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独家中文版!《系泊设备指南》第5节——系泊缆绳(上)

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
 
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  第5节 系泊缆绳(上)
  5.1介绍
  系泊缆绳是任何系泊系统的一个组成部分。本节指导将帮助相关方了解缆绳的使用寿命,并为怎么选择、保养和更换缆绳建立一个更强大的框架。每根缆绳的完整使用周期应在船舶经营人的缆绳管理计划(LMP)上记录,该记录应转交给未来的船舶经营人。
  5.1.1系泊缆绳的生命周期
  系泊缆绳的生命周期包括四个阶段,如图5.1所示。
  
图5.1:系泊缆绳的生命周期
  设计阶段涵盖了制造商开发缆绳的内部过程。当已经开发系泊缆绳产品并被批准时,制造商会向有意的买家发送详细信息。
  在选择阶段,用户与制造商和/或供应商合作,以便更好地了解缆绳性能和维护要求,最后购买缆绳。有关船舶经营人和制造商如何共享此信息的共同框架,附录B:系泊缆绳和尾索的采购和测试指南中详细列出了相关信息。
  在操作阶段,LMP结合船舶的SMS和PMS一起管理使用期间的系泊缆绳。 LMP的目标是记录系泊缆绳购买和使用的历史记录,以便船舶经营人在缆绳失效前使其淘汰。
  最后,有一个学习阶段。就是了解系泊缆绳性能和系泊缆绳管理及技术的改进。它涉及制造商和用户之间的沟通,即来自制造商/测试设施在缆绳测试结果和开发上对用户的反馈,以及用户在使用过程中对缆绳性能的反馈。这个反馈是用来对缆绳淘汰计划的预测,并用于改善系泊缆绳的设计和性能。
  5.2 系泊系统的设计和缆绳选择
  5.2.1强度标准和术语
  本出版物通篇使用术语“船舶设计MBL”、“缆绳设计破断力”(LDBF)、“工作负荷极限”(WLL)和“设计基础负荷”(DBL),并在下面定义。使用这些定义将有助于确保在测试的和额定的缆绳性能、操作负荷和计算出的安全裕度之间建立清晰和一致的联系。
  在船舶设计阶段的缆绳选择过程中确定强度的要求(参见第5.2.4节)。
  在以下定义中,定义系泊性能参数时使用“力”一词。其目的是把缆绳设计极限相关的值与缆绳的船舶设计和缆绳操作极限相关的值区分开来,而不是在缆绳设计和船舶设计的上下文中都使用MBL。
  图1.3和图5.2中提供了每个定义之间的关系。
  船舶设计最小破断负荷(船舶设计MBL)是新的、干燥的系泊缆绳的最小破断负荷,符合标准环境条件的约束力要求(在第3节中规定)。船舶设计MBL是核心参数,船舶系泊系统的所有其他组件均根据该参数进行尺寸设计,并具有规定的公差。
  缆绳设计破断力(LDBF)是根据附录B进行测试时,一根新的、干燥的、拼接的系泊缆绳的最小破断力。这适用于所有系泊缆绳和尾索材料,但尼龙制的那些缆绳要经湿法和拼接测试。该值由制造商在每根系泊缆绳的证书上声明(请参阅附录B),并在制造商的缆绳数据表上注明,如附录B所述。选择缆绳时,缆绳的LDBF应为船舶设计MBL的100%-105%。
  尼龙(聚酰胺纤维又称锦纶)系泊缆绳的LDBF应指定为湿断测试,因为尼龙一旦接触水,会改变其强度特性,而且通常不会完全干燥至它的原始结构状态。
  工作负荷极限(WLL)是根据标准环境条件计算出的系泊缆绳在运行使用中应承受的最大负荷。WLL以船舶设计MBL的百分比表示,在船舶设计和系泊操作分析中均应用作极限值。在缆绳操作过程中不应超过WLL。
  与SWL是固定设备的极限一样,在进行系泊系统的设计时, WLL值也将用作标准环境条件和系泊布局的极限。钢丝绳的WLL为船舶设计MBL的55%,而所有其他缆绳(合成纤维)的WLL为船舶设计MBL的50%。
  尽管在技术上将WLL与特定的系泊LDBF相关联更为准确,但不同制造商的船舶设计MBL和LDBF之间的差异可以忽略不计。使用船舶设计MBL 允许使用单个值进行分析和比较。
  设计基础负荷(DBL)是配件的设计负荷,通过将船舶设计MBL乘以几何因数(GF)来计算。
  
