第三章 系泊设备课件

1、 第三章第三章 系泊设备系泊设备系泊设备系泊设备 系泊设备：保证船舶能安全可靠地进行系缆作业所系泊设备：保证船舶能安全可靠地进行系缆作业所有装置和机械，统称为有装置和机械，统称为系泊设备系泊设备。包括。包括系缆属具系缆属具和和系缆机械系缆机械。 系泊方式：系泊方式： 1.1.最普通的型式是最普通的型式是码头系泊码头系泊（wharf moorings wharf moorings ）；）； 2.2.连接到相邻船旁的连接到相邻船旁的旁靠系泊旁靠系泊（Ship to shipShip to ship，缩，缩写为写为STSSTS），）， 3.3.连接到单浮筒或者结构架上的连接到单浮筒或者结构架上的单点

2、系泊单点系泊（Single Single point mooringspoint moorings，缩写为，缩写为SPMSPM） 4.4.连接到多个浮筒上的连接到多个浮筒上的浮筒系泊浮筒系泊（MultiMultibuoy buoy mooringsmoorings，缩写为，缩写为MBMMBM）。）。一、系泊索一、系泊索 系泊索是指系泊时使用柔韧的绳索。系泊索可以是系泊索是指系泊时使用柔韧的绳索。系泊索可以是钢钢索索、植物纤维索植物纤维索或或合成纤维索合成纤维索。 1 1钢索系泊索钢索系泊索 （1 1）材料。推荐采用）材料。推荐采用镀锌冷拔钢丝绳镀锌冷拔钢丝绳，最小抗拉强，最小抗拉强度为度为13

3、70N/mm 1370N/mm （140kg/mm140kg/mm）。）。 在大型船舶上，为了减轻重量，最小抗拉强度可为在大型船舶上，为了减轻重量，最小抗拉强度可为1770 N/mm1770 N/mm（180 kg/mm180 kg/mm）。）。 （2 2）结构。当破断负荷小于或等于）结构。当破断负荷小于或等于500kN500kN时，推荐采时，推荐采用用6 62424和和7 7根纤维芯；对于破断负荷大于根纤维芯；对于破断负荷大于500kN500kN推荐推荐采用采用6 63737和和1 1根纤维芯。对于储存在系泊绞车卷筒上根纤维芯。对于储存在系泊绞车卷筒上的钢丝绳可采用的钢丝绳可采用金属丝绳芯金

4、属丝绳芯的钢丝绳。的钢丝绳。 如西鲁（如西鲁（SealeSeale）式）式 6X6X（1919）+7+77 7、瓦林吞西鲁、瓦林吞西鲁（arringtonarringtonSealeSeale）式）式 6 6 W(36)+7 W(36)+77 7等。等。 在大型船舶上现在都推荐采用在大型船舶上现在都推荐采用钢丝绳式钢丝绳式绳芯（绳芯（IWRCIWRC）结）结构，不主张采用纤维绳芯，因为构，不主张采用纤维绳芯，因为钢丝绳式钢丝绳式绳芯绳芯( (有较大有较大的的抗压能力抗压能力，且能在一定的，且能在一定的弯曲比弯曲比下保持较高的强度性下保持较高的强度性能。能。 （3 3）弯曲半径。钢索的）弯曲半径

5、。钢索的弯曲半径弯曲半径过小时，其过小时，其强度强度会受会受到很大损失，因此在设计和选用绞车卷筒和导缆器等设到很大损失，因此在设计和选用绞车卷筒和导缆器等设备时，必须有适当的备时，必须有适当的直径直径或或表面弯曲半径表面弯曲半径。钢索建议的。钢索建议的最小弯曲半径比为最小弯曲半径比为1212，但目前常用的一些标准采用，但目前常用的一些标准采用6 66.56.5。2纤维系泊索纤维系泊索 （1 1）材料。目前，实际使用的纤维系泊索都是）材料。目前，实际使用的纤维系泊索都是合成合成纤维索纤维索，最常用的材料是，最常用的材料是聚酯聚酯、尼龙尼龙、聚丙烯聚丙烯和和聚聚乙烯乙烯。有些缆索则采用这些材料的混

