傳統(tǒng)意義上的繩纜即繩索、繩子，多使用棉、麻、棕等天然纖維通過(guò)扭或編等方式制作而成，樣式如圖1所示，其通常具有一定的拉伸強(qiáng)度但沒(méi)有壓縮強(qiáng)度，多用于做連接、牽引的工具。隨著海洋綜合開(kāi)發(fā)利用技術(shù)、漁具材料技術(shù)及繩網(wǎng)加工技術(shù)的不斷進(jìn)步[1]，海洋特殊環(huán)境及用途對(duì)繩纜提出了更高的要求。

圖1  傳統(tǒng)繩索

海洋產(chǎn)業(yè)中的繩網(wǎng)類產(chǎn)品需要滿足強(qiáng)度高、耐磨性和耐腐蝕性好、輕量化等要求，目前多用復(fù)合材料進(jìn)行生產(chǎn)加工，如超高分子量聚乙烯、對(duì)位芳香族聚酰胺、碳纖維等，同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)繩索進(jìn)行前處理和后處理工序來(lái)達(dá)到不同環(huán)境下使用的要求。接下來(lái)對(duì)繩索在海洋中的不同用途類型進(jìn)行介紹。

航運(yùn)系泊纜。系泊纜繩（圖2）用于固定船只位置，通常與錨鏈或錨繩一起使用，確保船只保持在指定位置，不被海浪或風(fēng)力推動(dòng)。系泊纜繩具有高強(qiáng)度（可承受巨大張力）、彈性（減緩船只與碼頭之間的沖擊力）、耐候性（抵抗日曬、雨淋等惡劣天氣條件）、輕便靈活（便于攜帶和使用）等特點(diǎn)。對(duì)于特殊運(yùn)輸船只（如液化天然氣）的系泊纜繩，還會(huì)在其表面鍍鋅以確保其安全性與穩(wěn)定性。

圖2  系泊纜繩

海洋工程系泊纜索。海洋工程系泊纜索可以固定鉆井平臺(tái)、浮式生產(chǎn)平臺(tái)和輔助類海洋平臺(tái)等海洋工程裝備（圖3），以保障海上工作平臺(tái)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少受海上風(fēng)浪以及各種氣候環(huán)境的干擾。此類纜索常選用強(qiáng)度高、彈性好、蠕變低、抗疲勞性好、重量更輕的合成纖維來(lái)降低海洋平面的垂向載荷。我國(guó)“深海一號(hào)”海上深水半潛式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)系泊纜索采用聚酯作為基體材料，單根纜繩直徑275mm、長(zhǎng)度2000m、重51t，四兄繩業(yè)承擔(dān)了其中一根系泊纜的研發(fā)制造，打破了歐美企業(yè)在深水系泊纜領(lǐng)域的長(zhǎng)期壟斷。

圖3  海洋工程設(shè)施

海洋浮標(biāo)系泊纜。海洋浮標(biāo)是一種錨定在海面上的海洋水文氣象觀測(cè)站（圖4），對(duì)海水的各種理化參數(shù)及氣候環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行全天候采集。浮標(biāo)采用錨與系泊鏈等組成的系泊系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)固定。目前國(guó)內(nèi)對(duì)海洋浮標(biāo)系泊纜的研究尚處于發(fā)展初期，大多仍使用傳統(tǒng)鋼制錨鏈作為系泊纜，已有研究人員結(jié)合其他領(lǐng)域的系泊纜索發(fā)展態(tài)勢(shì)，對(duì)合成纖維系泊纜索、系泊組合連接索、碳纖維復(fù)材系泊纜索等進(jìn)行研究，未來(lái)新型纜索及組合纜索替代傳統(tǒng)鋼制錨鏈將是一大發(fā)展趨勢(shì)。

圖4  海洋水文氣象觀測(cè)站

海上能源設(shè)施系泊纜。海上能源設(shè)施主要指各類海上發(fā)電設(shè)施，如風(fēng)能、光伏、波浪能等，該領(lǐng)域是系泊纜的新興應(yīng)用領(lǐng)域（圖5）。目前所用系泊纜主流材料仍是鋼制纜繩與錨鏈，兼容合成纖維系泊纜（聚酯、尼龍等）、錨鏈和鋼制纜繩的混合纜索，它們都具有強(qiáng)度高、彈性好、抗疲勞性優(yōu)等特性，未來(lái)高性能纖維、碳纖維復(fù)材等新型材料系泊纜將會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用，與傳統(tǒng)鋼制系泊纜形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的態(tài)勢(shì)。

