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本系列连载文章为《系泊设备指南》中文版,为高级船长于雪生结合自身经验经数月翻译而来,全部11节,11万字,PDF140页,图文并茂。信德海事网获授权独家发布。

按照此前《 的模式,大家后续可以关注本系列文章并复制保存文章供后续参考、学习使用。同时我们也为大家提供了PDF版本下载。不过,为翻译本手册,于船长对此倾注了大量的心血,为表达对船长劳动成果的支持,电子版本提供有偿下载模式,长按下方图片扫描二维码即可下载。

石油公司国际海事论坛(OCIMF)于1992年首次发行了系泊设备指南,并于1997 年和2008年进行了修订。这些修订涉及码头和船舶设计的变化、系泊缆绳或设备技术的进步以及由事故或操作经验引起的关注。

船舶系泊仍然是航运业的一项基本功能。对于系泊系统,从系泊设备和布置到系泊实践,有各种各样的标准、指南和建议。然而,伤害船舶和码头人员的事件仍然发生在系泊过程中。OCIMF已在第四版中对系泊设备指南进行了重大修订,重点是船舶和码头人员的安全。它涉及四个重要的关注领域:

●从事故中吸取的教训,最明显的是从HMSF 系泊缆绳事故中吸取的教训。
●以人为本的系泊设计和系泊作业中的人为因素。
●国际海事组织(IMO)关于系泊安全方面新的和开发中的法规和指导。
●替代的系泊技术,以及如何将其安全地纳入船舶和码头系泊系统的设计中。

目录

第1 节 系泊介绍.
第2 节 人为因素
第3 节 系泊力和环境条件
第4 节 系泊安排和布置图
第5 节 系泊缆绳
第6 节 系泊绞车
第7 节 系泊和拖带装置
第8 节 结构加强
第9 节 泊位的设计和装置
第10 节 船/岸界面
第11 节 替代系泊技术

第5节 系泊缆绳(下)

5.6高模量合成纤维(HMSF)缆绳

5.6.1总则

HMSF系列缆绳有多种纤维类型、纤维等级、绳索结构、纤维面漆和绳索涂层,可用于提高其在预期应用中的性能。多年来HMSF绳索产品一直被用作系泊缆绳,其使用性能与钢材相当。虽然在船舶设计阶段可以指定HMSF缆绳,但它们也可以在船舶的使用寿命期间用作钢丝缆的替代品。

HMSF缆绳有很多优点,诸如高强度、小直径和易操作等优点。

5.6.2材料

HMSF缆绳可以由三种不同的纤维制造。所有的HMSF纤维都具有低伸长率和高强度的特点,并具有表5.5和以下文本中列出的几种独特性能。

HMPE高模量聚乙烯

Aramid芳香聚酰胺

LCP液晶高分子聚合物

Description

描述

超高分子量聚乙烯(UHMWPF)原料经凝胶纺丝制成的聚烯烃纤维,具有极高的韧性。

一种人造的高模量纤维,其中纤维形成物质是一种长链合成芳香族聚酰胺,其中至少85%的酰胺直接连接到两个芳香环上。

由熔融纺丝产生的热性液晶芳香族聚酯。它是一种高性能的多丝纱线,具有很高的韧性和模量。

Specific gravity 比重

0.97

1.44 – 1.47

1.40

Floats 漂浮

Melting point 熔点

144-155℃

不熔
500°C时分解

330°C

Friction coefficient

摩擦系数

0.05-0.07

0.13-0.16

0.12-0.13

表5.5:高模量合成纤维摘要

绳线协会标准CI-2003提供了材料类型的全面摘要:Fibers for Cable/Rope/Twine。绳线协会指南中的表2包含了HMSF系泊缆绳所用纤维的信息。这些纤维被缆绳制造商以不同的商标加工成各种各样的绳索。

5.6.3结构

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图5.14:HMSF缆绳和传统纤维缆绳的结构

图5.14显示了在HMSF缆绳和传统纤维缆绳中使用的常见结构。

5.6.3.1护套缆绳的结构

HMSF缆绳可以采用图5.14所示的任何一种结构制造,并且每根或者每股绳索带有护套。绳索护套给承载纤维提供了一个保护罩,保护其免受外部机械损伤、碎屑进入和紫外线降解。但是,不能对它们进行目视检查并且难以在现场拼接。如果考虑使用护套HMSF缆绳时,用户应:

1. 确保记录了内部承重结构并了解其性能(参见附录B中的指导)。

2. 建立详细的检查和测试制度,以确保适当的预期使用寿命,并确保承载纤维不会因不可预见的操作方式而退化。

5.6.3.2减少反弹风险的缆绳结构

减少反弹风险的系泊缆绳被设计成在缆绳失效时逐渐断裂,并能减少缆绳固有的能量,增加该区域船舶人员的预警时间。这种缆绳提供了替代和额外的方式来减轻与缆绳失效相关的风险,但是,仍然要遵守缆绳反弹危险管理的一般性指导。

减少反弹风险的缆绳可被认为是一种替代技术。大多数由HMSF材料制成的减少反弹风险的缆绳比传统的HMSF产品略大。因此,在决定它们是否与特定的系泊设备布置兼容时,用户和制造商应考虑第11节中的指导,这一点尤为重要。测试可以按照附录B中概述的程序进行,并使用CI-1502中绳线协会的测试方法:“减少反弹风险的高模量绳索的测试方法”。