6、合物。有些缆索则采用这些材料的混合物。 例如：例如： JetkoreJetkore索是由索是由尼龙尼龙、聚酯聚酯和和聚丙烯聚丙烯组合的组合的6 6股结构股结构合成纤维索；合成纤维索； Atlas PerlonAtlas Perlon索是索是单丝单丝和和多丝多丝两种结构组成的两种结构组成的6 6股结股结构；构； KaratKarat索是由索是由聚酯聚酯和和聚丙烯聚丙烯熔化的纤维组成的缆索，熔化的纤维组成的缆索，它能漂浮于海面上。它能漂浮于海面上。 由于聚丙烯能由于聚丙烯能浮于水面浮于水面，且，且价格便宜价格便宜，目前仍广泛，目前仍广泛用作用作系泊索系泊索。 （2 2）合成纤维索常用的结构形式有）

7、合成纤维索常用的结构形式有3 3股股、6 6股股、8 8股股和和双编型双编型结构。结构。 3 3股索是股索是绞制索绞制索中最常见的型式，适于承担某些中最常见的型式，适于承担某些作业，但易于产生作业，但易于产生扭结扭结致使其致使其强度强度明显降低，从明显降低，从而不利于选择它作为而不利于选择它作为系泊索系泊索。 6 6股索是类似于股索是类似于普通钢索普通钢索的绞制索，它不像的绞制索，它不像3 3股索股索那样产生扭结，因此有时被用作那样产生扭结，因此有时被用作系泊索系泊索。 8 8股索，又称股索，又称四扭编组索四扭编组索，是由成对扭合的，是由成对扭合的股绳股绳构成，基本上与同样规格的构成，基本上与

8、同样规格的股索股索强度相同。它强度相同。它不会产生不会产生扭结扭结，并且要比绞制索，并且要比绞制索耐用耐用，这种索常，这种索常用作用作系泊索系泊索和船上其他用途的和船上其他用途的缆索缆索。 双层多股编织索即双层多股编织索即双编索双编索，内部由许多小股编织，内部由许多小股编织的股绳组成，外层同样由许多小股编织成的包复的股绳组成，外层同样由许多小股编织成的包复结构构成。由于结构构成。由于结构细密结构细密，这种索的强度一般要，这种索的强度一般要高于同样直径的其他缆索，它一般用于钢索上的高于同样直径的其他缆索，它一般用于钢索上的缆尾索缆尾索。 （3 3）弯曲半径。合成纤维索由于弯曲所造成的）弯曲半径。

9、合成纤维索由于弯曲所造成的强度损失强度损失显然不像钢索那样严重。显然不像钢索那样严重。 一般对固定表面的弯曲半径比取一般对固定表面的弯曲半径比取8 8，对滚动表面，对滚动表面的弯曲半径比取的弯曲半径比取4 4。3 3系泊索的选型系泊索的选型 任何一个系泊系统的设计，首先必须确定系泊索的任何一个系泊系统的设计，首先必须确定系泊索的材材料料、数量数量和和尺寸尺寸，系泊索选择可归纳为如下几点：，系泊索选择可归纳为如下几点： （）根据（）根据强度强度、弹性弹性、耐用性耐用性和和操作特性操作特性选择最合选择最合适的材料。缆索的适的材料。缆索的材料类型材料类型会影响到系泊绞车会影响到系泊绞车卷筒卷筒的的尺

10、寸尺寸、导缆器的型式导缆器的型式、导缆器弯曲半径导缆器弯曲半径及需占用的及需占用的甲甲板空间板空间等要素。等要素。 建议在大型船舶上采用建议在大型船舶上采用钢索钢索，而在中小型船舶上优先，而在中小型船舶上优先采用采用合成纤维索合成纤维索。 （）选用船上和码头操作人员都能安全操作直径适（）选用船上和码头操作人员都能安全操作直径适当的当的缆索缆索。一般认为钢索的最大直径是。一般认为钢索的最大直径是48mm48mm，而合成，而合成纤维索适合实际使用的最大的直径为纤维索适合实际使用的最大的直径为80mm80mm。 （）全部系泊索尽可能选用相同的（）全部系泊索尽可能选用相同的尺寸尺寸和和材料材料，但，但

