內(nèi)河集裝箱船安全裝載方法研究

曾毅++嚴(yán)剛++胡學(xué)明

摘 要：根據(jù)當(dāng)前集裝箱船安全裝載操作現(xiàn)狀，從集裝箱船的安全裝載主要涉及到的集裝箱船自身的安全、集裝箱及箱內(nèi)貨物的安全、集裝箱系固設(shè)備的負(fù)荷安全以及操作人員和船員的安全四個(gè)方面，結(jié)合集裝箱裝載手冊(cè)、集裝箱系固手冊(cè)以及集裝箱配載和穩(wěn)性衡準(zhǔn)程序的操作使用，探索集裝箱安全裝載的方法，以指導(dǎo)當(dāng)前內(nèi)河集裝箱船的裝載操作。

關(guān)鍵詞：集裝箱 船舶檢驗(yàn) 安全裝載

當(dāng)前，內(nèi)河集裝箱船的集裝箱配載通常按照配載人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)配載方案。而這種方案設(shè)計(jì)通常僅根據(jù)船舶浮態(tài)及穩(wěn)性計(jì)算書(shū)的基本工況進(jìn)行粗略估計(jì)，因此無(wú)法準(zhǔn)確的判斷實(shí)際配載是否滿(mǎn)足穩(wěn)性計(jì)算要求。同時(shí)由于各種箱型在實(shí)際配載時(shí)，實(shí)際裝載情況并不是完全與裝載手冊(cè)及系固手冊(cè)相一致，而現(xiàn)場(chǎng)人員也不可能對(duì)實(shí)船的總體強(qiáng)度、局部強(qiáng)度、綁扎強(qiáng)度等進(jìn)行校核，所以在內(nèi)河集裝箱船實(shí)際配載時(shí)，通常缺乏有效的指導(dǎo)。下面根據(jù)當(dāng)前內(nèi)河集裝箱船運(yùn)輸和調(diào)度的實(shí)際情況，結(jié)合以下集裝箱船安全裝載主要要素對(duì)安全裝載方法進(jìn)行探討。

集裝箱船安全裝載的主要要素

1、集裝箱船的自身安全

1.1集裝箱船的浮態(tài)

由于在集裝箱裝卸過(guò)程中，應(yīng)避免船舶出現(xiàn)明顯的橫傾和過(guò)大的縱傾，減小待裝卸箱位四周的縱橫艙壁、抗扭箱及集裝箱對(duì)裝載集裝箱定位的影響。因此集裝箱船在裝卸過(guò)程中應(yīng)考慮船舶的浮態(tài)，根據(jù)實(shí)際裝載情況，制定合理的箱位裝卸原則并指導(dǎo)實(shí)際裝卸順序。通常根據(jù)船舶的實(shí)際重量重心、貨物的重量重心位置以及在船其他物品的重量重心位置，核算出該船的裝載浮態(tài)。

1.2船舶的穩(wěn)性

集裝箱船的穩(wěn)性主要考慮初穩(wěn)性高度、最大復(fù)原力臂、風(fēng)壓力臂、水流傾側(cè)力臂及回航傾側(cè)力臂的影響。采用內(nèi)河船舶靜水力及穩(wěn)性衡準(zhǔn)系統(tǒng)（VIMS4.2）計(jì)算出各種典型工況及各吃水情況的許用重心高度，在實(shí)際裝載時(shí)，以裝載后的重心高度不超過(guò)許用重心高度為準(zhǔn)進(jìn)行裝載（為安全起見(jiàn)，許用重心高度曲線(xiàn)計(jì)及自由液面的修正），以此判斷船舶穩(wěn)性是否滿(mǎn)足要求。

1.3船舶的強(qiáng)度

船舶的強(qiáng)度主要包括總縱強(qiáng)度、屈曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度及局部強(qiáng)度。船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算主要根據(jù)等直梁理論進(jìn)行計(jì)算或有限元法進(jìn)行建模計(jì)算。根據(jù)空船及集裝箱裝載的重量分布情況，計(jì)算得到各種工況的全船重量分布矩形圖，因此根據(jù)各工況的重量分布情況，與對(duì)應(yīng)的典型的裝載工況或危險(xiǎn)裝載工況進(jìn)行對(duì)比，以重量分布的峰值不超過(guò)參考工況，判定該裝載工況的總縱強(qiáng)度及屈曲強(qiáng)度滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2、集裝箱及箱內(nèi)貨物的安全

2.1集裝箱的許用負(fù)荷

集裝箱的受力，包括端部橫向扭變力、箱底角最大拉力、箱底角最大壓力、箱底角橫向剪力、綁扎裝置拉力和拉力水平分量。根據(jù)《內(nèi)河船舶建造規(guī)范》（2009）要求，可以對(duì)以上需要校核的受力情況進(jìn)行計(jì)算分析，當(dāng)集裝箱裝船時(shí)的計(jì)算參數(shù)在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，則該集裝箱許用負(fù)荷滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.2集裝箱的積載與隔離