5.6.4影响性能的因素

下面的性能指标均经过标准测试,并由缆绳厂家进行,用来描述系泊缆绳的性能。这些在附录B中有解释,应该用于产品性能的直接比较。

强度。

缆绳线密度。

承载线密度。

缆绳的韧性。

D/d的比例。

温度。

轴向压缩。

缆绳的刚度。

其他可能影响缆绳性能但是没有标准化测试方法的因素,可以在系泊缆绳的比较、规范和选择中加以考虑,这些包括;

紫外线降解。

蠕变。

磨损-外部。

磨损-内部。

耐切割性。

感应扭曲。

动态负荷。

接触化学物质。

5.6.4.1 强度

新的HMSF系泊缆绳的抗拉强度应按照第1节中提供的设计指导来规定。一根缆绳实际的设计破断负荷定义为LDBF,为船舶设计MBL的100-105%。

5.6.4.2缆绳线密度

缆绳线密度是每单位长度的质量,用于一个给定的缆绳设计、结构和直径以达到规定的LDBF。线密度对HMSF缆绳尤其重要,它们的强度可以优化到不适合船舶系泊缆绳所经受的磨损和疲劳模式。HMSF系泊缆绳的强度优化可以通过用长的承载纤维或平行铺设承载纤维长度的构造来实现。当用作船舶系泊缆绳时,这种结构可能会由于周期负荷和弯曲而导致更高的应力和更快的疲劳。

5.6.4.3承载线密度

有些缆绳在设计时会附有非承载护套或一个次要组成部分,如抗压芯。这些附有的部分不会直接影响缆绳的破断强度。在这种情况下,应考虑缆绳设计的实际承载线密度和缆绳的线密度。一般情况下,较高的承载线密度会增加HMSF缆绳的使用寿命。这两个值都需要在缆绳制造商的基础设计证书上注明,如附录B所示。

5.6.4.4缆绳的韧性

缆绳的韧性是LDBF与线密度或承载线密度之间的比值,具体取决于缆绳设计。当比较两个或多个HMSF缆绳产品时,较低的缆绳韧性表明该缆绳被设计成具有较低的强度功效,但具有更高的耐磨性和/或抗疲劳性。

5.6.4.5 D/d比例

当绕曲面弯曲时,所有缆绳都会瞬时损失强度。该损失与弯曲直径是成比例的。围绕曲面周围的缆绳会降低它的使用寿命。然而,当一根缆绳弯曲时,除了D/d之外,还有其他因素要考虑,因为张力范围、表面状况和负荷周期的持续时间也会降低这根缆绳在弯曲部分的强度。

D/d和弯曲损耗是系统设计参数,应该作为船舶设计和缆绳兼容性评估阶段的一部分(参见图5.7)。用户和船舶设计人员应在可行的情况保持D/d至少为15,并且经营人应了解较小硬件尺寸的影响并做出解释。

作为附录B中概述的程序的一部分,缆绳制造商有责任以标准化的D / d比来记录性能(成角强度和成角耐力)。用户有责任确保在船舶设计过程中指定适当的D / d比,通过LMP来管理缆绳弯曲引起的退化。

5.6.4.6 温度

所有合成纤维的性能随温度而变化。温度影响的严重程度和大小随材料等级的不同而有显著的差异,但总的趋势是随着温度的升高,模量、强度和疲劳承受能力会降低。为了了解和减轻环境温度和在使用过程中产生的温度可能带来的影响,用户应考虑系泊缆绳寿命的各个阶段(缆绳选择、使用和报废)的温度。

HMSF缆绳的性能不受零下温度的不利影响。

所有材料都有一个最大允许的工作温度,可在此温度下长时间使用,而不会对其性能或使用寿命产生重大影响。温度对合成缆绳的影响很难评估,因为没有用于全尺寸缆绳测试的标准化方法。

系泊缆绳的基础设计证书(见附录B)上所述的温度性能指标(T)粗略地说明了温度对材料的影响。该指标衡量的是在一定温度范围内纤维层面的破断强度。它可以用于比较缆绳,但不考虑温度升高的累积效应或环境条件(温度、风、传导)的非线性缩放。用户可以与制造商合作,考虑其他性能参数,如材料熔化范围、破裂时间、对材料涂层的影响(例如:降解、粘度变化)和环境条件下的实际缆绳温度。

下列热源会影响系泊缆绳的性能。

环境温度

环境温度是指周围环境的空气温度。在使用系泊缆绳的情况下,这是缆绳悬空部分所承受的温度。它没有考虑其他因素,如风或阳光直射的影响。

热表面

较高温度的导缆孔、导向滚轮和绞车会把热量传导到与它们接触的缆绳上。在炎热的气候中,这些温度可能会超过70℃。传导的热量通常会通过缆绳散发,从而导致靠近接触区域的温度局部升高。如果正确使用,防摩擦保护可以降低与局部温度升高相关的大部分风险。经营人应咨询缆绳厂商,了解解决这些情况的设备和程序。

