滾裝運(yùn)輸中綁扎可靠性探析

滾裝船運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)就決定了綁扎系統(tǒng)的重要性，隨著滾裝運(yùn)輸市場的發(fā)展，滾裝船上的綁扎問題就成了影響滾裝船安全性的重要因素。從國內(nèi)外典型的滾裝船事故調(diào)查報告分析來看，船舶開航前都無一例外對車輛進(jìn)行了系固，包括鏈條、木楔，但是貨移船沉的事故仍舊發(fā)生。因此，對于某一位置特定車輛究竟需要在什么位置、設(shè)置多少綁扎才能有效抵抗船舶特定航次可能遇到的風(fēng)浪，如何確保綁扎的可靠性，已成為確保滾裝船運(yùn)輸安全的重要課題。

1.綁扎系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

不危及船舶和人員的安全是綁扎系統(tǒng)設(shè)計的基本原則。如何確保安全呢？從典型的事故調(diào)查情況來看，不當(dāng)積載和綁扎是主要原因，因此，如何積載和綁扎也就構(gòu)成了設(shè)計、維護(hù)綁扎系統(tǒng)的兩大主要內(nèi)容。為確保綁扎的有效性，應(yīng)至少符合以下幾個方面：

首先，綁扎系統(tǒng)應(yīng)符合國際公約、法規(guī)、船級社規(guī)范，以及主管當(dāng)局的有關(guān)規(guī)定，如IMO《貨物積載和綁扎安全操作規(guī)則》（CSS規(guī)則）。

其次，在設(shè)計階段，對船舶擬裝貨物移動風(fēng)險進(jìn)行評估。根據(jù)滾裝貨物的尺寸、物理特性、位置和積載，航次氣候和海況特點(diǎn)等數(shù)據(jù)。建立數(shù)學(xué)模型，模擬船舶主要工況，分析綁扎系統(tǒng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，可提高設(shè)計精準(zhǔn)度。

此外，還要充分考慮積載和綁扎方面的實(shí)踐經(jīng)驗。比如綁扎點(diǎn)布置不合理導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞、綁扎失效等典型的綁扎失效案例。

2.綁扎系統(tǒng)的主要內(nèi)容

綁扎系統(tǒng)由無數(shù)個綁扎單元組成，每個單元又由船上的系固點(diǎn)、車輛上的系固點(diǎn)和綁扎設(shè)備構(gòu)成，三方面相輔相成，確保了綁扎單元的可靠性。下面將從這三個方面全面介紹綁扎單元。

2.1 滾裝船上系固點(diǎn)的設(shè)置

系固點(diǎn)即為綁扎單元的受力端，合理的系固點(diǎn)布置應(yīng)避免對結(jié)構(gòu)的破壞，也能優(yōu)化貨物裝載。任何超過船體結(jié)構(gòu)所承受的最大綁扎負(fù)荷都應(yīng)該被避免，這是綁扎點(diǎn)布置的基本原則。一般應(yīng)考慮到：

（1）船舶的載貨能力，以及擬載運(yùn)滾裝貨物的尺寸、重量、是否容易產(chǎn)生滑移等特點(diǎn);

（2）用于載貨的甲板、艙底板的最大許用載荷，以及舷側(cè)肋骨、艙壁扶強(qiáng)材和甲板橫梁等構(gòu)件的承載能力;

（3）在甲板板、艙壁板上設(shè)置綁扎設(shè)備時，必須同扶強(qiáng)材、橫梁、縱骨或肋板重合，且具有合適的焊接面積來承載。以保證系固單元工作的有效性，又能確保船體結(jié)構(gòu)的安全。

（4）公約、法規(guī)、船級社規(guī)范，以及主管當(dāng)局的有關(guān)規(guī)定對系固點(diǎn)強(qiáng)度和間距的要求，例如A.581（14）決議關(guān)于滾裝船舶在運(yùn)輸?shù)缆奋囕v時緊固安排的導(dǎo)則。

（5）此外，還應(yīng)注意到規(guī)范、法規(guī)對脫險通道、巡邏通道、過道和通道的寬度要求。例如《國內(nèi)航行海船法規(guī)檢驗技術(shù)規(guī)則》。

（6）最后，規(guī)范、法規(guī)對以及車輛間距的要求也是影響系固點(diǎn)布置的重要因素，例如中國船級社《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》對車輛間距規(guī)定。

2.2 車輛上系固點(diǎn)的設(shè)置

車輛上的系固點(diǎn)作為綁扎單元受力的另一端，同樣決定了綁扎的可靠性。根據(jù)A.581（14）關(guān)于滾裝船舶在運(yùn)輸?shù)缆奋囕v時緊固安排的導(dǎo)則，道路車輛上緊固點(diǎn)應(yīng)能使道路車輛緊固于船上而且穿孔應(yīng)能穿過一根綁索，緊固點(diǎn)和穿孔應(yīng)允許綁索通過不同方向被緊固于船舶甲板上;根據(jù)車輛的總毛重，在道路車輛兩側(cè)按安裝不少于2個或不多于6個同樣數(shù)目的緊固點(diǎn);車輛上系固點(diǎn)布置應(yīng)能有效限制車輛的移動，并易于安裝綁扎設(shè)備和識別。

2.3 綁扎設(shè)備

綁扎設(shè)備通常是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)其在綁扎單位中的作用不同，可分為焊接件、緊固件、支撐件和其它附件，常見的綁扎設(shè)備舉例如下：

表1 綁扎設(shè)備的種類

種類

形式

實(shí)例

焊接件

地鈴、十字底座、D型環(huán)