集裝箱裝運(yùn)的貨品不同，其裝載的要求也不相同，對(duì)于危貨集裝箱，應(yīng)參照《集裝箱系固手冊(cè)》附錄之危貨集裝箱隔離要求表的要求進(jìn)行隔離。

2.3特種箱的積載

超高、超寬及超長(zhǎng)集裝箱，一般應(yīng)在內(nèi)層或上層積載，以方便其他標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的裝載與系固。冷藏集裝箱積載位置應(yīng)具備適當(dāng)?shù)碾娫床遄?，以保證運(yùn)輸過(guò)程中的供電和溫度控制；禁止將冷藏集裝箱與損壞和破損的電源插座連接；每4 個(gè)小時(shí)巡查集裝箱的工作狀態(tài)，并記錄箱內(nèi)溫度。

3、系固設(shè)備的安全

集裝箱船系固設(shè)備分為固定式系固設(shè)備和便攜式系固設(shè)備，其中包括各種船用緊固件、綁扎件和支撐件等。在裝載和運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)保證系固受力不大于許用負(fù)荷，以確保系固設(shè)備不受破壞和集裝箱裝載的安全。

3.1航行中對(duì)系固設(shè)備檢查

裝箱前，應(yīng)進(jìn)行系固設(shè)備的檢查。航行過(guò)程中，每4個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次巡回檢查，確保系固布置的完整，重點(diǎn)關(guān)注綁扎件（如鋼絲繩等）的松動(dòng)。遭遇惡劣海況前，還應(yīng)進(jìn)行徹底檢查，確認(rèn)艙口以上的扭鎖是否鎖緊，綁扎件是否具有核實(shí)的預(yù)緊力，如有必要，應(yīng)重新系固或增加額外綁扎；惡劣海況過(guò)后，再次檢查加固。

3.2系固設(shè)備的維護(hù)與更新

航次接受后，應(yīng)參照《集裝箱系固手冊(cè)》進(jìn)行系固設(shè)備的檢查維護(hù)。檢查系固設(shè)備是否有損壞而影響正常使用；有損壞而不能正常使用的便攜式設(shè)備應(yīng)報(bào)廢更新；有損壞而不能正常使用的固定式設(shè)備應(yīng)及時(shí)修理或更新，否則應(yīng)打上醒目的警示標(biāo)記，以免誤用；更新設(shè)備時(shí)，檢查確認(rèn)新上船的系固設(shè)備是否具有認(rèn)可的證書(shū)、原設(shè)備的功能及強(qiáng)度不能低于原設(shè)備。對(duì)于帶有鎖緊方向的扭鎖等設(shè)備，還應(yīng)確認(rèn)鎖緊方向是否與原設(shè)備相同。

4、人員安全

對(duì)于新上船人員，船長(zhǎng)應(yīng)組織相關(guān)的培訓(xùn)，確保其掌握本手冊(cè)的內(nèi)容，并能按《集裝箱裝載手冊(cè)》和《集裝箱系固手冊(cè)》要求完成集裝箱的積載和綁扎系固工作。在裝卸作業(yè)及航行過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)佩戴必要的勞動(dòng)保護(hù)用具，協(xié)調(diào)船員及岸基操作人員按照操作規(guī)程進(jìn)行裝卸。

集裝箱船安全裝載實(shí)例

1、航次集裝箱船基本情況

航次裝運(yùn)集裝箱基本情況如下：全船共裝運(yùn)20英尺集裝箱30標(biāo)準(zhǔn)箱（危險(xiǎn)品集裝箱10個(gè)在長(zhǎng)沙裝運(yùn)，7個(gè)在岳陽(yáng)裝運(yùn)），40英尺集裝箱49標(biāo)準(zhǔn)箱（其中危險(xiǎn)品33個(gè)，占66箱位），共占箱位128個(gè)。該船可以裝運(yùn)危險(xiǎn)品的箱位96個(gè)，該船實(shí)際裝運(yùn)危險(xiǎn)品集裝箱需要83個(gè)）。

2、制定裝卸原則及裝卸方案

2.1裝卸原則

裝卸原則如下：①參照本集裝箱裝載手冊(cè)及系固手冊(cè)所述；②盡量使得除指定卸貨港口外集裝箱不需進(jìn)行額外的倒箱；③盡量避免左右舷和前后不均勻積載；④重箱不能置于輕箱之上，堆碼高度不應(yīng)超過(guò)允許值，必要時(shí)進(jìn)行倒箱；⑤混裝20ft 和40ft 等不同長(zhǎng)度的集裝箱時(shí)，大箱應(yīng)置于小箱之上；⑥當(dāng)載運(yùn)的總箱數(shù)較少時(shí)，先考慮減少堆碼層數(shù)，再考慮減少外側(cè)的集裝箱，避免出現(xiàn)孤立的集裝箱堆垛，特別是在船舷，如果可能，均勻分配集裝箱。