11、某些船上采用某些船上采用钢索倒缆钢索倒缆和和合成纤维索横缆合成纤维索横缆的系统，它的系统，它将减少船舶的将减少船舶的前后漂移前后漂移，有效地限制了刚性输油臂或，有效地限制了刚性输油臂或输油软管相对于船的移动。输油软管相对于船的移动。4.4.缆尾索的应用缆尾索的应用为了获得附加的为了获得附加的弹性弹性，一些大型油船的系泊钢缆在，一些大型油船的系泊钢缆在靠岸的一端配置了一段靠岸的一端配置了一段合成纤维索合成纤维索，称作，称作缆尾索缆尾索。这一附加的弹性使船舶能对风浪等的联合作用作出这一附加的弹性使船舶能对风浪等的联合作用作出更迅速的反应，从而降低了系泊钢索的更迅速的反应，从而降低了系泊钢索的动力负

12、荷动力负荷。在同样的作业情况下，在同样的作业情况下，缆尾索缆尾索使得系泊索中的负荷使得系泊索中的负荷更更均匀均匀。同时由于缆尾索提供的。同时由于缆尾索提供的系泊索伸长系泊索伸长也降低也降低了因了因潮差潮差和和吃水变化吃水变化而带来的潜在危险。而带来的潜在危险。如果设置缆尾索，应优先采用如果设置缆尾索，应优先采用尼龙索尼龙索（不采用（不采用3 3股结股结构索），总长约构索），总长约11m11m，其破断强度至少比与其连接的，其破断强度至少比与其连接的钢索高钢索高25%25%。二、按船级社规范配置系泊索二、按船级社规范配置系泊索 各国船级社规范除了按舾装数配置锚和锚链外，各国船级社规范除了按舾装数配

13、置锚和锚链外，对系泊索的数量、长度和破断强度也提出了要求对系泊索的数量、长度和破断强度也提出了要求或建议。或建议。 CCSCCS对系泊索的要求见本篇第二章第四节及表对系泊索的要求见本篇第二章第四节及表2-42-4和表和表2-52-5，其补充规定如下：，其补充规定如下： 如果船舶的如果船舶的A/NA/N大于大于0.90.9（AA侧投影面积，侧投影面积，NN舾装数）。表舾装数）。表2-52-5中系船索的数量建议按下中系船索的数量建议按下列要求增加：列要求增加： A/NA/N的比值的比值 系船索增加数系船索增加数 0.90.9A/N1.1 1A/N1.1 1 1.11.1A/N1.2 2A/N1.2

14、 2 1.21.2A/N A/N 3 3 3-2 系泊属具系泊属具 一、带缆桩一、带缆桩 带缆桩：坚固地安装在甲板上的铸造或焊制的桩带缆桩：坚固地安装在甲板上的铸造或焊制的桩头，供固紧缆索的自由端。头，供固紧缆索的自由端。 带缆桩有带缆桩有双柱带缆桩双柱带缆桩和和单柱带缆桩单柱带缆桩，我国带缆桩，我国带缆桩标准标准GB/T554GB/T55419951995中的型与中的型与ISO3913ISO3913相当。相当。图3-2 A型带缆桩 A型带缆桩焊接斜式带缆桩系缆桩 在带缆桩标准中一般都标明了按在带缆桩标准中一般都标明了按系泊索的强度系泊索的强度选选用带缆桩。但必须注意的是在用带缆桩。但必须注意

