ISO 55402023 船舶和海洋技术.海船.海洋学研究用双牵引装载绞车标准立项发展报告

船舶和海洋技术海船海洋学研究用双牵引/装载绞车标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Shipsandmarinetechnology—Sea-goingvessels—Dualtraction/stowagewinchesforoceanographicresearch摘要随着全球海洋科学研究的不断深入，海洋调查船作为海洋观测与勘探的核心平台，其甲板设备的技术水平直接关系到海洋数据采集的质量与效率。双牵引/装载绞车作为海洋学研究中的关键设备，承担着拖曳式传感器、采样仪器及深海缆绳的收放与控制任务，其性能稳定性与操作安全性对海洋调查作业具有决定性影响。为统一国际范围内该类设备的设计制造规范和技术要求，国际标准化组织（ISO）于2023年5月正式发布了ISO5540:2023标准。本标准规定了海船用海洋学研究双牵引/装载绞车的设计、制造、性能、安全及试验要求，填补了该领域国际标准的空白，为全球海洋调查设备的规范化、系列化和通用化提供了技术依据。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制原则、主要内容及预期应用价值，并就该标准实施对推动我国海洋调查装备技术升级、参与国际标准竞争的意义进行了深入分析。报告认为，ISO5540:2023的发布实施将对全球海洋科学研究能力的提升产生深远影响，也为我国相关标准体系的完善提供了重要参考。关键词：海洋技术；双牵引绞车；装载绞车；国际标准；海洋调查研究；甲板设备；船舶标准化Keywords:Marinetechnology;dualtractionwinch;stowagewinch;internationalstandard;oceanographicresearch;deckequipment;shipstandardization一、引言1.1研究背景双牵引/装载绞车系统因其具备恒张力控制、长距离缆绳收放、多层排缆和精确速度调节等优点，近年来逐步成为大型海洋调查船的标准配置。相较于传统单筒绞车，双牵引绞车通过双轮槽摩擦驱动机制有效降低了缆绳的弯曲应力和拉伸负荷，显著延长了缆绳使用寿命，提高了深海作业的安全性和可靠性。然而，由于缺乏统一的国际标准，各国在设计制造该类设备时采用的参数体系、安全准则和试验方法不尽一致，导致设备通用性差、国际互操作困难、安全水平参差不齐等问题日益突出。1.2标准立项的必要性随着海洋调查活动日趋国际化和常态化，多国联合调查、船舶共享使用、设备交叉搭载等协作模式越来越普遍，对不同国家生产的绞车设备之间的互换性和兼容性提出了更高要求。在此背景下，制定一项专门针对海洋学研究用双牵引/装载绞车的国际标准，已成为国际海洋技术领域的迫切需要。ISO5540:2023的立项和发布，正是对这一需求的直接响应。该标准由ISO下设的船舶与海洋技术委员会（ISO/TC8）负责制定，历经多轮国际研讨和技术论证，最终于2023年5月18日正式发布，成为全球首项专门针对海洋学研究用双牵引/装载绞车的国际标准。二、标准的编制原则与工作过程2.1编制原则ISO5540:2023在编制过程中遵循了以下核心原则：（1）安全性优先原则。海洋调查作业环境复杂多变，大风浪、低温、盐雾腐蚀等因素对设备的安全性能提出了严峻考验。标准将安全要求贯穿于设计、制造、操作和维护全生命周期，明确规定了制动系统冗余、过载保护、应急释放等安全功能的最低要求。（2）性能导向原则。标准的各项技术指标以保障海洋调查作业功能的可靠实现为出发点，对绞车的额定牵引力、缆速控制精度、恒张力偏差范围等关键性能参数提出了明确要求，确保设备在实际海洋环境中能够满足各类调查任务的需要。（3）协调一致性原则。标准在技术内容上充分考虑了与现有国际标准体系的协调，包括与ISO604（船舶与海洋技术—甲板机械词汇）、IEC60092（船舶电气装置）等基础标准的衔接，避免技术要求的重复或冲突。（4）可操作性原则。标准规定的试验方法和检验规则力求科学合理、简便适用，既保证了对产品性能的有效验证，又兼顾了制造企业的测试成本和生产周期。2.2主要工作过程ISO5540:2023的编制工作由ISO/TC8下属的工作组负责推进，来自中国、德国、挪威、日本、韩国、美国等多个海洋技术先进国家的专家参与了起草和评审工作。