2.2制定的裝卸方案

由于40英尺集裝箱33個(gè)，只能布置于船中的32個(gè)位置。20英尺集裝箱不得布置于40英尺集裝箱之上，而在岳陽(yáng)尚有7個(gè)20英尺集裝箱裝船，故需要預(yù)留部分空余箱位以供選擇。

為避免倒箱，應(yīng)將在上海外高橋外三、外四、外五泊位卸箱的布置于第一層。依據(jù)此原則及方案，初步制定了裝卸方案如下（說(shuō)明：為方便計(jì)算，在該裝載方案中，將40ft集裝箱等效為2個(gè)20ft集裝箱）：

2.3裝載狀況的船舶浮態(tài)及穩(wěn)性判定

根據(jù)該船在長(zhǎng)沙出港時(shí)的各項(xiàng)重量情況，進(jìn)行了匯總，結(jié)合編制的《集裝箱裝載手冊(cè)》、《集裝箱系固手冊(cè)》及集裝箱配載和穩(wěn)性衡準(zhǔn)程序，進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

根據(jù)以上表格可以看出，該船在這種計(jì)算狀況下，船舶的重心位置在浮心之后1.64m，船舶處于尾傾狀態(tài)；船舶的重心橫向坐標(biāo)為0.009m，船舶初始橫傾角在允許范圍之內(nèi)；全船重心位置垂向坐標(biāo)為3.995m，小于該狀態(tài)的許用重心高度7.408m（已經(jīng)自由液面修正），船舶的浮態(tài)為尾傾，船舶出港狀態(tài)穩(wěn)性滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.4船舶的強(qiáng)度要求

根據(jù)表1—表4，匯總計(jì)算，并與裝載手冊(cè)的7種典型工況進(jìn)行對(duì)比，集裝箱各堆垛的重量以及相鄰堆垛重量之差均小于核算工況，故該狀態(tài)下，船舶集裝箱裝載部位的局部強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。同時(shí)，船舶計(jì)算工況吃水沒(méi)有超過(guò)設(shè)計(jì)吃水，因此總縱強(qiáng)度在該吃水狀況下滿(mǎn)足規(guī)范要求。在裝載手冊(cè)編制中，船舶的屈曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度時(shí)以7種典型工況下得的重量分布情況各工況的彎矩及剪力最大值形成的包絡(luò)圖進(jìn)行衡準(zhǔn)，故該狀態(tài)下得屈曲強(qiáng)度及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度滿(mǎn)足規(guī)范要求。

綜上所述，該計(jì)算狀況下，船舶尾傾，船舶穩(wěn)性、強(qiáng)度滿(mǎn)足規(guī)范要求，集裝箱船安全可以滿(mǎn)足要求。

2.5集裝箱及箱內(nèi)貨物的安全

滿(mǎn)載出港狀態(tài)，危險(xiǎn)品集裝箱的裝箱位置按照該船系固手冊(cè)中危險(xiǎn)品貨物隔離級(jí)別表以及危貨集裝箱隔離要求表進(jìn)行積載與隔離。集裝箱各堆垛的重量以及各層集裝箱的重量均小于計(jì)算工況5中的值，船舶在出港時(shí)，各集裝箱的受力均小于計(jì)算值，集裝箱及箱內(nèi)貨物安全可以滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.6系固設(shè)備的安全

根據(jù)上述分析，集裝箱各堆垛的重量以及各層集裝箱的重量均小于計(jì)算工況5中的值，船舶出港時(shí)系固參照計(jì)算工況5進(jìn)行系固，由于部分堆垛的層數(shù)低于4層，系固時(shí)的夾角比較大，鍍鋅鋼絲繩的受力值相對(duì)計(jì)算值要小，系固設(shè)備相對(duì)安全。

同樣的方法進(jìn)行分析，將在岳陽(yáng)港進(jìn)行裝箱的集裝箱按照積載與隔離的要求，按照裝箱規(guī)則進(jìn)行裝箱，衡準(zhǔn)以上各個(gè)方面的因素。船舶在岳陽(yáng)裝箱后也可安全出港。

綜上所述，該集裝箱船分別在長(zhǎng)沙及岳陽(yáng)裝箱后，集裝箱船自身的安全、集裝箱及箱內(nèi)貨物的安全、集裝箱綁扎裝置的負(fù)荷在許用范圍之內(nèi)，在人員正確操作裝箱作業(yè)，船員謹(jǐn)慎駕駛的情況下，船舶的航行安全是有保障的，船舶到達(dá)目的港后可以不進(jìn)行倒箱就可以完成所有集裝箱的卸載。該裝載方案和裝載計(jì)劃具有可行性。

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（第一作者單位：安徽省皖江船舶檢驗(yàn)局）