辐射热

高辐射热量的来源包括锅炉和蒸汽管道。不应在接近高辐射热源的地方存放或者使用系泊缆绳。

摩擦热

当缆绳在设备表面上受力或移动时,缆绳与接触表面之间的摩擦会产生热量。这些设备表面可能是导缆孔、滚轮、绞车或其他通常由钢制成的甲板设备。这种摩擦会导致局部温度迅速升高,从而导致纤维变质。这与擦伤和其他磨损作用造成的损害是分开的。

磁滞热

缆绳的磁滞热可能是由于通过循环使用具有高应变幅度或高频率的缆绳引起的。磁滞热可导致缆绳结构的温度升高。如果将缆绳负荷控制在预期范围内,即低于WLL,则这些温度升高对性能的影响较小。通常,热量本身并不是系泊缆绳性能的限制因素,但应了解并减少上述的每种来源,以防止对缆绳寿命和可靠性造成不必要的影响。

5.6.4.7轴向压缩

HMSF缆绳容易受到重复的轴向压缩,从而导致局部损坏。应通过适当的缆绳设计减轻这种风险,避免缆绳的小弯曲,并避免导致松弛的负荷操作。系泊缆绳应保持均匀的张力,以避免缆绳松弛。

应了解其原因和影响,以避免选择和使用不当的缆绳。

轴向压缩的四个主要原因是缆绳的不均匀性、感应扭曲、弯曲和护套。

5.6.4.8缆绳刚度

刚度是关键的系统设计参数,应在船舶设计、选择缆绳类型和系泊缆绳变更过程的管理中充分理解。图5.3显示了用于系泊缆绳的不同材料的典型层状延伸特性。尽管使用经验和计算机模拟表明它们对于大多数船型是兼容的,但是HMSF缆绳的刚度略低于钢丝缆。

5.6.4.9紫外线降解

芳族聚酰胺(Aramid)、液晶高分子聚合物(LCP)和HMPE纤维可能会受到紫外线(UV)降解的影响。应使用护套或涂层来减少暴露的影响。当不使用时,应妥善存放和覆盖缆绳。

5.6.4.10 蠕变

蠕变是固体材料在负荷作用下永久变形的趋势。变形速率是材料特性、曝光时间、曝光温度和施加负荷的函数。

在评估长时间在高负荷和高温下使用的缆绳时,应考虑蠕变。根据本出版物中的指南设计、指定和选择缆绳,应能最大程度地减少与蠕变相关的风险。经营人应咨询生产厂家以获得更多的信息。

5.6.4.11磨损-外部

所有的系泊缆绳都容易受到所接触表面的机械损伤,特别是在受力时。重要的是甲板上的装置要定期检查,并保持光滑和无磨损点。导缆孔应清洁、光滑并且没有锈蚀。可以安装套筒或衬垫以改善接触表面的状态。套筒或衬垫可以改变接触表面的摩擦和散热性能。操作人员应遵守变更管理流程,在安装套筒或衬垫之前应咨询缆绳厂家,以确保兼容性。滚轮导缆孔或其他旋转的甲板设备应妥善保养,并保持原始设计的自由旋转状态。

耐磨的整体护套或单股护套也能防止外部磨损。也可以考虑外部防摩擦保护(见5.6.7.3节)。

5.6.4.12磨损-内部

内部磨损是由于缆绳与其自身摩擦造成的,例如,在周期性负荷和周期性弯曲的过程中。在HMSF系泊缆绳上使用正确材料和长度的尾索可以减轻这种影响(见5.8节)。通过特定的缆绳结构和/或涂层的使用可以缓解内部磨损。如果缆绳暴露在诸如砂砾或沙子之类的污染物中,内部磨损会增加。缆绳在存放时应用覆盖物做好保护。

5.6.4.13耐切割性

应评估系泊布置,包括外置装置,例如,导缆孔基座,以确定是否存在系泊缆绳与锋利边缘接触的风险,在缆绳拉紧时锋利的边缘会切断缆绳并导致其失效。必要时,应使用局部防摩擦保护(见5.6.7.3节)。

受力的缆绳可能会因为与其他系泊缆绳接触而受损。应仔细规划系泊布置,最大程度地减少此类接触的风险。

5.6.4.14感应扭曲

感应扭曲可能会降低系泊缆绳的强度,在部署缆绳中应采取措施以最大程度地减少缆绳的感应扭曲。这些措施包括在滚筒上正确地储存缆绳,和避免用结构不同的尾索连接缆绳。

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图5.15举例显示了编织缆绳的感应扭曲。

图5.15:编织缆绳感应扭曲的示例

5.6.4.15动态负荷

动载负荷(通常被称为冲击负荷)是一种突然的高负荷,它被转移到此前处于静态负荷下的缆绳上。这可能会导致峰值负荷高于建议的负荷限制,或者在极端情况下,缆绳剩余的破断负荷会导致缆绳失效。反复的动态负荷会造成缆绳强度的明显损失。这在正常情况下很难检测到,并可能导致缆绳在一段时间后失效,即使在低于最大负荷限制的情况下使用。

应始终记录超过WLL的动态负荷,并应向缆绳制造商咨询是否可以继续使用。

5.6.4.16耐化学性

虽然HMSF缆绳通常对大多数工业化学品具有抵抗性,但在正常使用期间不应暴露在这些化学品中。如果确实发生接触,或有接触风险,应向制造商寻求建议,以确保造成的任何损坏不会限制缆绳继续使用。系泊缆绳应远离存放的化学药品。