圖5  海洋水文氣象觀測(cè)站

海洋科考特種作業(yè)纜索。海洋科考涵蓋大氣、水面、水體、海底、巖心等多學(xué)科，大多數(shù)作業(yè)都離不開(kāi)纜索的支持，新型的鎧裝纜、合成纖維纜、同軸纜和光電復(fù)合纜等高科技新型纜索逐漸代替了傳統(tǒng)纜索，大大提高了海洋科考調(diào)查作業(yè)的工作效率和樣品、數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量。目前“極地號(hào)”“雪龍?zhí)枴薄把��?號(hào)”等科考船上已成功應(yīng)用超高分子量聚乙烯系泊纜繩；“大洋一號(hào)”科考船所用的“高性能深�？睖y(cè)用繩”已替代國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品（圖6）；成功研發(fā)“雪龍”號(hào)南極科考首次布放抗冰山碰撞結(jié)構(gòu)海洋潛標(biāo)配套纜繩。

圖6  “大洋一號(hào)”科考船

休閑海洋纜索。休閑海洋纜索是高性能纖維應(yīng)用的高頻領(lǐng)域，各類游艇、帆船，海上觀光、娛樂(lè)設(shè)施以及水上運(yùn)動(dòng)均有應(yīng)用。除常規(guī)合成纖維外，對(duì)位芳綸、聚芳酯纖維等高性能纖維也常用于休閑海洋纜索中，目前我國(guó)在此領(lǐng)域尚處于初級(jí)階段或中試階段。2021年航海家翟墨駕駛“全球通號(hào)”帆船從上海啟航，首次配備了魯普耐特研制開(kāi)發(fā)的帆船繩索，圓滿完成“2021人類首次不停靠環(huán)航北冰洋”活動(dòng)（圖7）。

圖7  航海家翟墨駕駛“全球通號(hào)”帆船

海上吊裝作業(yè)纜。海上吊裝作業(yè)纜是浮式風(fēng)機(jī)等重大海上結(jié)構(gòu)工程建設(shè)及貨物裝卸的重要工具（圖8），有吊裝繩、升降索、吊索、港口吊裝帶等多種應(yīng)用形式。港珠澳跨海大橋沉管隧道是我國(guó)第一條外海沉管隧道，其采用吊裝方式進(jìn)行對(duì)接施工，吊帶材質(zhì)為儀征化纖生產(chǎn)的纖維，該纖維強(qiáng)度高、重量輕、耐疲勞性好等特性，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的吊裝作業(yè)過(guò)程。

圖8  海上油氣平臺(tái)吊裝作業(yè)

海洋漁業(yè)用纜繩。海洋漁業(yè)用纜繩廣泛應(yīng)用于捕撈漁具與水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域，包括捕撈漁具用纜繩、水產(chǎn)養(yǎng)殖用纜繩等（圖9）。為適應(yīng)現(xiàn)代漁業(yè)的發(fā)展需要，不同漁業(yè)領(lǐng)域用纜繩對(duì)繩索的漁用適配性、性價(jià)比、延伸性、抗沖擊性、耐磨性等綜合性能及價(jià)格有著特殊要求，高性能纜繩、功能性纜繩及智能化纜繩等將是漁用纜繩未來(lái)的主要發(fā)展方向。

圖9  進(jìn)行中的捕撈作業(yè)

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相關(guān)鏈接：

《系泊纜繩的作用》

《深海系泊索，締造海洋工程超強(qiáng)保障》

《昔日專產(chǎn)“扎頭繩”，今番造出“特種纜”》

參考文獻(xiàn)：

[1]姜潤(rùn)喜,石建高,陳晉.海洋用繩網(wǎng)材料與產(chǎn)品的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].紡織導(dǎo)報(bào),

2023(05):24-33.DOI:10.16481/j.cnki.ctl.2023.05.020.