图5.2:系泊缆绳的工作范围比较
  平常的操作负荷应低于WLL。工作负荷达到和超出标准环境限制将会增加缆绳的疲劳和损坏速度,并可能导致意外的或加速缆绳损坏。
  5.2.2系泊缆绳的刚度
  图5.3显示了钢丝缆、传统纤维和HMSF缆绳典型的负荷延伸特性。该图显示,与钢丝缆和高模量合成纤维(HMSF)缆绳相比,在相同的负荷下,传统纤维缆绳如尼龙缆绳、聚酯和聚丙烯缆绳具有较低的刚度。
  
图5.3:钢丝缆和合成纤维缆绳的典型负荷/拉伸刚度特性,合成纤维缆绳最高为LDBF的50%和钢丝缆最高为LDBF的55%
  纤维缆绳和尾索的刚度特性根据各种因素可能会有很大的不同,例如:负荷周期的次数、周期负荷的范围、松弛的时间、负荷变化的速度、缆绳是湿还是干的等。例如,在开敞式位置并且缆绳负荷较高时,由于波浪的运动,系泊缆绳会承受恒定的周期性负荷。这种增加的负荷和周期性负荷增加了缆绳的刚度,从而导致曲线比上面显示的更陡峭。在平均负荷较高的情况下尤其如此。船舶经营人应与缆绳制造商讨论船舶的环境条件,在系统设计中解决这种现象。
  5.2.3 D/d和甲板设备对缆绳性能的影响
  D/d比是系泊设备的弯曲直径除以系泊缆绳的直径。
  缆绳的任何弯曲都会降低其破断强度,反复弯曲会缩短系泊缆绳的使用寿命。为了使系泊缆绳的强度和使用寿命最大化,D/d比应尽可能大。
  
图5.4:缆绳和甲板设备的D/d比
  建议系泊布置的设计人员的目标是系泊配件的D/d至少为15。这会确保由于弯曲而导致的性能降低保持在最低限度。甲板设备设计产生的D/d只是影响系泊缆绳状态和使用寿命的因素之一,但在缆绳强度和预期使用寿命的评估过程中,它是一个基本的考虑因素。
  
图5.5:HMSF缆绳和钢丝缆的瞬间弯曲损失的估算
  图5.5 是甲板系泊设备弯曲导致的HMSF缆绳和钢丝缆大概的瞬间强度损失。传统纤维缆绳直径较大,弯曲时受到的影响较小。在所有情况下,具体产品的实际值应通过角度折断力和耐久性的测试得出,如附录B中所述。
  较大D/d的要求可能会对系泊装置的尺寸和适用性产生实际约束,这在实际中很难克服。在这种情况下,船舶经营人应了解缆绳强度的降低和/或应考虑更保守的报废标准。
  现有船舶的甲板设备可能低于D/d的最佳值。船舶经营人可以通过更换装置或调整其LMP中的维护计划来解决这一问题,以解决缆绳使用寿命缩短的问题。
  如果较低的D/d是唯一可行的选择,船舶经营人应根据缆绳制造商的以往经验和技术信息,尽可能对LMP进行调整。当D/d在15以下时,应审核LMP中的以下内容:
  报废标准 - 考虑使用寿命的潜在减少。
  缆绳检查 - 增加检查频率。
  磨损区域 – 采用更频繁的缆绳裁剪来集中管理磨损区域。
  测试标准 – 在缆绳的选择和采购流程中。
  使用传统纤维缆绳的船舶经营人可能会使用D/d远低于15的导缆孔和其它系泊装置。作为LMP的一部分,这些经营人应仔细考虑对缆绳强度和缆绳使用寿命的影响。
  5.2.4缆绳类型的选择
  在船舶设计人员和经营人之间进行系泊分析和讨论之后,应在船舶设计阶段做出最佳系泊缆绳的决定。选择的缆绳类型会影响其他甲板设备的设计和规格,反之亦然。建议在设计阶段将缆绳选择纳入到系泊设备规范的流程中,以确保缆绳和设备兼容。图5.6概述了为新造船舶选择缆绳的流程。
  