5.6.5规格和采购

虽然有许多国际标准用于规定不同类型的传统纤维缆绳,但没有一个标准规定这些可以用作船舶的系泊缆绳。附录B给出了测试HMSF系泊缆绳建议的最低要求,但购买者应与供应商协商,以确保缆绳符合其要求的性能标准。

建议更换的缆绳应与船舶现有缆绳的性能相匹配,并与系泊设计兼容,例如,它们具有足够的强度、适当的刚度并且与船舶的甲板设备兼容。

5.6.6从钢丝缆更换为HMSF

如果从钢丝缆改为HMSF缆绳,可能需要更大容量的甲板设备。用户应遵循变更管理流程,以解决潜在的设计兼容性以及与改为HMSF缆绳相关的操作考虑。主要考虑的是:

甲板设备翻新,以确保没有锋利或粗糙的边缘。

甲板设备的设计(例如,绞车检查板的高度)和系泊缆绳兼容。

更新船舶经营人的LMP以及维护和检查指南,以反映变化和记录预期的使用寿命。

5.6.7使用和护理

5.6.7.1储存

所有HMSF缆绳应存放在清洁干燥的区域。根据制造商的指导和船舶经营人的LMP,缆绳应避免阳光直射并远离极端环境温度。缆绳不应接触甲板以保持缆绳下方的通风,并防止化学品污染,例如,在托盘或支撑的卷轴上。石油和石油产品通常不会损坏合成纤维,但应注意避免与它们接触。

应定期检查缆绳,船舶人员应在缆绳从储存到投入使用前检查缆绳是否有损坏。不使用时,安装在绞车上的系泊缆绳应用防水油布或其他合适的覆盖物覆盖。

5.6.7.2安装、操作和甲板设备的考虑

制造商应提供缆绳的安装指导,以确保所有与产品相关的注意事项都得到了了解和解释。这些指南应该纳入到用户的LMP中。

操作HMSF缆绳通常涉及要放置某种形式的防摩擦保护。这些保护装置可以固定在适当的位置或漂浮在缆绳上,以适应不同的码头布置和压载状态。经营人应制定详细的程序,以确保尽可能安全地安装防摩擦保护,并确保其有效性。

5.6.7.3维护

任何系泊缆绳的有效维护和检查程序对于长期使用和降低风险至关重要。在与缆绳制造商协商后,船舶经营人应制定缆绳的维护政策并作为LMP的一部分。如果制造商无法提供维护指导,则可以在绳线协会指南CI-2001-04“纤维绳检查和报废标准”中找到更多的指导。

HMSF缆绳的维护因缆绳设计和构造而略有不同,但可能包括以下内容:

根据缆绳制造商的建议监控并消除感应扭曲。

使用防摩擦保护,以确保其工作正常并可以安全地部署。

根据缆绳制造商的建议,保持甲板设备表面无缺陷和无锋利的边缘。

减轻过多的局部损坏。

缆绳不使用时要罩好绞车。

监控护套HMSF缆绳的状态,根据缆绳制造商的建议进行维修。

被油或其他常用的石油润滑剂污染时,要遵循清洗缆绳的说明。

如果导缆孔和其他接触表面不能保持清洁、光滑和无锈蚀,则HMSF缆绳可能会受到磨损。应考虑对穿过导缆孔的那部分缆绳安装防摩擦保护。

沿甲板拖曳HMSF缆绳时要小心,应避免接触锋利的边缘和粗糙的表面。如果可能,尺寸小的缆绳应该是搬运而不是拖曳。

在开敞式泊位,防摩擦保护有助于减少磨损的影响,但不能完全防止磨损。在开敞式泊位停靠时,船舶应注意保持防摩擦保护的有效性。要在浮动泊位停靠的船舶应提前与泊位讨论防摩擦保护,以确保通过浮动泊位导缆孔的任何HMSF缆绳都受到保护。

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图5.16:缆绳和导缆孔的防摩擦保护的示例

对于巴拿马导缆孔,钢材应进行高度抛光。如果这难以实现,应考虑安装不锈钢或聚合物衬垫。滚轮导缆孔或其他旋转的甲板设备应妥善保养,并保持原始设计的自由旋转状态。

在任何情况下,钢丝缆或拖缆都不应与HMSF或其他合成系泊缆绳使用同一个甲板设备、导缆孔和滚轮。

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图5.17显示了导缆孔中聚合物衬垫和不锈钢衬垫的示例。

图5.17:导缆孔中聚合物衬垫和不锈钢衬垫的示例

5.6.7.4检查

具体的检查程序和频率应作为经营人LMP的一部分来规定并记录。

只有有资格和经验丰富的人,采取适当的安全预防措施并穿着适当的防护服,才能负责检查缆绳。

检查通常通过目视评估进行。HMSF缆绳恶化的主要区域是外部和内部磨损、断线/机械损伤以及感应扭曲。作为LMP的一部分,应定期检查的区域包括:

磨损区域的缆绳部分,特别是经常通过甲板导缆孔和导向滚轮的那部分。

分隔式绞车滚筒上交叉点的那部分缆绳。

眼环、眼环拼接的部分、眼环的冠部和靠近眼环的部分,可能由于在泊位上的摩擦或污染而损坏。

当系泊缆绳的剩余强度达到船舶设计MBL的75%时,应予以更换。 这可以结合破坏性测试、历史记录、目视检查和其他无损状态监控技术来确定。

5.7传统纤维缆绳

5.7.1总则

用于纤维缆绳的传统合成材料是聚酯(涤纶)、尼龙(聚酰胺)、聚丙烯(丙纶)和聚乙烯。一些缆绳是由这些材料的组合制成的。

5.7.2材料

描述

Polyester

聚酯(PES/PET)