标准制定过程经历了新工作项目提案（NWIP）、工作组草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等多个阶段，各阶段之间均安排了充分的征求意见和技术评议环节，确保了标准技术内容的科学性、严谨性和国际共识度。三、标准的主要技术内容3.1适用范围ISO5540:2023适用于安装于海船甲板、用于海洋学研究目的的双牵引/装载绞车，其典型应用包括：-CTD（温盐深）剖面测量的缆绳收放控制；-拖曳式海洋调查仪器（如拖曳体、声呐阵列）的布放与回收；-深海采水器、沉积物采样器的吊放操作；-锚系浮标、潜标系统的布放与回收；-水下遥控机器人（ROV）或拖曳式传感器平台的辅助收放。标准不适用于以下设备：渔船用绞车、港口装卸用绞车、石油钻采平台专用绞车以及以载人为目的的起重设备。3.2术语和定义为保证国际使用的统一理解，标准对以下关键术语给出了明确定义：-双牵引绞车（dualtractionwinch）：具有两个或以上牵引轮槽，通过摩擦力驱动缆绳实现收放功能的绞车系统；-装载绞车（stowagewinch）：用于储存和整理缆绳的卷筒装置，通常与牵引绞车配合使用；-额定工作负荷（ratedworkingload）：制造商规定的绞车在正常作业条件下允许承受的最大缆绳张力；-恒张力模式（constanttensionmode）：绞车自动调节缆绳张力以维持设定值的操作模式。3.3设计与构造要求该标准对绞车的设计与构造提出了较为全面的技术要求，主要涵盖：结构强度方面，标准要求绞车的主体结构（包括机架、卷筒、牵引轮、轴承座等）应依据船级社规范进行有限元分析计算，并留有足够的的安全系数。在额定工作负荷下，主要承载构件的应力水平不应超过材料屈服强度的60%。材料选用方面，标准规定所有与海水可能接触的金属部件应选用耐腐蚀材料或采取有效的防腐措施。对结构用碳钢材料，要求涂层体系应满足ISO12944的相关要求，可在海洋腐蚀环境下提供不低于10年的有效防护。驱动与控制方面，标准要求绞车驱动系统应能实现无级调速，缆绳收放速度在0~120m/min范围内连续可调，速度控制精度不低于±2%。恒张力模式下的张力控制偏差应控制在设定值的±5%以内。当配备有备用动力源时，切换时间不应超过30秒。制动系统方面，标准对绞车的制动系统提出了严格要求：应至少配置两套独立的制动装置，其中至少一套为失效安全型（即动力中断时自动制动）。制动系统在额定工作负荷的1.5倍缆绳张力作用下，应能可靠制动并保持稳定状态。排缆机构方面，标准要求绞车应配备自动排缆装置，确保缆绳在卷筒上排列整齐、层次均匀，避免乱层和嵌绳现象。排缆器与卷筒的联动精度应控制在缆绳直径的±10%以内。3.4安全保护要求安全保护是ISO5540:2023的重要关注内容，标准明确规定了以下安全装置的最低配置要求：-过载保护装置：当缆绳张力超过额定工作负荷的110%时，应发出声光报警并自动切断提升动力；-终端限位装置：缆绳收放至极限位置时，应能自动停止卷筒运转；-紧急停车按钮：应在绞车操作台和甲板适当位置设置紧急停车按钮，确保操作人员能够在紧急情况下迅速切断动力；-应急释放装置：在失电或其他紧急状态下，应具备手动或液压应急释放功能，确保负载的受控下放；-超速保护装置：当缆绳下放速度超过设定值10%以上时，系统应能自动介入控制。3.5试验方法标准规定绞车产品在出厂前应经过以下试验项目的验证：空载试运转试验：以额定速度的50%、75%和100%分别进行正反转空载运转，检查各运转部件的温度、振动和噪声状况，验证操控系统的灵敏性和准确度。额定负荷试验：在额定工作负荷条件下进行连续的收放循环试验，检验驱动系统、制动系统和排缆机构的综合性能。过载试验：以额定工作负荷的110%进行静态过载试验，保持时间不少于10分钟，检查结构变形和焊缝状况。制动性能试验：在额定工作负荷下进行紧急制动试验，验证制动距离和系统响应时间是否满足设计要求。恒张力试验：模拟典型海洋调查工况，验证恒张力模式下的张力波动范围。3.6标志与随机文件标准要求每台绞车应在明显位置设置永久性铭牌，标记内容包括：制造商名称、产品型号、出厂编号、制造日期、额定工作负荷、额定缆速、缆绳直径范围等关键参数。随产品交付的技术文件应包括使用维护说明书、安装图册、易损件清单及电气原理图等。