图5.6:新造船舶缆绳选择的流程图
  在船舶的使用寿命中,有时会更换缆绳或改变缆绳类型,例如,用HMSF替代钢丝缆,在这种情况下,缆绳的选择应作为变更流程的结构化管理的一部分,并且必须与系泊系统设计规范一起考虑,以确保所选择的缆绳与系泊设备兼容。建议在提出对原设计进行更改时,应咨询缆绳制造商,如缆绳类型、尺寸或产品。
  图5.7详细列出了缆绳选择的流程。该图描述了在缆绳整个生命周期内的设计、选择和操作阶段之间的转换所涉及的不同方的责任。图5.8是缆绳选择过程中可能采用的一种迭代方法,该方法将指导经营人和缆绳厂家进行最终的缆绳选择,同时考虑最终涉及缆绳选择的各种因素。
  
图5.7:系泊缆绳选择的流程
  缆绳采购人员应该向供应商提供基本信息,该信息是关于提议的申请和缆绳的使用意向,比如;
  船型/尺寸。
  绞车的设计和布置。
  导缆孔信息(类型、大小和状态)。
  船舶可能的贸易航区/模式。
  可能的泊位布置–开敞式/遮蔽式。
  环境条件(如温度、风力、涌浪、流等)。
  
图5.8:系泊缆绳的选择漏斗
  5.2.5 反弹的危险
  5.2.5.1 反弹
  反弹(也称反跳)是指缆绳破断后破断端在张力的作用下迅速回缩的趋势。当一根缆绳被拉紧时,它被拉伸并储存能量,反弹就是这些能量突然释放的结果。尽管所有类型的缆绳都可能反弹,但是一些合成纤维缆绳比其它类型缆绳有着更多的固有弹性(不太硬),因此其反弹的危险会更严重。即便是有着较低拉伸能力的长钢丝缆或HMSF缆绳,也能充分拉伸反弹并且能释放相当多的能量。如果系泊缆绳和合成尾索连接,拉伸能力和释放的能量还会增加。
  反弹的幅度与破断时缆绳储存的能量成比例。这些储存的能量是缆绳轴向刚度(即拉伸)的函数。它与(负荷与拉伸关系)曲线下的面积有关。如果拉伸是线性的,则可以简单地将能量计算为拉伸负荷和缆绳破断点处负荷的乘积的一半。这个能量也是缆绳长度的函数。对于一根有具体负荷与拉伸特性的缆绳,缆绳长度的增加将与缆绳的拉伸量成正比,从而增加缆绳破断时释放的能量(忽略由于声音和热量所消耗的能量)。因此较长的缆绳将会产生更大的反弹强度,而且较长缆绳的反弹路径会更长、并且可能更宽。
  反弹的更详细的技术解释可以在绳线协会测试方法CI-1502的附件A中找到:“高模量降低反弹危险的缆绳的测试方法”。
  5.2.5.2危险和风险管理
  缆绳反弹对在船舶、拖轮或码头的系泊区域作业的任何人员的安全都构成极大的风险。应采取措施降低这种风险。
  对于新船,建议船舶设计人员和船舶经营人共同努力,以免人员在系泊操作过程中暴露在反弹区域。这可以通过采取以人为本的设计方法来完成(见第2节)。对设备、操作和所涉及的风险,应使用正式的安全评估来评估反弹危险和风险。船舶设计人员应包括故障模式分析技术,比如计算机模拟和使用能胜任这些方法的独立评估师。
  管理反弹风险的措施包括:
  提供到绞车操作位置的安全通道。
  主管人员、船岸人员的所在位置可以清楚地看到操作。
  提供操作和人员管理程序。
  为整个甲板系泊区域提供足够的视线。
  使用的缆绳尽可能是从绞车直接引到导缆孔。
  缆绳尽可能少地穿过甲板区域。
  尽量少用导向滚轮。
  避免锐角导向。
  使用受过系泊作业培训的人员。
  要向参加系泊的作业人员简要说明缆绳的布置计划、准备使用的绞车和缆绳及包括反弹在内的作业危险。
  不建议在甲板上永久性标记反弹危险区。尽管有一些区域的反弹风险增加,但无法准确计算出需要确保人员安全的整个反弹危险区的范围,对于站在危险区域之外的人员来说,在危险区域上做标记会产生一种错误的安全感。
  相反,建议考虑系泊甲板的整个区域为高风险区域,特别是来自缆绳的反弹,并且当进入这个高风险区域时,人员会意识到这一点。建议在系泊甲板做标识,例如:使用绳索、路障和标记,确保进入该区域的人员意识到风险的存在。