Nylon

尼龙(PA)

Polypropylene

聚丙烯(PP)

Polyethylene

聚乙烯

Blended Yarn

混纺纱

最耐用的普通材料。在潮湿和干燥的状态下,它都具有高强度。具有良好的耐磨性,并且不会因周期负荷而迅速失去强度。在强度和耐用性很重要而且需要适度弹性的地方,聚酯非常有用。

尼龙在所有使用的材料中具有最低的刚度,因此是理想的尾索材料,特别是在开敞式泊位的系泊船上。尼龙缆绳在潮湿时会损失多达15%的强度。在同其他材料比较强度时,应始终考虑尼龙的潮湿强度。

聚丙烯与聚酯具有非常相似的刚度特性,但对磨损和周期负荷的弹性较小。通常用作引缆和一般用途的绳索,但一般不建议使用100%的聚丙烯作为系泊缆绳。

聚乙烯与聚酯具有非常相似的刚度特性,但对磨损和周期负荷的弹性较小。通常用作引缆和一般用途的绳索,但一般不建议使用100%的聚乙烯作为系泊缆绳。

混纺纱可以是不同纱线的加捻混纺(通常具有类似特性),也可以是不同材料(例如:聚丙烯、聚乙烯和聚酯)的熔融混合物。

比重

1.38

1.14-1.17

0.89-0.91

0.95

多变

漂浮

一些

熔点

250-260℃

220-280℃

165℃

140℃

多变

表5.6:传统纤维摘要

表5.6列出了用于制造系泊缆绳和系泊尾索的传统纤维材料的简要细节和特性。绳线协会标准CI-2003提供了有关纤维/材料类型的综合摘要: Fibers for Cable, Cordage, Rope and Twine。该标准的表1提供了所有类型的常规合成纤维的性能比较参考。

5.7.3 结构

传统纤维缆绳和HMSF缆绳的结构类似(见图5.14)。具体的结构细节可以从制造商获得。

5.7.4 影响性能的因素

影响传统纤维缆绳性能的因素与HMSF缆绳类似,具体有关的内容在下文中加以详述。与HMSF缆绳类似,当用户寻求了解缆绳的性能属性时,附录B中概述的指定测试方法和所得的性能指标同样适用于传统纤维缆绳。

5.7.4.1 强度

传统系泊缆绳的强度应根据第1节中提供的设计指导规定。缆绳的实际设计破断负荷定义为LDBF,它应为船舶设计MBL的100-105%。

尼龙缆绳应规定为潮湿时的破断测试。这是因为它们的强度特性在潮湿时会发生变化,并且它们通常不会完全干燥至它的原始结构状态。

5.7.4.2 D/d的比例

当绕曲面弯曲时,所有缆绳都会瞬时强度损失。目前还没有一个通用标准来精确衡量传统纤维缆绳的弯曲损耗。由于传统纤维缆绳的直径较大(与钢丝缆和HMSF缆绳相比),所得D / d比值可能小于5.2.3节中所述的最佳值(D/d≥15)。用户应考虑以往的经验以及缆绳制造商提供的其他技术建议,以评估对性能的影响。

5.7.4.3 缆绳的刚度

第5.2.2节和图5.3描述了用于系泊缆绳的不同材料的典型层状延伸特性。传统系泊缆绳所用材料的硬度要低于HMSF缆绳和钢丝缆,其中聚酯和聚丙烯/聚乙烯纤维的刚度要低四倍,而尼龙则七到八倍。关于系泊分析中采用的刚度性能的具体建议应向缆绳制造商咨询。

5.7.4.4紫外线降解

通常认为聚酯和尼龙绳具有良好的抗紫外线降解能力。聚丙烯和聚乙烯纤维更容易受到损伤,而且应该始终指定在缆绳制造时加入紫外线抑制剂。

5.7.4.5磨损-外部

所有的系泊缆绳都容易受到所接触表面的机械损伤,特别是在受力时。重要的是甲板上的装置要定期检查,并保持光滑和无磨损点。导缆孔应清洁、光滑并且没有锈蚀。可以安装套筒或衬垫以改善接触表面的状态。套筒或衬垫可以改变接触表面的摩擦和散热性能。操作人员应遵守变更管理流程,在安装套筒或衬垫之前应咨询缆绳厂家,以确保兼容性。滚轮导缆孔或其他旋转的甲板设备应妥善保养,并保持原始设计的自由旋转状态。

耐磨的整体护套或单股护套也能防止外部磨损。也可以考虑外部防摩擦保护(见5.6.7.3节)。

5.7.4.6磨损-内部

内部磨损是由于缆绳与其自身摩擦造成的,例如,在周期性负荷和周期性弯曲的过程中。在系泊缆绳上使用正确的材料、结构和长度的尾索可以减轻这种影响(见5.8节)。通过特定的缆绳结构和/或涂层的使用可以缓解内部磨损。如果缆绳暴露在诸如砂砾或沙子之类的污染物中,内部磨损会增加。缆绳在存放时应用覆盖物做好保护。