15、的是在ISOISO标准和标准和GBGB标准标准中，带缆桩的缆索最大许用负荷设计成两种工况中，带缆桩的缆索最大许用负荷设计成两种工况（见表（见表3-33-3），即按缆桩上可承受表列负荷值的），即按缆桩上可承受表列负荷值的2 2根缆索以根缆索以8 8字形字形系于靠近底座处，或将单根缆索系于靠近底座处，或将单根缆索的索环套于底座上方的索环套于底座上方1.2D1.2D（DD带缆桩公称直带缆桩公称直径）处，后者的最大许用负荷值为前者的径）处，后者的最大许用负荷值为前者的两倍两倍。ISO3913ISO3913的公称参数用于的公称参数用于8 8字形字形缆索。缆索。二、导缆孔二、导缆孔 导缆孔作用：保护舷墙和

16、甲板，防止与缆索的摩擦。导缆孔作用：保护舷墙和甲板，防止与缆索的摩擦。 导缆孔按其安装位置分为：导缆孔按其安装位置分为：舷墙式舷墙式和和甲板式甲板式； 按材料分为按材料分为铸钢铸钢和和铸铁铸铁； 按类型又分为按类型又分为普通型普通型和和巴拿马型巴拿马型。（a）舷墙式普通导缆孔； （b）甲板式普通导缆孔 C式导缆孔甲板式普通导缆孔 （a）舷墙式巴拿马导缆孔； （b）甲板式巴拿马导缆孔巴拿马导缆孔巴拿马导缆孔 巴拿马导缆孔（AC型）巴拿马导缆孔（BC型） 巴拿马导缆孔（BC型）三、导缆器三、导缆器 滚轮导缆器：可安装于甲板舷边用于系船索导向。滚轮导缆器：可安装于甲板舷边用于系船索导向。如如双滚轮双

17、滚轮、三滚轮三滚轮导缆器，也有安装于甲板任何导缆器，也有安装于甲板任何地方的地方的单滚轮单滚轮导缆器，以便将导缆器，以便将缆索缆索导向绞车导向绞车卷筒卷筒或或绞盘绞盘。 滚柱导缆器：是由若干个滚柱导缆器：是由若干个圆柱形滚柱圆柱形滚柱组成，或者组成，或者是由几个带曲度表面的滚柱组成。是由几个带曲度表面的滚柱组成。 滚柱导缆器安装在倾斜的舷墙旁时，必须注意避滚柱导缆器安装在倾斜的舷墙旁时，必须注意避免免缆索缆索与舷边结构与舷边结构上缘上缘产生摩擦。产生摩擦。 羊角单滚轮导缆器双滚轮导缆器 滚柱导缆器滚柱导缆器选择滚柱导缆器时应考虑：选择滚柱导缆器时应考虑： 1.1.滚柱直径滚柱直径 滚柱直径过小

18、会滚柱直径过小会降低降低缆索的缆索的强度强度。采用钢索时，滚柱直。采用钢索时，滚柱直径应至少为径应至少为1010倍倍的缆索直径。但目前实际应用的标准一的缆索直径。但目前实际应用的标准一般为般为6 6倍倍6.56.5倍倍的钢索直径。的钢索直径。 2.2.开口尺寸开口尺寸 最小尺寸取决于缆索的最小尺寸取决于缆索的眼环眼环和和末端附件末端附件（如引索所需的（如引索所需的附件）通过导缆器所需的空间。如果滚柱直径为附件）通过导缆器所需的空间。如果滚柱直径为1212倍倍钢钢索直径或索直径或4 4倍倍合成纤维索直径，则推荐下列开口尺寸：合成纤维索直径，则推荐下列开口尺寸： 宽度宽度1.001.00滚柱直径滚

19、柱直径 高度高度0.650.65滚柱直径滚柱直径 3.3.滚柱导缆器与闭式导缆孔比较滚柱导缆器与闭式导缆孔比较 滚柱导缆器由于它与缆索之间的滚柱导缆器由于它与缆索之间的磨擦较小磨擦较小，因此缆索磨，因此缆索磨损较少，同时也增加了损较少，同时也增加了绞车牵引力绞车牵引力。 但是另一方面滚柱导缆器但是另一方面滚柱导缆器尺寸大尺寸大，造成，造成维护工作量大维护工作量大。因此，在船员日益减少的情况下，即使使用合成纤维索，因此，在船员日益减少的情况下，即使使用合成纤维索，也往往优先采用也往往优先采用闭式导缆孔闭式导缆孔。 船行于圣劳伦斯航道的船舶专用的圣劳伦斯导缆船行于圣劳伦斯航道的船舶专用的圣劳伦斯导