  建议在部署缆绳时使用直接导向,以减少由于弯曲而造成缆绳强度的损失,比如围绕导向滚轮,可能会增加反弹危险区域。穿过导缆孔的缆绳可能会有一个更复杂的反弹路径,而不可能是沿着缆绳的原始路径。如果是在导缆孔的后面断裂,缆绳的末端可能会以鞭子的方式越过导缆孔,从而扩大了反弹危险区域。人员应该避免靠近任何受力缆绳穿过的导缆孔。
  任何人站在缆绳路径的两端,或在更宽的反弹危险区域内,都会有严重受伤或死亡的危险,因为他们不可能对缆绳的反弹及时做出反应。
  如果不能避免靠近受力缆绳或在受力缆绳的附近工作,应清楚地说明理由并让所有人员理解。建议采取下列措施减少人员风险:
  有计划的行动,以便能够安全、迅速地完成工作。
  主管人员对作业全程监控,最好能从一个有利的位置。
  清晰的沟通。
  工作一旦完成,人员立即撤离。
  当船舶在泊位上移动(例如,波浪引起或船舶通过)时,如果必须要靠近系泊缆绳,只有在缆绳张力很小或没有张力的情况下才能靠近。
  一般情况下,不建议使用绞缆绳的方法让船舶在泊位上移位(参阅1.7.2节)。
  作为系泊布置风险评估的一部分,建议为船舶预先确定标准的系泊模式。系泊作业应遵循该布置并要考虑特定泊位的系泊分析。如果需要新的系泊模式,应当更新风险评估,以考虑到在更改的系泊模式中存在的额外风险。
  5.3影响系泊缆绳性能的因素
  一系列的设计和操作因素会影响到系泊缆绳的性能和使用寿命。这些因素因缆绳的类型和设计而异,而且可以通过设备设计、缆绳选择、日常维护和最佳的操作方法加以解决。表5.1给出了大多数因素的概述。在缆绳类型分节中给出了如何管理这些因素的更多信息和指导。
  在选择缆绳和/或维护过程中可能要适当地考虑这些因素。然而,为了创建一种通用的语言和缆绳性能属性的标准化,附录B规定了一组具体的缆绳性能指标的测试,这些测试结果会在基础设计证书和缆绳或尾索的证书上注明。表5.1列出的其它因素,可能仍与具体的船舶经营人和船舶贸易模式有关。附录B没有为其它因素规定具体的测试方法,建议船舶经营人需要时向缆绳生产厂家和第三方专家咨询进一步的指导。
  5.4 维护,检查和报废
  建议船舶经营人制定缆绳的维护、检查和报废程序。这样会减少缆绳不必要的退化,并在使用寿命的安全范围内使用。每种类型的系泊缆绳需要不同的维护和检查程序,但决定缆绳报废标准的流程应该类似,并且要根据制造商的指导和操作经验。检查和报废指导包含在行业标准中,如ISO4309“克令吊 - 钢丝绳 - 保养和维护、检查和报废”以及CI -2001:“纤维绳检查和报废标准”,但是进一步的产品具体检查说明应由缆绳制造商提供。见表5.2。
  维护、检查和报废程序应作为系泊缆绳规范和选择程序的一部分来制定,并记录在船舶的LMP中。
  5.4.1预期的系泊缆绳使用寿命和报废标准
  决定缆绳何时报废取决于对其不间断的分析。目标应该是把正在使用的缆绳破断风险最小化。在缆绳报废之前,应了解缆绳的工况和系泊缆绳磨损的性质并制定报废政策。
  钢丝缆和合成纤维缆绳的预测疲劳模型不能解释大多数缆绳在使用过程中经受的复杂多变的情况。建议船舶经营人通过咨询厂家和第三方,积极建立缆绳强度退化的数据和缆绳状况监控,并使用下列技术评估缆绳的状况和趋势:
  剩余强度测试与分析。
  剩余疲劳寿命分析。
  其它无损检测技术。
  经营人可以分析从检查和测试中收集的数据,以制定或完善系泊缆绳的报废和使用寿命计划。
  缆绳生产厂家也可以使用剩余强度和疲劳寿命测试与分析的结果,开发出更可靠的系泊缆绳强度衰减模型,来改进缆绳产品。
  图5.9显示了如何使用测试和检查数据来确定缆绳的使用寿命。建议所有系泊缆绳的剩余强度达到船舶设计MBL的75%时报废。
  