5.7.4.7耐切割性

应评估系泊布置,包括外置装置,例如,导缆孔基座,以确定是否存在系泊缆绳与锋利边缘接触的风险,锋利的边缘会切断缆绳并导致其失效。必要时,应使用局部防摩擦保护。

受力的缆绳可能会因为与其他系泊缆绳接触而受损。应仔细规划系泊布置,最大程度地减少此类接触的风险。

5.7.5规格和采购

虽然有许多国际标准用于规定不同类型的传统纤维缆绳,但没有一个标准规定这些可以用作船舶的系泊缆绳。最相关的标准是由ISO和绳线协会发布的,这些标准涵盖了大多数传统纤维缆绳及其构造的测试方法和性能标准。

本出版物为合成系泊缆绳的测试和记录提供了建议。附录B给出了测试HMSF系泊缆绳建议的最低要求。对于传统纤维缆绳,这些测试可能略有不同。购买者应与供应商协商,以确保缆绳符合其要求的性能标准。

5.7.6使用和护理

5.7.6.1储存

所有传统纤维缆绳应存放在清洁干燥的区域。根据制造商的指导和船舶经营人的LMP,缆绳应避免阳光直射并远离极端环境温度。缆绳不应接触甲板以保持缆绳下方的通风,例如,在托盘或支撑的卷轴上,并防止化学品污染。石油和石油产品通常不会损坏合成纤维,但应注意避免与它们接触。

应定期检查缆绳,船舶人员应在缆绳从储存到投入使用前检查缆绳是否有损坏。不使用时,安装在绞车上的系泊缆绳应用防水油布或其他合适的覆盖物覆盖。

5.7.6.2安装、操作和甲板设备的考虑

缆绳制造商应提供缆绳的安装指导,以确保所有与产品相关的注意事项都被了解和解释。该指导应整合到用户的LMP中,如5.4.2节所述。CI-1500和ISO 9554提供了有关操作、检查和停止使用的进一步指导。

传统纤维缆绳用于各种类型的甲板设备,包括单滚筒和分隔式滚筒绞车、绞缆滚筒和系缆桩/系船桩。所有接触表面应光滑且没有磨损点。

安装在绞车上的系泊缆绳应有适度、安全的向后拉力,盘绕缆绳时应小心,避免嵌入滚筒的下层, 在使用分隔式滚筒绞车的情况下,设计应使绞车的张力滚筒上保持足够的匝数,以避免负荷通过分隔法兰传递到储存滚筒上,应从缆绳制造商那里获得有关最小匝数的指导。如果没有指导的话,建议至少8匝。

拉住合成缆绳,并在缆桩上挽牢的人员,需要经过有效的操作培训,并应充分了解与此过程相关的风险。

建议使用聚酯纤维(又称涤纶)制成的擎缆索(Stopper)。它应该是双绳配置,用半结系在缆桩上,把擎缆索的绳头两端用上下交叉的方法系住缆绳。培训应包括在突发事件中要采取的行动,例如,清理区域以防止人员受伤。

当握住并拉紧在绞缆滚筒、绞盘或缆桩上的缆绳时,操作人员不能太靠近。如果站得太近,在缆绳受力突然陡增时,在可以再次安全地握住或放开缆绳之前,可能将操作者拉向滚筒或缆桩。缆绳操作人员应该往后站立,在距滚筒或者缆桩至少1米的距离握住缆绳。

5.7.6.3维护

船舶经营人应将全面的缆绳维护和检查政策集成到LMP中。应定期由能胜任的人员检查整个长度的缆绳。应注意那些由经验证明是主要恶化区域的缆绳部分,例如:拼接的眼环与绞车、绞盘、缆桩、导缆孔和滚轮的接触区域。

如果缆绳制造商没有足够详细的检查流程,或者在需要进一步指导的情况下,用户应参考绳线协会标准CI-2001:“纤维绳检查和报废标准”。

合成缆绳容易受到割伤和磨损,不应暴露在可能损坏它们的环境中。如果它们被用在以前使用钢丝缆的导缆孔中,则必须确保导缆孔表面没有被钢丝沟槽或变的粗糙。

沿甲板拖曳合成缆绳时应小心。应避免接触锋利的边缘和粗糙的表面。如果可能,尺寸小的缆绳应该是搬运而不是拖曳。

当污垢、砂砾或铁锈颗粒粘附或渗入到合成缆绳时,会产生内部磨损。在存放之前应刷洗或清洁绳索。

扭曲的缆绳可能会因扭结而损坏,如果没有正确地解开,可能会形成一个钩环。当形成扭结时,必须消除绳索的负荷才能解开。

捻制的缆绳必须以正确的方向盘绕,大多数绳索是右捻,应顺时针盘绕。当从一卷绳索中抽出一段新缆绳时,绳卷应水平放置并能自由旋转,以避免引起绳索的感应扭曲或扭结。

传统纤维缆绳的维护因绳索设计和构造而略有不同,但可能包括以下内容:

根据缆绳制造商的建议监控并消除感应扭曲。

维护防摩擦保护,确保其正常工作并可以安全地部署。

根据缆绳制造商的建议,保持甲板设备表面无缺陷和无锋利的边缘。

减轻过多的局部损伤。

缆绳不使用时要罩好绞车。

监控缆绳的状态,根据制造商的建议进行维修。

被石油或其他常用的石油润滑剂污染时,要遵循清洗缆绳的说明。

5.7.6.4检查

具体的检查程序和频率应作为经营人LMP的一部分来规定并记录。如5.4.3节所述。

只有有资格和经验丰富的人,采取适当的安全预防措施并穿着适当的防护服,才能负责检查缆绳。

检查通常通过目视评估进行。传统纤维缆绳的主要恶化区域是外部和内部磨损、断线/机械损伤以及感应扭曲。作为LMP的一部分,应定期检查的区域包括:

磨损区域的缆绳部分,特别是经常通过甲板导缆孔和导向滚轮的那部分。

分隔式绞车滚筒上交叉点的那部分缆绳。

眼环、眼环拼接的部分、眼环的冠部和靠近眼环的部分,可能由于在泊位上的摩擦或污染而损坏。

当系泊缆绳的剩余强度达到船舶设计MBL的75%时,应予以更换。 通过结合破坏性测试、历史记录、目视检查和其他无损状态监控技术,可以确定强度的减少。

5.8合成系泊尾索

5.8.1介绍

使用合成系泊尾索是降低系泊系统负荷最常用的方法。尾索通常与HMSF缆绳或钢丝缆一起使用。使用时,尾索作为系泊系统的组成部分,不应被视为系统设计中的薄弱环节。

系泊尾索通常由聚酯、尼龙或聚酯/聚丙烯绳索制成,但是只要它具有可接受的强度、模量和疲劳特性,任何传统的合成纤维都可以使用。用户负责选择合适的尾索设计,在不超过船舶偏移限制的情况下,最大限度地减少系泊缆绳中船舶移动所产生的负荷。尾索的适用性可以通过系泊分析、操作经验或其他适当的手段来确定,也可以根据码头的要求。系泊尾索的测试和采购应遵循附录B中的指导。

建议也使用LMP框架来管理系泊尾索。它应该确保尾索在失效之前被淘汰。

尾索通过减少平均和峰值负荷来改善系泊系统的完整性,但也会给系泊系统带来额外的储存能量。如果缆绳失效,包括HMSF缆绳和钢丝缆,则会增加反弹的严重性。用户应在操作风险评估中包括尾索引起反弹(见第5.2.5节)的后果。

5.8.2强度要求

尾索设计破断力(TDBF)需要高于LDBF,因为在使用中尾索比缆绳的磨损更严重。

TDBF应为船舶设计MBL的125%-130%。TDBF是在潮湿的条件下进行测试和规定的(请参阅附录B中概述的测试指导),并在附录中说明了潮湿状态下材料强度损失的原因。进一步增大TDBF不一定会延长尾索的疲劳寿命,并且可能通过降低系统的合规性而破坏系泊系统的完整性。

在索环配置中使用的尾索是由制造商提供额定的破断力,通常称为索环系数。该等级可以基于行业指导(如附录B所示)或者制造商的测试数据。在某些情况下,用常用的连接卸扣或者方法(例如,双合结)所产生的D/d比无法达到额定的索环破断力。用户应该意识到系泊布置中的这一固有弱点,但不应该增加TDBF来弥补这种损失。应向尾索制造商寻求有关尾索规范的进一步指导。

5.8.3系泊尾索的设计和选择

系泊尾索的选择应以制造商设计证书的性能指标为依据。材料的选择、绳索的结构、配置(索环或单腿)和长度都会影响系泊尾索的整体伸长率和刚度。通过验证总体的尾索刚度没有减小,来证实原始系泊设计的任何变化。

系泊尾索的旋转特性应与缆绳相同。使用旋转特性不同的尾索和缆绳将会增加二者的疲劳速率。虽然详细的扭矩和旋转测量可能对缆绳和尾索都有用,但是至少用户应该确保必要时选择旋转或不旋转的尾索,并且系泊尾索的捻向(通常是右捻)与缆绳匹配。

第3节详细介绍了系泊系统设计。本节提供了关于尾索设计参数及其对其他操作参数影响的补充信息,以便系泊系统设计者可以进行修改。

5.8.3.1尾索的长度

系泊尾索可以是任何所需的长度,以提供足够的系统合规性。应考虑以下因素:

根据制造要求,制造商会规定尾索的最小长度。

在作业期间尾索不应太长,那样会碰到导缆孔。

由于眼环和尾索部分的材料占主导地位,较短的尾索往往会具有不成比例的较高刚度。

可以 对尾索的长度进行修改,以抵消其他设计选择或更改(例如, 尾 索 制造或绳索结构 )对尾索伸长率和模量 的影响。

系泊尾索的基础设计证书上的伸长率和刚度特性是基于尾索的长度为11米。

可以在 船舶的不同位置 使用 不同长度的尾 索, 以 改善 系统的 合规 性,而 船舶 不会超出偏移限制。

如果缆绳破断,较长的尾索会导致更高的储存能量和更大的反弹。

5.8.3.2尾索的材料

尾索材料的选择对系泊尾索的刚度特性影响最大。但是,不应假定相同材料的所有系泊尾索都具有相同的性能特征。

5.8.3.3尾索的配置

尾索可以是单腿或索环配置(见图5.18和5.19)。对于相同的破断力,单腿配置通常具有较低的模量,因此建议尽可能采用。但是,在某些操作中,索环能提供较小的绳索直径,在操作、或者码头硬件的选择及连接方面具有优势。