20、缆器的型式见图器的型式见图3-53-5。 图3-5 圣劳伦斯导缆器 圣劳伦斯导缆器圣劳伦斯导缆器四、系泊机械四、系泊机械 系泊机械用于收放（有的还兼储存）系泊索，分系泊机械用于收放（有的还兼储存）系泊索，分为为系缆绞车系缆绞车和和绞盘绞盘。绞盘使用较少，尤其是大型。绞盘使用较少，尤其是大型船舶基本上都使用船舶基本上都使用绞车绞车。 系泊绞车具有多种功能：系泊绞车具有多种功能： 1.将将系泊索系泊索的一端固定在船上；的一端固定在船上； 2.调整系泊索长度以适应每个港口的调整系泊索长度以适应每个港口的系泊模式系泊模式并并补偿补偿吃水和潮水吃水和潮水的变化；的变化； 3.储存系泊索，同时还起到储存系

21、泊索，同时还起到安全装置安全装置作用。一旦作用。一旦缆索上的力接近缆索上的力接近破断负荷破断负荷时，可控制绞车释放缆时，可控制绞车释放缆索上的负荷。索上的负荷。 纤维索系泊绞车纤维索系泊绞车 液压系缆绞盘液压系缆绞盘系泊绞车的分类：系泊绞车的分类： 系泊绞车克根据以下方式进行分类：系泊绞车克根据以下方式进行分类： 1.控制方式：自动或手动；控制方式：自动或手动； 2.驱动类型：蒸汽、液压或电动；驱动类型：蒸汽、液压或电动； 3.与每个驱动装置相连的卷筒数：单卷筒、双卷与每个驱动装置相连的卷筒数：单卷筒、双卷筒或三卷筒；筒或三卷筒； 4.卷筒的型式：分隔式、整体式；卷筒的型式：分隔式、整体式；

22、5.刹车类型和制动作用方式：带式、盘式、机械刹车类型和制动作用方式：带式、盘式、机械螺旋、弹簧作用。螺旋、弹簧作用。 手摇绞车电动系泊绞车 液压单侧式系舶绞车 液压组合式系舶绞车（三卷筒） 绞车卷筒可分为绞车卷筒可分为分隔式分隔式和和整体式整体式。 分隔式卷筒由分隔式卷筒由牵引部分牵引部分和和缆索储存部分缆索储存部分组成。组成。 ISO3730ISO3730建议处于建议处于拉伸状态拉伸状态的合成缆索在卷筒的合成缆索在卷筒上不应超过上不应超过一层一层，以免，以免降低使用寿命降低使用寿命，因此宜，因此宜用用分隔式卷筒分隔式卷筒。 由于系泊索由卷筒的第一层拉出，因此能保持由于系泊索由卷筒的第一层拉出

23、，因此能保持恒定的恒定的收缆力收缆力和和刹车制动力刹车制动力，钢索卷筒也往往，钢索卷筒也往往采用采用分隔式分隔式。 对任何一种卷筒，其直径应对任何一种卷筒，其直径应不小于不小于钢索直径的钢索直径的1616倍倍。分隔式卷筒的工作部分应允许卷绕。分隔式卷筒的工作部分应允许卷绕1010圈圈缆索。缆索。 手动绞车：手动绞车：手动绞车手动绞车由人工操纵其由人工操纵其收缆收缆和和放缆放缆。 自动张力绞车：自动张力绞车：自动张力绞车自动张力绞车则应设计成当缆索则应设计成当缆索 松弛到预先设定值以下时能松弛到预先设定值以下时能自动收缆自动收缆，当缆索上，当缆索上 张力超过预先设定值时又能张力超过预先设定值时又