图5.9:系泊缆绳使用寿命的管理
  5.4.2缆绳管理计划
  船舶经营人负责船舶LMP的开发和实施。LMP包含了在系泊缆绳生命周期的操作阶段中船舶经营人对系泊缆绳的维护、检查和报废的管理要求。
  LMP可以是一个独立的工具,也可以集成到现有的安全或维护管理体系中。它可以是纸质的或电子版的,或两者兼有。无论是何种格式,LMP都应该能够被更新。它应该易于内部和外部符合性验证、船员培训和与制造商沟通。LMP信息应该存储在便于所有用户访问的位置上,例如,存储在可以从船上和岸上访问的计算机系统上,或者存储在一个单独的物理位置上。系统用户应该很容易从单一的物理位置或虚拟位置访问LMP信息。
  表5.2举例概述了LMP中可包括的用于缆绳维护、检查和报废的信息类型,以及适用于系泊缆绳安全使用和维护的一般注意事项。船舶经营人可以使用该表作为制定LMP的起点,但是应该认识到这个列表并不全面。

表5.2:缆绳管理计划中的维护、检查和淘汰要求的概述

  *对于所有系泊缆绳,应监控接触面的局部损坏,并应制定转移这些磨损区域的计划,以免过多的局部损坏。应全面考虑本节中提供的建议,目的是随着时间的推移,最有效地沿缆绳的长度分布磨损。裁剪部分缆绳进行剩余强度测试和分析也可以达到转移磨损区域的目的,并且在制定LMP的过程中也应该仔细考虑。有关减轻缆绳局部损坏的指导,请参阅5.4.4节。

  **检查频率可以根据日常检查的详细程度而变化。这些检查应由缆绳制造商的代表或其他经过认证/能胜任的人进行,这些人可以来自第三方,也可以来自经营人组织。有关检查类型和流程的详细信息,请参见表5.3。

  注释:如图5.10概述的那样,计划维护和检查活动的适当频率取决于靠泊频率,因此,船舶经

  营人应监控和管理船舶系泊时间内每根缆绳的使用历史。此外,恶劣的环境条件(即导致系泊缆

  绳负荷超出正常操作负荷)可能需要进行临时详细的检查,以确定是否有损坏。

  ***剩余强度测试和缆绳状态分析不是LMP的要求,但是建议的做法有助于改善缆绳的可靠性。船舶经营人可以决定如何最有效地执行这个过程。有关剩余强度测试和缆绳状态分析的更多详细信息,请参见第5.4.5节。

  当船舶经营人接管现有船舶的管理时,应对系泊系统和LMP进行审查。在决定当前的缆绳选择和预期的使用寿命是否合适时,应考虑缆绳选择和预计的贸易模式。

  如果审查表明缆绳的选择不合适并且需要更换,则应考虑缩短更换期。在此期间可以增加监控,以便在适当的时间范围内采用合理和成本效益高的方法更换所有缆绳,同时始终保持在失效前淘汰缆绳。

  LMP框架也可用于管理系泊尾索。它应该确保尾索在失效前被淘汰。

  5.4.3检查流程

  根据船舶经营人总体的计划维护政策,应在船舶LMP中明确规定缆绳的检查频率。每次系泊操作也为现场检查提供了时机。这些现场检查可以由系泊方在缆绳部署和回收期间进行,并且可以识别局部损坏。

  应根据系泊频率、负荷状况的严重程度、缆绳配置的一致性以及其他因素,在船舶的LMP中规定并记录每种类型缆绳的检查频率。表5.3提供了系泊缆绳的检查类型及其频率的指导。

表5.3:系泊缆绳检查类型的示例

  在制定检查程序时,船舶经营人应与缆绳制造商合作,确保选择合适的检查频率以适合船舶的贸易模式。图5.10显示了如何利用靠泊频率和环境的严重性来确定检查频率。图5.10描述了规定检查频率的基本原理。

  

图5.10:检查频率图

  5.4.4磨损区域的管理

  所有类型的系泊缆绳都会因为常见的缆绳路径选择和部署过程而导致局部疲劳和损坏。例如,在导向滚轮周围循环受力产生的损伤,在受力情况下与缆桩和导向滚轮接触时引起的局部磨损等。系泊缆绳上这种损伤的位置和程度可能因多种因素而有所不同,其中包括:

  船舶交易模式的可变性。

  码头布局和设计的可变性。

  系泊尾索的长度和材料。

  船舶在码头的移动。

  环境条件。

  压载或满载的船舶。

  磨损区域管理技术对于从事固定航线的船舶可能更有用。对于停泊范围较大,或者靠泊期间压载或满载变化范围较大的船舶,它们可能作用甚微。为了有效管理磨损区域,船舶经营人应在LMP中记录其维护计划,并使用以下方法:

  1.确定满足船舶贸易模式操作要求所需的最小长度。

  2.考虑增加购买的缆绳的长度,以便在使用期间可以裁掉舷外部分的长度并由有能力的人进行拼接。这将把现有的磨损区域移到舷外。

  3.制定维护计划,概述缆绳调头和盘绕在不同绞车或位置的频率和方法,有助于改变缆绳的接触点(磨损位置)。

  4.应有程序规定把其中缆绳损坏的部分裁剪并送给制造商或检测实验室进行详细的检查和破断测试,该程序可以提供有关损坏的严重程度和相关强度损失的反馈,并指导今后的维护决策。

  使用这些方法可以优化系泊缆绳的使用寿命,并减少与未识别的局部损坏相关的风险。船舶经营人应在LMP中记录缆绳的掉头、裁剪和移动计划,并在计划维护或需要时,对裁剪损坏的缆绳有明确的政策和说明。

  这些方法中的每一种都需要能胜任的船员或受过培训的人员,以确保根据制造商的指导对缆绳进行裁剪和拼接。

  图5.11和5.12显示了根据不同的港口位置和部署的缆绳长度,磨损区域在单根缆绳上的变化情况。在图5.12中系泊墩的距离比图5.11还要远,磨损部位进一步向舷外移动。

  

图5.11:舷外缆绳长度30米  

图5.11:舷外缆绳长度50米

  5.4.5剩余强度测试和缆绳状况分析

  在监测的基础上剩余强度测试可以作为证实缆绳状态的工具。收集这个信息有助于评估缆绳的预期使用寿命和事后分析。在进行测试和分析时,应将每根缆绳的使用历史记录提供给制造商或测试机构。这通常包括系泊小时数、缆绳使用的位置、掉头、缆绳轮换的历史记录、以及与缆绳相关的任何其他信息,例如,损伤或修理。如果有的话,缆绳负荷的历史数据有助于确定缆绳的剩余强度。

  在此类测试或分析中,至少应记录并向制造商或测试机构提供以下信息:

  系泊缆绳产品的名称/材料。

  系泊尾索产品的名称/材料。

  系泊缆绳的位置/绞车编号。

  系泊缆绳的使用历史(系泊小时数)。

  如果在船上和码头上有缆绳承受负荷的历史(例如:平均的操作负荷、动态负荷事件和频率等),则应记录、存储并分享该数据以便考虑到更全面的分析。鼓励这类系统的制造商提供可以生成历史负荷数据的系统,这些数据可以提供给船舶经营人,以便在船上保留,并在剩余强度测试及改进缆绳使用寿命的政策中进行更坚定的分析。数据应以易于阅读的格式提供,例如,电子表格。

