导缆孔

导缆孔（fairlead）又称“舷墙缆孔”，是设于舷墙上，用于限制缆绳导出位置的闭孔状导缆器，为一圆形或椭圆形的环形铸件。导缆孔通常由铸铁或铸钢制成，安装在舷墙上，引导缆索穿过船体，并可防止缆索损坏船体。

导缆孔简介

导缆孔（又称巴拿马孔），为圆形或椭圆形的铸钢件，它是船舶停航过程中必不可少的的导缆装置。导缆孔一般嵌在舷墙上（多见于船中），系缆经过导缆孔时，接触面呈圆弧形，以避免舷墙对系缆切割作用，也便于系缆琵琶头顺利通过。但导缆孔对系缆装置的磨损比较严重，尤其是对系泊缆绳的磨损及其严重。某公司缆绳磨损平均每艘船每年报废3条，据该公司1990年不完全统计，系泊缆绳更换费用达200多万，其中导缆孔对缆绳的磨损消耗占有很大因素，是不容忽视的一部分。由此可见，对导缆孔的研究与改进是必要的。

以下将围绕新旧导缆孔的结构展开论述。一方面用来阐述导缆孔的现有结构问题与不足，并对现有导缆孔设计提出了要求；另一方面则通过分析新型导缆孔的设计改进方案，从而验证新型导缆孔设计的可行性。

导缆孔现有导缆孔存在的问题与不足

图1是目前使用的导缆孔的标准结构，它有安装在甲板上或安装在舷墙上的两种方式。BS、MA19对这两种型式都有适当的标准。

表1是图1中A、B、C、D和E分别相对应的尺寸。

由图1和表1所给出的导缆孔现有结构的参数可以看出，不同型号的导缆孔导致其必须使用相对应的缆绳型号。由于船舶的各种需要，如靠码头、船与船之间的靠泊都需要用缆绳通过导缆孔进行连接，倘若存在多种因素，如风浪、潮汐等作用，使缆绳在承受巨大的力作用下，还会发生一定的运动。在船舶晃荡过程中，导缆孔的内圈对缆绳产生往复切割的摩擦力，使缆绳的工作寿命减短。由于缆绳的磨损部位比较固定，当出现缆绳的直径小于标准值时，该缆绳就会报废，直接影响船舶的运营成本。

导缆孔新型导缆孔的设计要求

1）结构设计要求。新型导缆孔的结构设计，有以下几方面要求：a.在现有导缆孔结构基础上进行改进；b.需从总体结构和局部结构详细进行设计，并将其最优化；c.满足《钢质海船入级规范》对导缆孔刚度与强度的要求；d.实现导缆孔对缆绳的摩擦最小化。

2）技术设计要求。新型导缆孔的技术设计，一方面要求该技术必须简单且易实现，能够体现新型导缆孔的创新性和先进性；另一方面要求新型导缆孔有可靠的实验依据，便于后期通过实验进一步进行改进与完善。

3）操作设计要求。新型导缆孔的操作设计，要求其总体操作起来方便，安全可靠。同时应该确保零部件为标准件、通用件，从而便于后期的维修与保养。

4）经济设计要求。新型导缆孔的经济设计，要求改进后的导缆孔要解决缆绳磨损严重的问题，产生巨大经济效益；同时要求新型导缆孔的设计能够为船舶制造提供新思路、新方法，从而实现巨大的社会效益。

导缆孔新型导缆孔的结构

导缆孔新型导缆孔的工作原理

当船舶上的缆绳通过导缆孔对船舶进行固定时，缆绳会承受非常大的力，此时导缆孔的内圈会对缆绳产生一个摩擦力，使缆绳的表面与滚筒的筒体表面进行滑动摩擦的接触，同时会有一个相对小的活动量，从而提高缆绳的使用寿命。