24、能自动放缆自动放缆。 自动张力绞车用于与船中心线成自动张力绞车用于与船中心线成9090设置的设置的横缆横缆较理想，除此之外并不推荐使用较理想，除此之外并不推荐使用自动张力绞车自动张力绞车。 例如，例如，倒缆倒缆不应采用自动张力绞车，应用这种绞不应采用自动张力绞车，应用这种绞车会引起船只车会引起船只沿码头滑移沿码头滑移。 这是因为前后倒缆上的力这是因为前后倒缆上的力互相抵消互相抵消，仅剩下绞车，仅剩下绞车收缆和放缆间力的差值来抵御收缆和放缆间力的差值来抵御纵向外界力纵向外界力。 鉴于这个原因，许多码头不允许使用鉴于这个原因，许多码头不允许使用自动状态自动状态而而要求绞车置于要求绞车置于手动刹车状

25、态手动刹车状态。 第三节第三节 系泊设备布置系泊设备布置 一、系泊模式一、系泊模式 系泊模式：是指船与码头间系泊缆索的几何布置方式。 一般应用的系泊模式即系泊索的布置应能抵抗从任何方向来的外力。由于这些外力最终可以分解成纵向和横向分力，因此把系泊索的布置归结为纵向（倒缆）和横向（横缆）两类。这就是通常所说的一个有效的系泊模式的指导原则。 倒缆和横缆的功能各有不同。 倒缆在两个方向约束船舶（船向前和向后）； 横缆仅在一个方向约束船舶（船离开码头），对着码头方向的约束是依靠碰垫和防撞桩。 在一个推离码头的外力作用下，所有横缆将受力。按外力的方向，向后或向前的倒缆只有单向受力。如果倒缆中有预拉力，则

26、只有前后倒缆所受力的差，用于约束船只的纵向运动。 图3-6 典型系泊模式 在某些系泊模式中，除了横缆和倒缆外还有艏艉缆。其中艏艉缆抵抗纵向力的作用像倒缆，抵抗横向力的作用像横缆。 艏艉缆在张紧状态下，其纵向分力方向相反，且互相抵消，因此对船舶纵向约束所起的作用不大。 艏艉缆的布置方式对船舶的约束能力产生的影响如图3-7所示。该图所示的系泊模式中艏艉缆的允许工作负荷为A，倒缆的允许工作负荷为B。 图3-7（a）所示模式中，艏艉缆按正横向布置，对船舶的约束能力为：横向约束能力2A；纵向约束能力1B。图1-3-7 (b)所示模式中，首尾缆按斜向布置，在仅有纵向力时对船舶的约束能力为： 横向约束能力2

27、Asin30cos300.87A 纵向约束能力1Bcos301Acos30cos30 0.87B0.75A 在图-3-7（b）所示模式中如果存在横向力，首尾缆将产生抵抗力，使得纵向约束能力进一步下降。 如果采用首尾缆和横缆混合布置的系泊模式，则由于首尾缆比横缆长，首缆因其弹性伸长而导致横向约束作用进一步降低。 一般来说，系泊模式应能够抵抗来自任何方向来的外力，并把这些力分解为纵向和横向分力，然后考虑如何最有效地承受这些力。但是码头上实际的系缆装置不可能完全符合各种受力情况的要求，致使系泊效果降低。 船舶系泊设备必须能抵御诸多外力因素，如风、水流、潮汐、波浪和吃水变化等。通常，如果系泊设备的布置能承受最大的风力和水流力时，其储备强度也足够抵抗可能出现的其他较为缓和的力。而船舶由于潮汐涨落或装卸货引起的与码头相对高度的变化所产生的系泊力，可采取调整缆索的长度加以补偿。二、系泊设备布置的一般要求二、系泊设备布置的一般要求 系泊索（）系泊索尽可能对称于船舯布置，这样能更可靠地保证负荷的良好分配。倒缆和横缆的数量一般是偶数，如果使用的横缆数不是偶数，多余的缆索