图5.18: 单腿尾索

图5.19:索环尾索

在实际受限制的情况下(例如,需要较小的绳索直径)需要使用索环配置时,应使用两倍于单腿刚度(用于达到强度要求所需的绳索直径)的刚度值。

5.8.4连接

尾索通常使用机械连接装置(即,连接卸扣)或直接使用双合结连接到系泊缆绳上。每种方法都有特定的注意事项,如下所述。

5.8.4.1连接装置

可以使用连接装置将尾索连接到钢丝缆和HMSF缆绳上,连接装置通常由金属制成。如果可以考虑替代材料,请遵循第11节中的指导。

有几家制造卸扣的制造商,目前在SWL与最小屈服强度或极限抗拉强度(UTS)/失效值之间没有安全系数的标准值。但是,大多数制造商提供的连接设备的安全系数为3,即破断负荷是SWL的三倍,这是比用在缆绳上的安全系数更大。连接卸扣的SWL应始终等于或大于系泊系统中缆绳的WLL,这样其所连接缆绳的工作负荷范围就不会超过SWL。尽管钢丝缆和合成缆绳的WLL值略有不同(分别是船舶设计MBL的55%和50%),但连接卸扣的制造商或船舶经营人并不打算尝试将卸扣的SWL与WLL相匹配。在没有安全系数标准值的情况下,建议最小安全系数为3。应在整个系泊系统设计的背景下考虑与之的偏差,最大程度地降低连接设备故障的风险。

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图5.20:典型的连接设备

当连接装置提供的D/d小于尾索制造商建议的D/d比时,应调整连接装置的方向,使直径较小的插销和系泊缆绳连接,直径较大的滑轮或线轴和尾索连接。由于系泊尾索的直径大于缆绳,因此有助于将配件较大的一端和较大的绳索连接。必要时,用户应咨询缆绳和卸扣制造商,以确保使用正确的连接方向,并且连接装置不会在缆绳或尾索上造成不可接受的疲劳。作为LMP的一部分,应定期检查连接设备并记录,并建立废弃标准。连接设备的检查通常包括目视检查、尺寸验证和定期的无损检查。

5.8.4.2双合结

尾索可以使用双合结直接连接到HMSF缆绳上(见图5.21)。双合结是不使用连接装置而将两根纤维绳索连接起来的方法。使用后的双合结可能会变得非常紧,建议在双合结中加入一段绳头(pigtail),有助于将尾索和系泊缆绳分开,以便进行更换或检查。大多数绳头是由直径较小的传统纤维绳做的。如有必要,应当向系泊缆绳和/或尾索厂家寻求进一步的指导。

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图5.21:双合结连接-HMSF缆绳和聚酯尾索

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图5.22:双合结连接-含有绳头的连接

在尺寸正确的单腿尾索和系泊缆绳之间使用双合结不会显著影响系泊缆绳组件的强度功效。当用索环尾索连接系泊缆绳时,由于D/d对尾索的强度影响较大,因此尾索强度降低的幅度也更大。有关索环尾索的设计和规范的更多详细信息,请参见附录B中的B 5.6.8节:索环破断力。

由于对码头的完整性和尾索刚度的后续影响,所以不建议尾索尺寸过大来解决潜在的强度损失。

双合结绝对不能用于连接钢丝缆和合成尾索。

5.8.5保护和漂浮

应在尾索的两个眼环和经常受到磨损或损坏的自由长度部分增加防磨损保护。一般不建议使用皮革制品作为保护材料,因为皮革在变湿后会变得坚硬而不柔软,从而导致它要保护的尾索可能出现磨损点。常用的是聚酯或类似的材料。

大多数合成尾索不能漂浮,但只要不影响尾索的操作或作用,可以添加比如足够长度的可以漂浮的绳索(lace)。

5.8.6规范和采购

至少应根据附录B中概述的指导和流程采购系泊尾索。在采购过程中,用户应使用系泊尾索采购表,详细说明对尾索的要求,并按照选择流程对可用的尾索进行比较。在可能的情况下,建议保留船舶系泊设计中的尾索设计和相关性能指标,以备将来采购。但是,如果替换尾索的生产厂家记录了等效的尾索刚度,则可以使用不同的产品。

一般情况下,系泊尾索的设计、测试和说明都只考虑直线拉力负荷。一些专门的操作,例如,过驳作业,可能需要尾索绕过导缆孔。在这种情况下,用户应当与尾索生产厂家协商,以确保所选的尾索设计适用于有角度的操作。用户也可以考虑要求在尾索选择和风险管理决策中使用角度性能测试(见附录B,根据主要方向的需要)。

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于雪生,1971年生,高级船长。从事远洋运输事业27年,11年的船长经历,VLCC航线遍及亚欧非和南北美洲;曾获中国海事局“安全诚信船长”、大连市政府口岸工委“优秀共产党员”等荣誉称号;中国航海学会专家库成员,辽宁省综合评标库(水上运输方向)、大连市政府采购(水上运输方向)评审专家;潜心刻苦钻研国际、国内航运法律法规和业务知识,多次在国家级刊物上发表远洋运输领域专业论文。


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