四、标准的主要参与单位4.1中国船舶工业综合技术经济研究院中国船舶工业综合技术经济研究院（以下简称"综合院"）作为国内船舶行业标准化研究的权威机构，在ISO5540:2023的制定过程中发挥了积极的参与和推进作用。综合院长期承担全国船用机械标准化技术委员会（SAC/TC137）秘书处工作，在船舶甲板机械领域积累了深厚的标准化研究基础和丰富的国际标准制定经验。在ISO5540:2023的标准编制过程中，综合院组织国内相关科研院所和制造企业开展多轮技术研讨，系统梳理了国内海洋调查绞车设计制造的技术经验与试验数据，向ISO/TC8国际工作组提交了多项具有建设性的技术提案，涉及恒张力控制精度、制动系统冗余设计、防腐涂层配套等关键技术条款，多项意见被国际标准采纳，有效提升了中国在海洋技术装备国际标准制定中的话语权和影响力。综合院还积极推动国内标准与国际标准的对接工作，主持开展了ISO5540:2023与国内现行船舶行业标准的比对分析研究，为后续我国对该国际标准的转化采用提供了技术支撑。与此同时，综合院依托其标准化服务平台，面向国内绞车制造企业开展了多次国际标准宣贯培训活动，帮助相关企业及时了解国际标准的技术要求和发展动态，促进了我国海洋调查装备制造水平的整体提升。五、标准的应用前景5.1对行业发展的引领作用ISO5540:2023的发布为全球海洋学研究用双牵引/装载绞车的设计、制造与检验提供了统一的技术依据，其意义体现在多个层面：推动技术进步与质量提升。标准对绞车性能参数、安全保护、可靠性等方面的明确规定，将引导制造企业加大技术研发投入，提升产品设计和制造水平，淘汰落后产能，促进行业整体技术升级。促进国际贸易与设备互认。统一的国际标准为各国海洋调查设备的跨国采购和互换使用扫清了技术障碍，降低了贸易壁垒，有利于形成开放竞争的全球市场格局。提升海洋调查数据质量。标准化的绞车性能直接保障了海洋调查仪器布放回收的位置精度和姿态稳定性，进而提高了海洋观测数据的准确性和可比性，为全球海洋科学研究提供了更可靠的数据基础。5.2对我国海洋调查装备发展的启示对于我国而言，ISO5540:2023的发布既是挑战也是机遇。一方面，我国部分海洋调查绞车产品与国际先进水平尚存在一定差距，新标准的技术要求可能对国内制造企业形成一定的压力；另一方面，国际标准的出台也为我国海洋调查装备的升级换代提供了清晰的路线图和参照系。当前我国正大力推进海洋强国战略，海洋调查船队的规模不断扩大，新建调查船对高性能双牵引/装载绞车的需求日益旺盛。ISO5540:2023的适时发布，为我国海洋调查绞车的自主研制和批量生产提供了明确的技术导向。建议国内相关制造企业以此为契机，对标国际标准要求，加大技术创新力度，着力攻克恒张力精密控制、深海超长缆绳收放管理、智能监测与故障诊断等关键技术瓶颈，打造具有国际竞争力的自主品牌产品。同时，建议国内标准化主管部门积极推动ISO5540:2023向我国国家标准或行业标准的转化工作，结合国内实际使用环境和制造能力，制定相应的国家标准或行业标准。在转化过程中应注意保持与国际标准技术内容的一致性，避免形成新的技术贸易壁垒。六、结论与展望ISO5540:2023作为国际标准化组织发布的全球首项海洋学研究用双牵引/装载绞车专项标准，填补了该技术领域国际标准的空白，具有里程碑式的意义。该标准的发布标志着国际海洋调查装备标准化工作迈上了新台阶，为全球海洋科技合作和资源共享奠定了重要的技术基础。展望未来，随着海洋科学研究的不断深入和海洋观测技术的快速发展，海洋调查装备标准化工作仍面临诸多新的课题。智能化和自动化技术的广泛应用将使绞车系统具备自动布放策略规划、缆绳状态在线监测与故障预警等功能，相应的标准也需要及时跟进和更新。此外，随着深海探测活动日益频繁，适用于超深海域（6000米以上）作业的特种绞车的技术规范也需加快研究和制定。可以预见，ISO5540:2023的发布将带动一系列相关标准的制定和完善，逐步构建起覆盖海洋调查绞车各个门类和全生命周期的国际标准体系。在此进程中，中国作为海洋大国和造船大国，应当以更加积极的姿态参与国际海洋技术标准的制定工作，将我国在海洋调查装备领域的技术积累和实践经验转化为国际标准，推动中国标准与国际标准的融合发展，为全球海洋治理和海洋可持续发展贡献中国智慧和中国方案。参考文献[1]ISO5540:2023,Shipsa