  5.4.6系泊缆绳和尾索证书

  所有系泊缆绳、钢丝缆和尾索都应附有制造商的证书(以及支持证书,见附录B)。

  这些证书应保存并整合到船舶的LMP中。

  建议在收到时,对每根系泊缆绳和尾索进行永久性标记,以便能正确识别每根缆绳和相应的证书并对使用历史进行跟踪。

  这些证书是LMP的组成部分,应由缆绳制造商、造船厂或以前的船舶经营人(如适用)提供给船舶经营人。

  5.5钢丝绳

  5.5.1 总则

  钢丝绳是由多股钢丝绞合(或铺设)成绳状构成的。产品可以通过略微不同的工艺来制造和完成,以提高缆绳的质量和性能。钢丝绳广泛应用于各种类型和尺寸的船上。

  钢丝绳具有较高的强度/直径比,并具有良好的耐磨性和抵抗其他形式的机械损伤。钢丝绳需要进行日常维护以防止腐蚀,而且比合成缆绳重很多,这给船员带来了操作上的挑战。

  强烈建议使用独立钢丝绳芯(IWRC)制成的钢丝绳,而不是纤维芯钢丝绳。IWRC钢丝绳具有更大的耐压性,给定直径的LDBF更高,在弯曲时能保持更高的强度。

  5.5.2材料

  推荐采用高质量、高强度、冷拉镀锌钢丝用于系泊缆绳。本节不包括用其他钢材材料和加工方法制造的钢丝绳。如果使用其他材料,应考虑预期用途、与连接设备的兼容性和维护。

  其他钢材材料和加工方法可能包括:高碳钢、非镀锌钢、不锈钢,铝/锌涂层和热浸镀锌。

  5.5.3结构

  对于所有的一般系泊缆绳,建议使用6x36或6x41(6 x36级)的钢丝结构,其中每一股均为等距捻和常规(普通)右捻。图5.13显示推荐的钢丝绳结构。

  

图5.13:钢丝绳结构

  5.5.4影响钢丝缆性能的因素

  影响钢丝缆系泊性能的关键因素是强度、弯曲疲劳、拉伸疲劳、挤压和变形、腐蚀和磨损、温度。下面将更详细地解释这些因素,并在可行的情况下提供如何解决每个问题的指导。

  5.5.4.1强度

  新的钢丝缆(即LDBF)的抗拉强度应根据第1节的设计指导规定。建议使用最小抗拉强度为1,770至2,160N / mm2之间的钢丝。具有这些抗拉强度等级的预成型镀锌冷拉钢丝现在已经广泛使用,并建议代替非镀锌钢丝等级。

  5.5.4.2弯曲疲劳和D/d的比

  与所有绳索一样,钢丝弯曲超过一定半径就会损失强度。这是在船上钢丝绳设备设计中的一个主要因素,因为绞车滚筒和导缆孔应该有足够的直径或表面半径。第5.2.3节中列出的推荐最小值是基于使用推荐的IWRC钢丝绳。在给定的弯曲比下,纤维芯钢丝绳比IWRC钢丝绳会失去更多的强度。因此建议不要使用纤维芯钢丝绳。

  建议最小的弯曲比(D/d)为15。

  5.5.4.3疲劳和磨损

  钢丝缆的疲劳主要是由于钢丝在绞车滚筒、滑轮或甲板导缆孔上弯曲引起的。用大的多股钢丝构成的钢丝绳,如6×19结构,与用较小的多股钢丝构成的钢丝绳相比,具有较小的抗弯曲疲劳的能力,如6×36结构。

  钢丝的磨损可能是由于它经过甲板上的装置,或在绞车滚筒上盘绕时与自身摩擦造成的。

  5.5.4.4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低负荷或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极限,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。

  5.5.4.5挤压

  绞车有一层以上的缆绳时,绞车上的高压或在高负荷时将钢丝弯曲在甲板装置上,都会造成挤压损伤。应根据制造商的指南将钢丝绳用反向拉力的方式安装在绞车上,并应均匀盘绕。建议使用IWRC绳索而不是纤维芯绳索,因为它们具有更高的耐压强度。

  5.5.4.6腐蚀

  钢丝缆的腐蚀会增加它的疲劳速度,应避免。在5.5.6.3节中提供了有关正确的维护和防腐蚀的更多细节。

  5.5.4.7温度

  尽管钢丝润滑剂和末端(如插接和紧箍圈)在极端温度下的使用可能有局限性,在大多数应用中,钢丝绳通常可以在低至-40℃和高至+90℃的温度下使用。应该从缆绳制造商那里获得进一步的建议。

  5.5.5规格和采购

  目前没有专门用于船用系泊钢丝绳规范的国际标准。6 x36级的钢丝适用于大多数系泊缆绳的应用。购买者应与供应商协商,以确保符合他们要求的性能标准,并且钢丝绳的测试适合预期用途。附录B提供了一个框架,供船舶经营人在选择钢丝绳时使用。

  钢丝绳产品符合许多国家和国际标准。以下标准涉及使用上述推荐材料和结构的钢丝绳。

  American FederalSpecification(FS)RR-W-410-F Wire Rope and strand.(6 x 37 with IWRC extraimproved plow steel).

  BS EN 12385-4+A1Steel Wire Ropes. Safety. Stranded Ropes for General Lifting Applications.

  BS EN 10264-2Steel Wire and Wire Products. Steel Wire for Ropes. Cold Drawn Non-alloy SteelWire Rope for General Applications.

  BS EN 13411-8 Terminationsfor Steel Wire Rope Safety. Swage Terminals and Swaging.

