轴具体尺寸不够全面，需要借助旧标。新标中销轴材料不变，但直径略大，滚轮安全载荷却有所下降，因而偏于保守。

从国内外标准来看，国标提供了安全载荷和缆索直径信息，便于快速选择。从重量角度可以获知，板式滚轮可以有效降低滚轮重量，不失为一种优良选择。

ISO 13755—2012明确销轴材料的屈服极限不小于350 MPa，高于国标。从销轴强度计算角度来看，增大销轴轴径、降低销轴高度可以有效提高安全载荷，同时对重量影响不大，如ISO 13755—2012中A/B型滚轮。

1.4 滚柱导缆器标准梳理分析

滚柱导缆器由水平滚轮和垂向滚轮组成，并依赖滚柱的导向作用实现多角度导缆，又称万向导缆器。滚柱导缆器中，垂向滚轮彼此平行位于同列，水平滚轮上下平行布置，当滚轮导缆器不设有上水平滚轮时，称为无上锟滚柱导缆器。滚轮导缆器根据滚柱的个数可以分为三滚柱导缆器、四滚柱导缆器和五滚柱导缆器等。三滚柱导缆器与四滚柱导缆器结构形式类似，但不含上水平滚轮，是无上锟滚柱导缆器的一种。

本文仅针对四滚柱导缆器进行分析，基本标准参见 CB/T 3062—2011，ISO 13733—2012及 JISF 2026—1980。

从各标准基本数据来看，无论在型号和基本数据方面都存在明显差异。国标包含10种型号，多于JIS的6种，ISO则在JIS的基础上向更大规格方向扩大了范围。在国标和ISO标准中，所有滚柱直径是相同的。JIS中水平滚轮直径较垂向滚柱直径减小，上滚柱直径最小，这种设计基于垂向滚柱和下水平滚柱起到主要导缆作用，因此更为合理。

从标准中规定的安全载荷来看，国标更加偏于保守。

ISO包含滚柱导缆器规格范围较大，适宜较大船舶。

虽然滚柱导缆器可以实现导缆的灵活性，但其结构较复杂，重量较大，而且保养费用偏大，如无特殊要求，建议采用滚轮导缆器。

2 系泊属具的选择意见

基于上述标准梳理分析结果，可以获得如下信息，供系泊属具选择参考：

1）国标中对于导缆孔和巴拿马导缆孔的安全载荷是空白的，为快速选择导缆孔带来了困难。巴拿马导缆孔型式规格较多，基本满足系泊设计的常规要求。国标中导缆滚轮的安全载荷偏于保守。

2）国标基本实现系泊属具的多元化，可以满足船舶系泊设计的基本需求。

3）JIS很多标准与国标有相似之处，但细节描述更加详细，值得借鉴。

4）ISO标准除巴拿马导缆孔标准外，规格较多，信息详细，系泊属具安全载荷齐备，便于快速精准选择。特别对于带缆桩的选择优势是显而易见的，其基本参数可作为国标带缆桩非标件设计的依据。

5）ISO标准中很多系泊属具规格较大，利于大型船舶系泊属具的选择。

6）从ISO标准中系泊属具的规格和基本尺寸来看，与国标存在较大差异，特别是闭式导缆孔和A/B型导缆滚轮，因此系泊设计时，要特别注意。

3 系泊属具选择范例

以散货船为例，根据规范［3］要求，提供的系泊属具选择信息供参考，具体见表2。其中，系泊属具规格为满足缆索破断力或安全载荷要求时的最小规格，实际选型时需要根据船舶甲板面空间、实际选取缆索破断力等因素进行调整。

表2 系泊属具选择信息

续表

4 结语

本文通过对带缆桩、导缆孔等主要系泊属具标准的梳理分析，从规格、基本参数、安全载荷等角度分析了国标、ISO标准及日本标准的特点及异同，为快速选择系泊属具提供合理建议。同时，以散货船为例，给出系泊拖带属具推荐型式，供系泊设计参考。

［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.