导缆孔新型导缆孔的主要组成部件

新型导缆孔的总体结构如图2、图3所示，右滚筒机构、下滚筒机构及左滚筒机构分别安装在导缆孔的对应位置，每个滚筒机构包括滚筒及在滚筒两端的滚筒轴；固定轴承座与导缆孔固定连接，在固定轴承座的凸台处加工内螺纹，活动轴承座的凸台处加工通孔，通过连接螺栓将活动轴承座与固定轴承座配合；轴承座机构内安装轴瓦及滚筒轴。

新型导缆孔的局部结构包括滚筒机构、轴承座机构、注油机构3个部分。

滚筒机构如图4所示，新型导缆孔主要安装左、下、右3个滚筒机构。右滚筒机构与下滚筒机构之间、左滚筒机构与下滚筒机构之间存在一定的间隙，所述间隙小于缆绳的直径。采用在导缆孔的内部安装滚筒机构，使滚筒与缆绳发生滚动摩擦，可以大大提高缆绳的工作寿命。

轴承座机构（图4未详细标出）包括固定轴承座及活动轴承座。在固定轴承座的凸台处加工内螺纹，在活动轴承座的凸台处加工通孔，通过连接螺栓将活动轴承座与固定轴承座配合连接。在轴承座机构的凸台处加工定位孔，定位孔内配定位销，保证装配轴承座机构的精度。

注油机构：在轴承座机构的内部安装轴瓦，轴瓦为2付。在轴承座机构的中间位置安装注油机构，保证轴瓦与滚筒轴之间建立油膜。

新型导缆孔的局部结构除上述几点外，还采用滚筒的双曲线异形外表面设计，如图5所示。

导缆孔新型导缆孔的可行性分析

1）结构可行性。通过对现有导缆孔的结构改进，新型导缆孔的局部结构通过采用轴承座机构，即固定轴承座和活动轴承座机构，同时新型导缆孔的结构设计参照巴拿马导缆孔的设计计算，确保了新型导缆孔的结构强度和刚度达到要求；通过采用双曲线异形外表面结构设计，让滚筒的筒体处高于导缆孔内圈，保证缆绳与滚筒的筒体接触，同时参照码头系泊缆绳张力的蒙特卡洛算法，使缆绳与筒体的摩擦最小化，进而确保其结构可行性达到要求。

2）技术可行性。新型导缆孔的技术原理是将导缆孔对缆绳的静摩擦转变为滑动摩擦，是物理学中很简单的一个原理，该技术原理简便易行。为使技术可行性达到要求，将参照影响滑动摩擦力因素的实验探究，进一步完善新型导缆孔。

3）操作可行性。新型导缆孔装置的组成部件大多数是标准件、通用件，因此操作简单，同时该装置的局部采用注油机构，通过使用2付瓦轴，便于后期注油，进而便于该装置的维修与保养。

当出现缆绳的直径小于标准值时，该装置可以利用其自身动摩擦作用，变换缆绳磨损部位，延长缆绳使用寿命。该装置从一定程度实现了导缆孔的自动化。

4）经济可行性。通过采用新型导缆孔装置，进而解决缆绳磨损严重问题；通过优化导缆孔装置，减少对缆绳的耗损，减少甲板工作区的器具，扩大甲板作业面积，方便甲板作业，进而为社会带来巨大的经济效益。

导缆孔研究结论

通过对新型导缆孔装置的设计，主要解决了以下两方面问题：

1、）采用在导缆孔的内部安装滚筒机构的方法，船舶的缆绳通过导缆孔用来固定船舶时，使缆绳的表面与滚筒的筒体表面以滑动摩擦接触代替静摩擦，提高缆绳的工作寿命，降低生产成本。2）滚筒的双曲线异形外表面设计，让滚筒的筒体处高于导缆孔的内圈，保证缆绳与滚筒的筒体接触。轴承座机构的内部安装轴瓦及增加注油机构，使滚筒机构的使用寿命提高，同时也便于后期的维护与保养。