两种载荷规格船舶系缆护柱结构设计

　　做港口系泊附件设计快十二年，经手的系船柱三维模型少说也有四十多套，这次做的两款不同载荷的系船柱，是去年给内河航道升级项目做的配套构件，当时甲方明确提了要适配新巴拿马型货轮的靠泊需求，还要兼顾应急拖曳的工况，所以在结构上做了不少针对性调整。先从实际应用场景说，90吨载荷的款主要布在主泊位的常规系缆位，对应新巴拿马Max型货轮的日常带缆作业，这类船舶干舷高，系缆角度波动大，所以柱体的高度特意做了加高处理，避免缆绳滑脱；150吨的款布在泊位端部的应急拖带点，遇到船舶失控、紧急离泊的情况，能承受拖轮大拉力的拖曳作业，柱根的安装法兰做了加厚，地脚螺栓的排布密度也比常规款高了30%。建模的时候我习惯先从安装边界倒推结构，

　　先确定码头前沿的安装基面标高，常规泊位的系船柱安装面比码头面高120mm，法兰盘的外径做到680mm，留足二次灌浆的操作空间，柱体的两个圆柱采用等径设计，直径220mm，中心距450mm，这个尺寸是反复核对了不同直径化纤缆、钢缆的弯折半径定的，避免缆绳在柱体上出现过小弯折导致的应力集中。画图步骤上，我先用SolidWorks画基准面，先拉伸出底部的连接基座，这里要注意基座和柱体衔接的位置做R15的圆角过渡，之前做过的项目里有直角衔接处出现应力开裂的案例，所以圆角是必须加的；之后拉伸两个圆柱主体，柱顶做R10的倒圆，防止缆绳磨损，柱体侧面的小凸耳是用来挂缆绳防跳挡的，尺寸不大但位置很关键，要设在柱体高度三分之二的位置，

　　刚好对应常规带缆的缆绳高度。两款柱体的基座上都压印了SWL载荷标识，这个是船级社要求的强制标识，建模的时候用包覆特征做，深度0.5mm，后期做防腐涂装的时候能清晰露出标识。结构校核的时候我特意把柱根的约束设为固定约束，分别施加900kN和1500kN的水平拉力，加载角度按最恶劣的15度仰角算，算下来最大应力出现在柱体和基座衔接的位置，数值在185MPa，用Q235B材质完全满足许用应力要求，安全系数能到1.3以上。实际安装的时候要注意，法兰下方的垫铁要调平，地脚螺栓采用双螺母防松，柱体安装完的垂直度偏差不能超过千分之三，不然会影响受力均匀性。很多新手做这类模型容易忽略柱体表面的粗糙度要求，其实系缆接触面的粗糙度要控制在Ra6.

　　3以下，太粗糙会加速缆绳磨损，太光滑又容易出现缆绳打滑的情况，建模的时候虽然不用直接标粗糙度，但结构上要预留后期加工的余量，柱体的圆柱面要留2mm的机加工余量，基座法兰的安装面留3mm的铣削余量。另外这两款系船柱的外形做了统一的安装接口，后期如果泊位功能调整，两款构件可以互换安装，不用重新做码头基础的预埋，这点也是设计的时候特意考虑的通用性要求，能减少后期运维的改造成本。