緊固件

綁扎帶、綁扎鏈、松緊器、鎖緊器、花籃螺絲

支撐件

千斤頂、托架

其它附件

車掣

2.3.1綁扎設(shè)備的安全

首先，衡量綁扎設(shè)備強(qiáng)度的主要安全指標(biāo)包括有安全工作負(fù)荷SWL、最大綁扎負(fù)荷MSL、試驗負(fù)荷PL和破斷強(qiáng)度BS，通常情況下，安全工作負(fù)荷SWL<最大綁扎負(fù)荷MSL=試驗負(fù)荷PL<破斷強(qiáng)度BS，考慮綁扎設(shè)備工作的有效性，在綁扎單元強(qiáng)度校核時會引入計算強(qiáng)度CS的概念，即通過對安全工作負(fù)荷和最大綁扎負(fù)荷進(jìn)行折算求得。

其次，綁扎設(shè)備不能存在不可接受的缺陷，如：裂紋、變形、嚴(yán)重腐蝕。

2.3.2綁扎設(shè)備的數(shù)量

設(shè)置綁扎設(shè)備的數(shù)量主要取決于載運(yùn)車輛的種類和特性，通常由綁扎設(shè)備的安全負(fù)荷和車輛可能受到的沖擊載荷決定。如圖1所示，在相同外界條件下，小型轎車與貨車設(shè)置的綁扎設(shè)備種類和數(shù)量均有所區(qū)別。

圖1 綁扎設(shè)備的數(shù)量

2.3.3綁扎設(shè)備的焊接

在進(jìn)行底座、綁扎眼板與船體結(jié)構(gòu)的焊接時，焊縫處的屈服強(qiáng)度至少應(yīng)與所焊材料的屈服強(qiáng)度相當(dāng)。以綁扎眼板為例，除非船體結(jié)構(gòu)的屈服強(qiáng)度和厚度等同于或大于該眼板，否則應(yīng)減小綁扎眼板的尺寸和增加綁扎眼板的數(shù)量，并對焊接處的船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)。

此外，綁扎件與船體結(jié)構(gòu)的焊接一般是角焊縫，根據(jù)受應(yīng)力情況不同可以是填角焊、部分熔透和全熔透（疲勞應(yīng)力較大時最好全熔透）?？紤]到焊喉厚度=焊接系數(shù)X薄板厚度，因此按兩倍焊喉厚度與焊接材料屈服強(qiáng)度的乘積應(yīng)不小于鋼板厚度與鋼板屈服強(qiáng)度的乘積可初步確立焊接系數(shù);

確定好的焊接形式和等級還應(yīng)進(jìn)行試驗和檢查來驗證其可靠性，達(dá)到設(shè)計要求。但由于綁扎設(shè)備實(shí)際受力比較復(fù)雜，難以模擬，根據(jù)前面的簡化和假設(shè)，一般可按角焊工藝認(rèn)可試驗，來驗證是否滿足設(shè)計要求。

3.積載

根據(jù)CSS規(guī)則附件4，滾裝貨物的積載應(yīng)考慮其盡可能減少橫向移動、橫向移動時盡可能減少受力、橫向移動時所處位置能夠承受所受沖擊力。因此，載運(yùn)滾裝貨物時可遵循以下原則：

1. 大型車輛在船舶首尾線兩側(cè)對稱積載，重心較高的車輛盡量靠近首尾線;
2. 貨物高度相當(dāng)?shù)能囕v并排在一起，以起到互相支撐的作用;
3. 重心較低的長車可依艙壁積載，側(cè)向的綁扎和艙壁的支撐能有效防止車貨的傾倒;
4. 積載還應(yīng)注意車輛的對稱均勻分布和使船舶保持適當(dāng)?shù)某运睢?/li>

除考慮上述安全問題外，貨物積載還應(yīng)考慮裝卸貨的方便性。對于比較規(guī)則和寬敞的貨物處所，考慮到駕駛位置在車輛左側(cè)，采用逆時針方向積載方法能提供寬敞的開車門空間，容易進(jìn)入第一輛要卸載的車輛;對于狹窄或彎道較急的地方，可采用車頭朝門積載法。

4.綁扎與積載的關(guān)系

設(shè)置多少綁扎設(shè)備才能保障綁扎系統(tǒng)的安全？一直是綁扎系統(tǒng)中討論的重要課題，也是最能體現(xiàn)系固與積載關(guān)系的兩個指標(biāo)。綜合分析，綁扎是系固設(shè)備本身能力的體現(xiàn)，而積載則是影響綁扎單位的主要外在因素，也是選擇綁扎設(shè)備規(guī)格、形式和數(shù)量的重要參考依據(jù)，共同組成了綁扎系統(tǒng)設(shè)計與校核的內(nèi)容。

5.結(jié)束語

通過以上分析，提高滾裝船綁扎系統(tǒng)的可靠性，要充分考慮滾裝貨物的積載情況，根據(jù)船舶艙室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理布置綁扎點(diǎn)，選配適宜的綁扎設(shè)備，最后通過強(qiáng)度校核確認(rèn)綁扎系統(tǒng)。各部分相輔相成，一旦出現(xiàn)疏忽，都將引起局部，甚至綁扎系統(tǒng)整體失效，設(shè)計可靠的綁扎系統(tǒng)也是船舶綁扎系統(tǒng)的后續(xù)使用和日常維護(hù)的保障。

作者簡介：

劉孟云，（1984.7-）男，工程師，，2007畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)船舶與海洋工程，現(xiàn)工作于中國船級社浙江分社