  订购钢丝绳时,最好提供尽可能多的应用和背景信息。建议更换的钢丝绳应与现有钢丝绳的性能相匹配,并与系泊设计兼容。为确保达到这一目的,应遵循附录B中概述的采购和测试框架。虽然并非所有性能指标都是相关的(例如,温度),但这将有助于用户通过确认强度、刚度、成角耐力等来确保产品的适用性。

  5.5.6使用和保养

  以下是钢丝绳的使用和使用中的注意事项的一般性指导。更详细的信息可以在EN12385-3,ISO 4309和钢丝绳技术委员会的“钢丝绳用户手册”中找到。还应从缆绳制造商获得进一步的建议。

  5.5.6.1存储

  最好是干净、通风良好、干燥的、有遮盖的地方,例如,绳索库房是首选。如果室外存放不可避免,绳索应该用防水材料覆盖,以保护其免受阳光和天气的影响。绳索应存放在不容易受盐水、蒸汽、化学烟雾或其他腐蚀性物质影响的地方,并加以保护使之不会受到任何意外损害。

  在长期存放期间,卷轴或绞车应定期转动,特别是在温暖的环境下,以防止润滑剂从钢丝绳中泄漏和/或转移到系泊缆绳的其他区域。应确保绳索与甲板没有任何直接接触,并且确保卷轴下方有空气流动。应考虑在绳索库房或甲板上安装牢固的简易A型框架或支架,以支撑卷轴。

  应定期检查储存中的绳索,必要时应使用与润滑剂相匹配的合适敷料。应联系绳索供应商,以获得可用的敷料类型和使用方法的指导。敷料完成后,除非制造商另有规定,否则应将钢丝绳重新盘绕。

  在不使用时安装在绞车上的钢丝绳应用防水油布或其他合适的覆盖物覆盖。

  5.5.6.2安装

  钢丝绳的安装程序应按照制造商的建议进行计划,并应在一名或多名专业人员的监督下按照详细的计划进行。为了避免事故,绳索应小心轻放。钢丝绳卷筒或绳卷不应掉落,应注意防止在搬运过程中钢丝绳被损坏。

  应检查钢丝绳,确认在卸货和运输到仓库或场地时没有损坏。安装新的系泊钢丝绳时,应始终使用转盘或类似装置,以避免临时储存滚筒在松出缆绳时不旋转而造成钢丝绳扭曲和扭结。

  在安装绳索和投入使用之前,应获得相关证书,以确保绳索或其包装上的标记经过验证并与证书相符。应检查绳索直径和终端部位,以确保它们与要安装的设备兼容。

  应从绳索制造商获取更详细的安装指导。

  5.5.6.3维护

  应由一名有能力的人员定期检查整个长度的缆绳,并注意那些由经验证明是主要恶化区域的部分。其中包括磨损区域、眼环、拼接部分,和在系泊操作承受负荷时位于绞车顶层的那部分钢丝绳。

  使用中的钢丝绳可能会受到腐蚀损坏。腐蚀会影响钢丝的剩余强度,但也会影响钢丝的柔软性和其他机械特性,并可能会缩短使用寿命。

  建议钢丝绳应通过钢丝镀锌和使用适当的润滑剂来提供防腐蚀保护,并根据需要在钢丝的使用寿命内重新做好保护。

  钢丝绳本身不受紫外线的影响,但在某些情况下,使用的润滑剂可能会受到紫外线的影响。应征求钢丝绳制造商的意见。

  5.5.6.4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。

  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,才能负责检查使用中的钢丝绳。

  钢丝绳恶化的主要原因是过度磨损、断丝、变形和腐蚀。作为LMP的一部分,应定期检查的区域包括:

  o 绞车固定点和紧靠它的那部分钢丝。

  o磨损区域的那部分钢丝,特别是经常通过甲板导缆孔和围绕导向滚轮的那部分。

  o眼环,特别是眼环的弯曲部分及其端部。

  o绞车滚筒上钢丝的交叉部分。

  o终端部位,特别是Talurit型,用于辨别出任何松动、裂纹、变形或腐蚀。

  表5.4总结了ISO 4309中钢丝绳的检查和报废标准。

  InspectionCriteria检查标准 Discard Criteria报废标准

  表5.4:ISO 4309中钢丝绳的检验和报废标准摘要

  应向制造商寻求有关钢丝绳维护的进一步指导。

  未完待续....

  

  作者简介:

  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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